KR101806423B1 - 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치 - Google Patents

탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101806423B1
KR101806423B1 KR1020170033304A KR20170033304A KR101806423B1 KR 101806423 B1 KR101806423 B1 KR 101806423B1 KR 1020170033304 A KR1020170033304 A KR 1020170033304A KR 20170033304 A KR20170033304 A KR 20170033304A KR 101806423 B1 KR101806423 B1 KR 101806423B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crucibles
single crystal
silicon carbide
carbide single
heater
Prior art date
Application number
KR1020170033304A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170034812A (ko
Inventor
이희춘
최이식
문성환
장계원
김태희
Original Assignee
주식회사 사파이어테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 사파이어테크놀로지 filed Critical 주식회사 사파이어테크놀로지
Priority to KR1020170033304A priority Critical patent/KR101806423B1/ko
Publication of KR20170034812A publication Critical patent/KR20170034812A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101806423B1 publication Critical patent/KR101806423B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에 관한 것으로, 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는 탄화규소 단결정 잉곳이 각각 성장되는 다수의 도가니; 상기 다수의 도가니로부터 이격된 외주에 설치되어, 상기 다수의 도가니를 가열하는 메인 저항 가열 히터; 상기 다수의 도가니 사이에 배치되어 상기 메인 저항 가열 히터에서 가열된 열을 전달받고, 그 전달받은 열로 상기 다수의 도가니를 가열하는 다수의 보조 가열 히터; 및 상기 메인 저항 가열 히터의 외주면을 감싸는 단열재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치{Apparatus for growing multi SiC crystal ingot}
본 발명은 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 한번의 장치 가동으로 2개 이상의 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시켜 제조 효율을 향상시키고, 다수의 도가니를 회전시켜 전체적인 반응 분위기 온도를 균일하게 만들 수 있는 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에 관한 것이다.
탄화규소(SiC)는 탄소(C)와 규소(Si)의 화합물로 구성된 반도체로서, 열전도성, 내열성이 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있고, 전계 방출특성이 우수하여 최근에 다양한 전자 소자 및 반도체 재료로서 사용되고 있다.
탄화규소 단결정은 탄화규소를 일정 온도에서 용융 후 응고되는 과정에서 일정한 결정구조를 가지고 응고된 물질이다.
탄화규소는 동일한 조성으로 다양한 적층구조를 가지는 결정다형(Polytype) 현상을 나타내는 물질로써 1000 ~ 2700℃ 이상의 영역에 걸쳐 결정 구조가 다른 상이 존재하며, 모두 200여종이 넘는 결정다형이 존재한다. 그러나 대형의 단결정 성장이 가능한 안정상으로 존재할 수 있는 것은 육방정계(Hexagonal)로 현재 산업에서 요구되는 대표적은 타입은 4H, 6H 타입이다.
탄화규소는 반도체 소자 제작에 일반적으로 사용되고 있는 규소에 비하여 내열성 및 내전압성이 뛰어나 인버터 기기나 가정용 파워모듈, 자동차용 파워 반도체 소자 등의 고성능화 및 저소비 전력화의 실현이 가능하다.
