KR20090006047A - 결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법 - Google Patents

결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090006047A
KR20090006047A KR1020080134776A KR20080134776A KR20090006047A KR 20090006047 A KR20090006047 A KR 20090006047A KR 1020080134776 A KR1020080134776 A KR 1020080134776A KR 20080134776 A KR20080134776 A KR 20080134776A KR 20090006047 A KR20090006047 A KR 20090006047A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crucible
silicon carbide
silicon
seed crystal
seed
Prior art date
Application number
KR1020080134776A
Other languages
English (en)
Inventor
최종문
Original Assignee
최종문
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 최종문 filed Critical 최종문
Priority to KR1020080134776A priority Critical patent/KR20090006047A/ko
Publication of KR20090006047A publication Critical patent/KR20090006047A/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
    • C30B23/002—Controlling or regulating
    • 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
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C30B23/066—Heating of the material to be evaporated
    • 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
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • 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
    • H01L21/02002—Preparing wafers

Abstract

본 발명은 실리콘카바이드 열처리 방법 및 단결정성장방법에 관한 것이다.
본 발명은 종자정을 열처리하는 것을 포함한다.
본 발명에 따라 열처리된 종자정은 일면이 탄화되어 산화막이 억제된 표면을 가지게 된다. 상기 탄화된 표면은 단결정 성장 시 산소의 발생을 억제하며 따라서 종자정과 흑연홀더 사이의 결합매질에 균일성을 제공한다. 상기 매질의 균일성은 열적균일성을 바람직하게 하여 단결정 잉곳의 결함을 억제한다.
실리콘카바이드, 산화막, 열처리, 도가니, Micro pipe

Description

결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법{method for growing low defect density silicon carbide single crystal}
본 발명은 반도체 장치의 기판으로 이용되는 실리콘카바이드 단결정소재의 제조에 관한 것으로, 특히 상기반도체 장치의 진보된 성능을 구현하는 저 결함밀도를 가지는 기판소재를 제조하는 방법을 제공한다.
일반적으로 실리콘카바이드(SiC)는 고전압, 고출력 그리고 광전자 소자 등을 제조하는데 이용되는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN), 실리콘카바이드 등의 기판 소재로, 사파이어나 실리콘보다 각광받고 있다.
이러한 실리콘카바이드는 액상 증착법(Liquid Phase Epitaxy; LPE), 물리적 증기 운반법(Physical Vapor Transport; PVT)으로도 불리우는 시드형 승화법, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 등으로 성장되며, 그중 높은 성장률을 가짐으로써 잉곳 형태의 실리콘카바이드를 제작할 수 있는 시드형 승화법이 널리 이용되고 있다.
시드형 승화법은 실리콘카바이드 단결정을 종자정으로 이용하는데, 종자정을 흑연홀더에 접착재료를 이용하여 부착하고, 종자정으로부터 잉곳 형태의 실리콘카 바이드를 성장시키게 된다. 흑연홀더와 종자정은 비정질상의 탄소가 계면에서 이들을 결합시키는 역할을 한다. 이때 종자정과 흑연홀더사이에 거시적인 채널, 기공등의 불연속이 존재하면 마이크로파이프를 포함하는 결함이 발생한다. 종자정의 후면(성장표면의 반대면)으로부터 의도되지 않은 승화가 마이크로 파이프 결함을 야기 시키고 이 마이크로 파이프 결함이 종자정을 관통하여 성장 결정내로 전파된다. 달리 말하면 종자정, 흑연홀더 계면에 걸친 온도 프로파일이 서로 불일치하는 경우, 이러한 열적 구배는 종자정과 성장결정간의 계면에도 연계되어 전달되며, 따라서 결과적으로 야기된 종자정과 성장계면에서의 열적 불일치가 성장하고 있는 벌크형 결정에서 마이크로파이프 결함의 생성 및 전파를 촉진시키는 것이다.
본 발명에 따르면 흑연홀더와 결합하는 종자정의 후면을 열처리하여 실리콘카바이드로부터 산화막이 생성되는 것을 방지한다.