특히, 기존 규소 전력소자에 비하여 이론적으로 전력 소모가 1/100이므로 탄화규소 전력반도체로의 응용이 더욱 확대될 것으로 전망되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0089103호에는 이중 석영관의 내측에 설치된 흑연제 도가니 내부에서 SiC 단결정 상에 원료인 SiC 분말을 승화 재결정화시켜 SiC 단결정 잉곳의 제조 장치가 개시되어 있으나, 이 제조 장치는 이중 석영관 외주에 설치된 워크 코일에서 흑연제 도가니를 가열하는 잉곳을 성장시키는 방식으로, 한번의 제조 공정으로 하나의 탄화규소 단결정 잉곳을 제조할 수 있기에 제조 효율이 저하되는 단점이 있다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2010-0089103호의 제조 장치는 유도가열방식에 의해 탄화규소 단결정 잉곳을 제조하는 것으로, 도가니가 발열체 역할을 하고 있어 가열시 도가니에 형성되는 유도된 맴돌이 전류(eddy-current)가 안정되었다고 하더라도 단열재에 흡수되는 에너지와 도가니로 흡수되는 에너지의 비율 불균형이 발생하여 안정적 온도를 구현하는 것이 어렵고, 본래 설계한 열량 밸런스(공급되는 열량 Qin과 제거되는 열량 Qout의 차이 안정성) 대비 실제의 열량 안정성 확보가 어려운 단점을 가지고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0089103호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 한번의 장치 가동으로 2개 이상의 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있어, 제조 효율의 향상시킬 수 있는 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 도가니를 회전시켜 전체적인 반응 분위기 온도를 균일하게 만들 수 있고 시드 표면에 승화된 원료가 고르게 흡착될 수 있는 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는, 탄화규소 단결정 잉곳이 각각 성장되는 다수의 도가니;
상기 다수의 도가니로부터 이격된 외주에 설치되어, 상기 다수의 도가니를 가열하는 메인 저항 가열 히터;
상기 다수의 도가니 사이에 배치되어 상기 메인 저항 가열 히터에서 가열된 열을 전달받고, 그 전달받은 열로 상기 다수의 도가니를 가열하는 다수의 보조 가열 히터; 및
상기 메인 저항 가열 히터의 외주면을 감싸는 단열재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에서, 상기 다수의 도가니, 상기 메인 저항 가열 히터, 상기 다수의 보조 가열 히터; 및 상기 단열재는, 캐리어 가스가 주입되는 챔버 내부에 내장되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에서, 상기 다수의 도가니의 개수에 맞게 상기 캐리어 가스가 주입되는 가스 배관이 상기 챔버에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에서, 상기 다수의 보조 가열 히터는 상기 메인 저항 가열 히터에 연결되어 있지 않은 흑연봉으로 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는, 탄화규소 단결정 잉곳이 각각 성장되는 다수의 도가니;
상기 다수의 도가니로부터 이격된 외주에 설치되어, 상기 다수의 도가니를 가열하는 저항 가열 히터;
상기 다수의 도가니에 연결되어 상기 다수의 도가니를 회전시키는 회전축; 및
상기 저항 가열 히터의 외주면을 감싸고, 상기 회전축이 통과되는 관통홀이 형성되어 있는 단열재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에서, 상기 저항 가열 히터는 상기 다수의 도가니의 외주에 배치된 사각 히터 또는 상기 다수의 다수의 도가니의 양측에 배치된 양면 히터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에서, 상기 회전축은 상기 다수의 도가니 각각에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에서, 상기 회전축은 상기 다수의 도가니 각각에 연결된 보조 회전축; 및 상기 보조 회전축 모두가 연결된 하나의 메인 회전축;을 포함하며, 상기 메인 회전축의 회전력을 상기 보조 회전축이 전달받아, 상기 다수의 도가니를 상기 메인 회전축의 회전동력을 이용하여 일체로 회전시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 한번의 장치 가동으로 2개 이상의 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있어, 히터 및 내화물의 손상을 감소하여 불필요한 소모를 줄일 수 있으며, 제조 효율의 향상을 극대화할 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에 의하면, 탄화규소 단결정 잉곳을 저항가열방식에 의해 제조함으로써, 저항 히터를 이용하여 발열이 진행되므로 열량의 밸런스를 설계한 그대로 구현이 가능한 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 도가니를 회전시켜 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장함으로써, 전체적인 반응 분위기 온도를 균일하게 만들어 주어 온도 구배를 동일하게 유지하고, 시드 표면에 승화된 원료가 고르게 흡착함으로써 성장된 탄화규소 단결정 잉곳의 단차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수직단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수평단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수직단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 적용된 저항 가열 히터의 형상을 도시한 개념적인 수평단면도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수직단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수직단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수평단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는 탄화규소 단결정 잉곳이 각각 성장되는 다수의 도가니(110,120); 상기 다수의 도가니(110,120)로부터 이격된 외주에 설치되어, 상기 다수의 도가니(110,120)를 가열하는 메인 저항 가열 히터(200); 상기 다수의 도가니(110,120) 사이에 배치되어 상기 메인 저항 가열 히터(200)에서 가열된 열을 전달받고, 그 전달받은 열로 상기 다수의 도가니(110,120)를 가열하는 다수의 보조 가열 히터(210); 및 상기 메인 저항 가열 히터(200)의 외주면을 감싸는 단열재(300);를 포함하여 구성된다.