상기 열처리는 실리콘카바이드 상면에 탄소층을 형성한다. 탄소층은 실리콘카바이드를 구성하는 실리콘원자와 대기 중의 산소와의 결합을 차단하여 이산화규소 산화막의 생성을 방지한다.
본 발명은 종자정이 도가니 상부에 위치하고 일측면이 개방되며 상기 도가니 하부에 실리콘 또는 실리콘을 함유한 조성물이 장입된 열처리 도가니를 제공한다. 상기 열처리 도가니로 종자정의 일면을 선택적으로 탄화(Carbonization)한다. 본 발명의 일 양태에 따른 종자정의 열처리 방법은 도가니 내부에 실리콘소스를 장입하는 단계; 상기 종자정의 일측면을 도가니 외부면에 구비하는 단계; 및 상기 도가니를 1x10-9bar이상 1x10-3bar이하의 압력조건 하에서 1100℃ 내지 1500℃이하의 온도에서 열처리하는 것을 포함한다.
상기 열처리 도가니는 외부와 간섭하지 못하도록 밀폐되는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 단결정 성장 방법은 종자정을 열처리 하는 단계; 상기 열처리된 종자정을 도가니 상면에 부착하고, 상기 도가니 내부에 단결정 원료를 장입하는 단계; 상기 도가니를 1000℃ 내지 1500℃이하의 온도로 가열하 여 불순물을 제거하는 단계; 상기 도가니를 성장 온도로 가열하여 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계; 및 결정을 성장시키는 단계를 포함한다.
본 발명이 제공하는 방법에 따라 열처리 된 실리콘카바이드를 시드형 승화법의 종자정으로 이용한다. 상기 열처리는 대기 중에서 실리콘카바이드가 산화되는 것을 방지하며 따라서 단결정 성장 시 산소의 발생을 억제하여 결합계면의 열적균일성을 바람직하게 하며, 이후 성장하는 단결정잉곳의 결함을 억제한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
실시를 위한 구체적인 내용에 있어, 종자정의 “후면”은 흑연홀더와 마주보는 표면을 지칭한다. 그러므로 종자정의“전면”은 벌크형 성장이 발생하는 표면을 나타낸다.
본 명세서에서 사용된 “종자정과 흑연홀더사이의 매질”이라는 표현은 종자정과 흑연홀더사이를 충진 하는 특정한 재료를 지칭하지만, 이것으로 제한되지 않는다. 그러므로 상기매질은 임의의 요구된 재료, 예를 들어 고체, 액체 또는 기체로 채워지거나, 또는 요구된 용도로 작용하고 그 밖에는 승화성장과 간섭하지 못한 다면 진공상태가 될 수도 있다.
본 발명은 종자정과 흑연홀더간의 물리적인 관계와 종자정 및 흑연홀더사이의 매질(매질의 밀도구배, 미세채널, 미세기공, 진공, 기타 내포물 등을 포함한다)에서의 물리적인 관계가 성장 결정 내에 결함이 형성되거나 또는 결함이 형성되는 것을 방지하는 정도에 유사하게 영향을 준다는 인식을 포함하고 있다.
예를 들어, 종자정과 흑연홀더사이의 전체영역에 걸쳐 상기 매질의 구성이 균일하지 못하다면, 전도성 열전달(conductive heat transfer)보다 방사 열전달(radiative heat transfer)이 지배적이게 될 것이며, 상기 열전달차이는 계면에서 불균일한 열적환경을 형성하며 의도되지 않은 결정내부승화, 열적 응력장 등을 형성한다. 따라서 상기 조건들은 성장하는 결정에 결함발생을 촉진시킨다. 달리 말하면 종자정과 흑연홀더 계면에서의 서로 불일치하는 열적환경에 의해 성장 결정 내에서 마이크로파이프를 포함하는 결함 또는 마이크로파이프 현상으로 설명되는 성장의 다양한 변화가 발생한다. 그러므로 본 발명은 종자정과 흑연홀더간의 열적관계가 서로 일치하도록 하기 위한 다수의 기술을 제공한다.
일면에서 실리콘카바이드는 상기 재료가 구성하는 규소원자와 대기 중의 산소가 반응하여 표면에 이산화규소 혹은 SiOxCy의 조성물을 형성한다. 상기 산화반응은 헥사고날 실리콘카바이드의 (000-1)면이 (0001)면보다 대략 5배정도 빠른 것으로 이해되고 있다. 상기 종자정 상면의 이산화규소는 크리스토발라이트상(cristobalite phase)으로 결정 성장 온도 이하, 예를 들어 1600℃ 정도에서 열 분해 된다. 이때 발생하는 산소는 결정성장에 좋지 못한 영향, 예를 들어 전술한 종자정과 흑연홀더사이의 매질에 작용하여 이산화탄소 내지 일산화탄소를 생성하며 상기 매질의 밀도를 감소 및 결함의 생성을 촉진시킨다. 실리콘카바이드성장에 익숙한 사람이라면 상기매질이 탄소로 구성된(탄소이거나 탄소를 포함하는 조성물을 포함한다)재료임을 인식할 것이다. 달리 말하면 상기 종자정에 형성된 산화막이 결정성장중 열분해 되어 산소를 발생시키고, 산소가 종자정과 흑연홀더 사이의 매질에 해당하는 비정질탄소재료에 반응하여 이산화탄소내지 일산화탄소 기체로 배출됨으로서 매질에 좋지 못한 영향을 초래하는 것으로 이해 될 수 있다.
다른 일면에서 상기 매질에 해당하는 탄소재료는 당업자에 의해 적절히 시행되는 종자정 부착방법에 따라 품질이 정해진다. 본 발명은 종자정 부착방법과는 무관하게 상기 매질의 품질을 단결정 성장 중에도 보존한다는 인식을 포함한다. 예를 들어 상기 종자정 부착방법에 의해 특정된 탄소매질재료에 미세기공이 존재한다면 통상적인 경우에서 상기 미세기공은 전술한 원리에 따라 더욱 확장된다. 따라서 증가된 열적불일치가 결함생성을 촉진시킨다. 이러한 특징은 미세기공에 제한적이지 않으며 매질의 완전성 또는 연속성에서 벗어난 모든 구성요소를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 있어 실리콘카바이드 종자정은 도 1 에 도시된 구조의 열처리 도가니에서 열처리된다. 도 1을 참조하면 상기 열처리 도가니는 내부에 종자정 및 실리콘 소스가 구비되는 도가니몸체(140)와, 도가니상부의 종자정(100A)과, 상기 종자정(100A)의 후면이 구비되는 열린 구조(120)와, 도가니하부의 실리콘소스(A)를 포함한다. 또한, 다양한 형태로 실시될 수 있는 밀폐수단(130)을 포함하 며, 따라서 종자정의 성장면 상에 닫힌구조(110)를 더 포함한다.
도가니몸체(140)는 전기전도성이면서 실리콘카바이드의 승화 온도이상의 융점을 가지는 재료로 제작되는데, 예를 들어 흑연으로 제작되거나, 흑연 재질 상에 실리콘카바이드의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포되어 마련된다. 예를들어, 금속 탄화물 또는 금속 질화물을 이용할 수 있으며, 특히 Ta, Hf, Nb, Zr, W, V과 이들중 적어도 둘 이상의 혼합물 및 탄소가 이루는 탄화물과, Ta, Hf, Nb, Zr, W, V과 이들중 적어도 둘 이상의 혼합물과 질소가 이루는 질화물을 이용할 수 있다. 또한, 도가니몸체(140)내에 장입되는 실리콘소스(A)는 실리콘분말 또는 실리콘카바이드분말 등의 실리콘을 포함한 조성물을 포함한다.