여기서, 다수의 도가니(110,120), 메인 저항 가열 히터(200), 다수의 보조 가열 히터(210); 및 단열재(300)는 캐리어 가스가 주입되는 챔버 내부에 내장된다.
그리고, 다수의 도가니(110,120) 각각은 중공부(111,121)가 형성되어 있고, 상기 중공부(111,121) 하부에 고순도의 SiC 분말로 이루어진 소스(112,122)가 장착되고 상부에 단결정 시드(113,123)가 장착되어 있다.
메인 저항 가열 히터(200)는 다수의 도가니(110,120)를 가열하여, 다수의 도가니(110,120)의 소스(112,122)는 승화되어 단결정 시드(113,123)에서 탄화규소 단결정 잉곳이 성장된다.
이때, 메인 저항 가열 히터(200)에 대향되는 다수의 도가니(110,120) 영역은 메인 저항 가열 히터(200)에서 열을 지속적으로 전달받을 수 있으나, 다수의 도가니(110,120)가 대향하는 영역은 메인 저항 가열 히터(200)에 직접적으로 대향되어 있지 않아 메인 저항 가열 히터(200)의 열을 충분히 전달받지 못할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 제1실시예에서는 다수의 도가니(110,120) 사이 영역에 다수의 보조 가열 히터(210)를 배치시켜, 메인 저항 가열 히터(200)에서 가열된 열을 다수의 보조 가열 히터(210)가 전달받아 다수의 도가니(110,120)가 대향하는 영역을 가열함으로써, 다수의 도가니(110,120) 각각이 전체적으로 탄화규소 단결정 성장에 적합한 균일한 온도로 승온할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 다수의 보조 가열 히터(210)는 메인 저항 가열 히터(200)와 연결되어 있지 않으며, 메인 저항 가열 히터(200)는 흑연 저항 히터이고, 다수의 보조 가열 히터(210)는 전원에 연결되어 있지 않아 자체적으로는 히팅을 하지 못하고 메인 저항 가열 히터(200)로부터 전달받은 열로 다수의 도가니(110,120) 사이 영역을 가열하는 히터의 기능을 수행한다. 이 보조 가열 히터(210)를 보조 가열부로 지칭할 수 있으며, 메인 저항 가열 히터(200)와 분리된 별도의 흑연봉으로 구현할 수 있다.
본 발명에서는 2개 이상의 도가니를 설치하여 SiC 단결정을 멀티 성장하기 위해서 실시예 1과 같이, 2개 이상의 도가니를 2500℃ 이상을 가열할 수 있는 히터, 실시예 2와 같이, 각 도가니에 균일하게 캐리어 가스가 들어갈 수 있는 시스템의 구축이 필요하다.
(실시예 1)
SiC 단결정을 멀티 성장시키기 위해서 도가니를 2개 이상 설치하여 성장이 가능한 온도가 확보되는 흑연 저항 히터를 설계하였다. 이와 같은 흑연 저항 히터를 설계하여 4인치 2개, 2인치 4개의 멀티 성장을 확인하였다. 이때, 4인치 6H-(0001) C면, 2인치 6H-(0001) C면의 단결정 시드가 각각의 도가니에 사용되었다. 또한 각각의 도가니에는 5N급의 SiC 분말이 원료로 투입되었다.
히터의 온도는 전력제어를 통하여 구현하고, 온도를 측정하기 위해 도가니 에 각각 고온계(Pyrometer)를 설치하여 온도를 확인하였다.
전력이 투입되었을 때 2500℃에 근접하게 승온 가능함이 확인되었다. 그러므로, 다수의 도가니에서 탄화규소 단결정 잉곳을 안정적으로 성장시킬 수 있는 흑연 저항 히터를 구현할 수 있었다.