열린 구조(120)에 종자정(100A)의 후면이 구비된다. 실리콘카바이드는 고온, 저압에서 실리콘원자가 우선적으로 승화되는데, 상기재료와 같은 무기재료의 열처리에 익숙한 사람이라면 이 같은 현상을 특별한 설명 없이도 이해할 수 있을 것이다. 열린 구조(120)에 의해 후면은 열처리 시 실리콘이 우선 승화되어 탄화(Carbonization)된다. 탄화된 후면은 헥사고날 실리콘카바이드의 (0001)면과 (000-1)면의 특성이 구분되지만 이러한 특성의 구분은 본 발명과는 관련이 없으므로 도면 및 상세한 설명을 명료하게 하기 위해 생략된다. 그러나 당업자는 상기 탄화된 표면이 그라핀(Graphene) 또는 그라파이트(Graphite)로 구성됨을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 상기 종자정(100A)의 후면 상에 형성된 재료들은 600℃이상에서 산소와 반응하는 것으로 알려져 있으며 따라서 실온상의 대기 중에서 안정하다 할 수 있을 것이다.
반대 견지에서 열린 구조(120)와 대비되는 도가니몸체(140) 내부의 닫힌 구조(110)는 상기 열처리 온도로 가열시 하부에 구비된 실리콘소스(A)로부터 실리콘원자가 열분해 되어 기화된 실리콘기체를 형성한다. 따라서 닫힌 구조는 종자정(100A)의 성장 면에서 분해되는 실리콘원자를 보상하고, 재료외부로의 확산을 억제 한다. 상기 확산의 억제는 열역학적인 감각에서 이해 될 수 있다. 그러므로 상기 닫힌 구조(110)는 완벽히 밀봉되는 것이 바람직하다. 당업자의 요구에 따라 다수형태의 실링(sealing)수단(130)이 동원 될 수 있으며 상기 실링수단(130)은 그라파이트 재질이 바람직하다. 일면에서 분리형의 연결부를 가지는 도가니몸체(140)의 밀봉에는 탄소 섬유를 압축해서 제조한 그라파이트 호일(Graphite hoil)등이 이용될 수 있지만 이것으로 제한되지는 않는다. 다른 일면에서 밀봉상태가 완전하지 못하다면 당업자의 요구에 따라 실리콘소스(A)의 양을 늘리는 것이 바람직하며 실리콘소스는 실리콘을 포함하는 다양한 조성물을 포함한다. 또 다른 일면에서 도가니 구조를 개량하여 금속유기물전구체(Metal organic precursor)를 이용하는 형태로 열처리를 실시할 수 있으나 본 발명자는 이러한 형태들로 제한되어 실시되는 것을 원하지 않는다.
본 발명의 일 양태에 따른 종자정 열처리방법은 도가니 내부에 실리콘소스를 장입하는 단계; 상기 종자정의 일측면을 도가니 외부면에 구비하는 단계; 및 도가니를 1x10-9bar이상 1x10-3bar이하의 압력조건 하에서 1100℃ 내지 1500℃이하의 온도에서 열처리하는 것을 포함한다.
일 특징에서 상기 압력범위보다 높을 경우에는 실리콘카바이드 상면에 스텝이 형성되며 상기 압력범위보다 낮을 경우에는 가열처리에 따라 그라핀 내지 그라파이프를 포함하는 탄소층이 분해된다.
또 다른 특징에서 상기 온도범위보다 낮을 경우에는 실리콘원자의 승화가 일어나지 않으며 상기 온도범위보다 높을 경우에는 상기 탄소층이 함께 분해된다.
따라서 종자정열처리는 전술한 범위에서 실시되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따른 단결정 성장 방법은 종자정을 열처리 하는 단계; 상기 열처리된 종자정을 도가니 상면에 부착하고, 상기 도가니 내부에 단결정 원료를 장입하는 단계; 상기 도가니를 1000℃ 내지 1500℃이하의 온도로 가열하여 불순물을 제거하는 단계; 상기 도가니를 성장 온도로 가열하여 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계; 및 결정을 성장시키는 단계를 포함한다.
상기 종자정은 실리콘카바이드를 포함한다.
상기 열처리 단계는 도가니 내부에 실리콘소스를 장입하는 단계; 상기 종자정의 일측면을 도가니 외부면에 구비하는 단계; 및 도가니를 1x10-9bar이상 1x10-3bar이하의 압력조건 하에서 1100℃ 내지 1500℃이하의 온도에서 열처리하는 것을 포함한다.
상술한 방법으로 후면이 탄화 처리된 종자정(100A)은 시드형 승화법으로 잉곳형태의 실리콘카바이드 단결정을 성장시키는데 이용된다. 도 2는 시드형 승화법 으로 실리콘카바이드 잉곳을 성장시키는 성장 장치의 일예를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 실리콘카바이드 잉곳 성장 장치는 내부에 단결정 원료(A)가 장입되는 도가니몸체(210)와, 본 발명이 제공하는 구성요소 및 방법에 따라 열처리된 종자정(100A)이 부착되는 도가니 뚜껑(220)과, 도가니몸체(210)를 둘러싸는 단열재(230) 및 석영관(240)과, 석영관(240) 외부에 마련되어 도가니(210)를 가열하기 위한 가열 수단(250)을 포함한다. 또한, 가열 수단(250)을 독립적으로 작동시키기 위한 제어 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도가니몸체(210)는 상기 열처리에 이용된 도가니 및 구성요소를 포함한다.
한편, 도가니에 장입되는 원료(A)는 실리콘카바이드 분말 및 실리콘과 카본의 조성물을 포함한다.
도가니 뚜껑(220)은 고밀도 흑연을 사용하여 제작할 수 있다. 본 발명에 따라 표면 처리된 종자정(100A)은 도가니 뚜껑(220)의 내면에 부착되는데, 종자정(100A)은 도가니 뚜껑(220)에 직접 부착될 수도 있고, 실리콘카바이드 결정이 도가니 뚜껑(220)에서 성장되어 잉곳이 다결정화 되는 것을 방지하기 위해 종자정이 부착되는 부분에 단차를 가진 흑연홀더(미도시)에 부착되어 도가니 뚜껑(220)에 조립될 수도 있다.
단열재(230) 및 석영관(240)은 도가니몸체(210) 외부에 마련되며, 도가니(210)몸체의 온도를 결정 성장 온도로 유지하도록 한다. 단열재(210)는 실리콘카바이드의 결정 성장 온도가 매우 높기 때문에 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 관상 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 사용할 수 있다. 또한, 단열재(230)는 당업자 의 요구에 따라 복수의 층 및 다수개로 형성되어 도가니몸체(210)를 둘러쌀 수도 있다. 한편, 석영관(240)은 이중으로 제작되어 내부에 물이 순환하도록 밀봉되는 것을 더 포함한다. 장시간 고온에 노출된 석영관(240)은 손상될 염려가 있으며 당업자는 별 다른 설명 없이도 이러한 구성요소를 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
가열 수단(250)은 석영관(240) 외부에 마련된다. 가열 수단(250)으로는 예를들어 고주파 유도 코일이 이용될 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 도가니(210)를 가열하고, 단결정 원료(A)를 원하는 온도로 가열할 수 있다.
이하, 상술한 성장 장치를 이용하여 실리콘카바이드 잉곳의 성장 방법을 설명한다.
먼저, 도가니 뚜껑(220) 내면에 열처리된 종자정(100A)의 후면을 부착하고, 도가니몸체(210)의 내부에 단결정 원료(A), 예를들어 실리콘카바이드 분말을 장입한다. 종자정(100A)은 도가니 뚜껑(220)에 직접 부착할 수도 있고, 별도의 흑연홀더에 부착하여 도가니 뚜껑(220)에 조립될 수도 있다.
다음으로, 1000℃～1500℃의 온도와 진공 압력으로 2시간～3시간동안 가열하여 구성요소 등에 포함된 불순물을 제거한다.
그리고, 불활성 가스, 예를 들어 아르곤을 주입하고 압력을 대기압으로 승압 후 가열 수단(250)을 이용하여 도가니(210)를 성장 온도, 예를들어 2200～2500℃로 가열