(실시예 2)
SiC 단결정 성장을 위해서는 Ar과 N2와 같은 캐리어 가스가 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치의 챔버로 투입되는데, 캐리어 가스는 SiC 단결정 성장과 특성을 부여하는 데 큰 역할을 한다.
따라서, 2개 또는 4개의 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장을 위해서 각각의 도가니에 필요한 분압의 캐리어 가스를 투입해야 할 필요성이 있었다.
표 1과 같이, Ar 캐리어 가스의 분압을 변경하여 최적의 속도를 우선 확인하였다.
순번 성장 압력(Torr) 평균 성장 속도(㎜/hr)
1 10 0.25
2 8 0.35
3 7 0.35
4 6 0.35
Ar의 압력이 6~8 Torr 사이에서 큰 변화가 없음을 확인하였으나, 압력이 낮아질수록 단결정에 불순물이 혼입되는 폴리타입 인크루젼(Polytype inclusion)이 증가하는 것을 확인하였다. 그리고, Ar의 압력이 10 Torr에서 고품질의 단결정이 성장됐다.
멀티 성장 시 각각의 도가니에 일정한 Ar 가스가 투입될 수 있도록 가스 배관을 도가니 개수에 맞도록 분배하여 챔버에 연결하였다.
이때, 압력은 바라트론 게이지를 설치하여 볼 수 있도록 하였으며 각각의 배관은 별도의 MFC 컨트롤러를 이용하여 Ar을 일정하게 챔버내로 투입되도록 설치하였다.
2개의 멀티 성장 시에는 2개의 배관에서 각기 5 Torr로 투입하여 전체 압력이 10 Torr가 되도록 하였으며, 4개의 멀티 성장 시에는 4개의 배관에서 각기 2.5 Torr로 투입하였다.
그러므로, 4인치 2개 멀티의 경우 각기 13 mm, 12 mm 성장하여 평균 속도가 0.25mm/hr를 만족하였고, 2인치 4개 Multi의 경우에도 각기 11.5 mm, 12.1 mm, 12.3 mm, 12.3 mm로 0.25mm/hr에 근접한 결과를 확인하였다.
따라서, 본 발명의 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는 다수의 도가니각각에서 탄화규소 단결정 잉곳의 성장이 가능하고, 저항 히터를 통한 온도 제어 역시 최대 목표치에 근접함이 관찰되었고, 각각의 도가니의 Gas 분압은 배관의 분배를 통하여 해결 가능함이 확인되었다.
그리고, 저항 히터는 탄화규소 단결정 잉곳의 성장에 필요한 온도구배를 형성할 수 있었고, 이를 통해 4인치 2개 멀티 성장시 약 25%의 생산성 증가, 2인치 4개 성장하는 경우 약 35%의 생산성이 증가될 수 있다.
따라서, 본 발명은 한번의 장치 가동으로 2개 이상의 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있어, 히터 및 내화물의 손상을 감소하여 불필요한 소모를 줄일 수 있으며, 제조 효율의 향상을 극대화할 수 있는 잇점이 있다.
그리고, 본 발명은 저항가열방식의 저항 히터를 이용하여 발열이 진행되므로 열량의 밸런스를 설계한 그대로 구현이 가능한 장점이 있다. 이러한 특징을 바탕으로 히터의 크기를 변형할 시 도가니를 하나가 아닌 2개 이상을 설치하여 한 번의 성장에 동시에 여러 개의 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수직단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 적용된 저항 가열 히터의 형상을 도시한 개념적인 수평단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는 탄화규소 단결정 잉곳이 각각 성장되는 다수의 도가니(110,120); 상기 다수의 도가니(110,120)로부터 이격된 외주에 설치되어, 상기 다수의 도가니(110,120)를 가열하는 저항 가열 히터(220); 상기 다수의 도가니(110,120)에 연결되어 상기 다수의 도가니(110,120)를 회전시키는 회전축(510,520); 및 상기 저항 가열 히터(220)의 외주면을 감싸고, 상기 회전축(510,520)이 통과되는 관통홀(311,312)이 형성되어 있는 단열재(300);를 포함하여 구성된다.
저항 가열 히터(220)는 도 4와 같이, 다수의 도가니(110,120)의 외주에 배치된 사각(사각링 형상) 히터(221) 또는 도 5와 같이, 다수의 도가니(110,120)의 양측에 배치된 양면 히터(222a,222b)를 적용할 수 있다.
회전축(510,520)이 모터에 연결되어 모터의 회전 동력을 전달받아 다수의 도가니(110,120)를 회전시킨다. 여기서, 다수의 도가니(110,120) 각각에 회전축(510,520)이 연결되어 있다.
그러므로, 제2실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는 도가니를 회전함으로써 전체적인 반응 분위기 온도를 균일하게 만들어 줌으로써 온도 구배를 동일하게 유지하고, 시드 표면에 승화된 원료가 고르게 흡착함으로써 성장된 탄화규소 단결정 잉곳의 단차를 최소화할 수 있다.
이때, 도가니의 회전 속도는 1~100 cycle/Hr로 다양하게 진행할 수 있으며, 성장 단계에 따라 속도를 변경함에 따라 승화속도를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치를 설명하기 위한 개념적인 수직단면도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치는 다수의 도가니(110,120)를 하나의 메인 회전축(533)의 회전동력을 이용하여 일체로 회전시키는 것이다.
이를 위하여, 다수의 도가니(110,120) 각각에 보조 회전축(531,532)이 연결되어 있고, 보조 회전축(531,532)은 하나의 메인 회전축(533)에 연결되어 있어, 메인 회전축(533)의 회전력을 보조 회전축(531,532)이 전달받고, 보조 회전축(531,532)은 다수의 도가니(110,120)를 회전시킨다.
즉, 하나의 메인 회전축(533)이 회전 동력에 의해, 다수의 도가니(110,120)가 일체로 회전되는 것이다.
그리고, 단열재(300)에는 보조 회전축(531,532)이 통과되는 관통홀(311,312)이 형성되어 있을 수 있다.
전술된 본 발명의 제2 및 제3실시예의 장치에서 히터는 다양한 형태로 구현할 수 있고, 원형 히터, 사각히터, 양면 히터 등이 사용 가능하며, 특히 양면히터의 적용 시 투입되는 도가니의 개수를 더욱 확장할 수 있다. 아울러 다수의 도가니를 일체로 회전시키면 히터 내부의 국부적인 온도 편차까지도 해소되어 보다 안정적인 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장이 가능하다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 한번의 장치 가동으로 2개 이상의 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시켜 제조 효율의 향상시키고, 다수의 도가니를 회전시켜 전체적인 반응 분위기 온도를 균일하게 만들 수 있는 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치에 적용된다.
110,120: 도가니 111,121: 중공부
112,122 : 소스 113,123: 단결정 시드
200,220: 저항 가열 히터 210: 보조 가열 히터
221: 사각 히터 222a,222b: 양면 히터
300: 단열재 510,520,531,532,533: 회전축

Claims (4)

  1. 탄화규소 단결정 잉곳이 각각 성장되는 다수의 도가니;
    상기 다수의 도가니로부터 이격된 외주에 설치되어, 상기 다수의 도가니를 가열하는 저항 가열 히터;
    상기 다수의 도가니에 연결되어 상기 다수의 도가니를 회전시키는 회전축; 및
    상기 저항 가열 히터의 외주면을 감싸고, 상기 회전축이 통과되는 관통홀이 형성되어 있는 단열재;를 포함하고
    상기 회전축은 상기 다수의 도가니 각각에 연결된 보조 회전축; 및
    상기 보조 회전축 모두가 연결된 하나의 메인 회전축;을 포함하며,
    상기 메인 회전축의 회전력을 상기 보조 회전축이 전달받아, 상기 다수의 도가니를 상기 메인 회전축의 회전동력을 이용하여 일체로 회전시키는 것을 특징으로 하는 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저항 가열 히터는 상기 다수의 도가니의 외주에 배치된 사각 히터 또는 상기 다수의 도가니의 양측에 배치된 양면 히터인 것을 특징으로 하는 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치.












  3. 삭제
  4. 삭제
KR1020170033304A 2017-03-16 2017-03-16 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치 KR101806423B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033304A KR101806423B1 (ko) 2017-03-16 2017-03-16 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033304A KR101806423B1 (ko) 2017-03-16 2017-03-16 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150106653A Division KR101758646B1 (ko) 2015-07-28 2015-07-28 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170034812A KR20170034812A (ko) 2017-03-29
KR101806423B1 true KR101806423B1 (ko) 2017-12-07

Family

ID=58498111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170033304A KR101806423B1 (ko) 2017-03-16 2017-03-16 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101806423B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3760766B1 (en) * 2019-07-03 2022-03-09 SiCrystal GmbH System for efficient manufacturing of a plurality of high-quality semiconductor single crystals, and method of manufacturing same
EP3760765B1 (en) * 2019-07-03 2022-03-16 SiCrystal GmbH System for horizontal growth of high-quality semiconductor single crystals, and method of manufacturing same
DE102020111456B4 (de) 2020-04-27 2023-11-16 Ebner Industrieofenbau Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Erwärmen mehrerer Tiegel
CN112831842B (zh) * 2020-12-26 2021-11-19 云南农业大学 一种便于籽晶移植的籽晶生长装置
JP2023552024A (ja) * 2021-11-15 2023-12-14 スーチョウ ユーキング フォトエレクトリック テクノロジー カンパニー リミテッド 複数の坩堝における炭化ケイ素結晶の同期成長方法及び装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037189A (ja) * 2008-07-08 2010-02-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶成長装置および結晶成長方法
JP2011213563A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Denso Corp 炭化珪素単結晶の製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4469396B2 (ja) 2008-01-15 2010-05-26 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶インゴット、これから得られる基板及びエピタキシャルウェハ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037189A (ja) * 2008-07-08 2010-02-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶成長装置および結晶成長方法
JP2011213563A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Denso Corp 炭化珪素単結晶の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170034812A (ko) 2017-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101806423B1 (ko) 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장장치
TWI516648B (zh) 使用多片晶種來生長碳化矽單晶之製造裝置
KR101816109B1 (ko) 탄화규소 단결정 잉곳의 성장장치 및 그 성장방법
CN102400224A (zh) 碳化硅单晶及其制造方法
CN107723798A (zh) 一种高效率制备高纯半绝缘碳化硅单晶生长装置及方法
CN107223168B (zh) 用于宽能带隙晶体的种晶升华的炉
US6800136B2 (en) Axial gradient transport apparatus and process
WO2007148486A1 (ja) 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法並びに単結晶ＳｉＣの製造装置
KR101758646B1 (ko) 탄화규소 단결정 잉곳의 멀티 성장 장치
US20230203713A1 (en) Apparatus for heating multiple crucibles
CN111945219A (zh) 一种碳化硅晶体生长方法及装置
PL238539B1 (pl) Sposób wytwarzania kryształów węglika krzemu
US6574264B2 (en) Apparatus for growing a silicon ingot
CN115613137A (zh) 一种过滤层的制备方法及晶体生长装置
US6995036B2 (en) Production method of α-SiC wafer
CN113026093B (zh) 一种电阻率均匀的半绝缘型碳化硅晶片及其制备方法
JP4053125B2 (ja) ＳｉＣ単結晶の合成方法
JP6872346B2 (ja) 単結晶成長装置
CN115768929A (zh) 用于生产单晶的晶体生长单元
JP4216491B2 (ja) α−ＳｉＣウェハの製造方法
JP2013075789A (ja) 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法
KR101705233B1 (ko) P형 탄화규소 단결정 성장장치
TWI771781B (zh) 一種正軸碳化矽單晶成長方法
US11453959B2 (en) Crystal growth apparatus including heater with multiple regions and crystal growth method therefor
JP7072691B1 (ja) オンアクシス炭化珪素単結晶成長法

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant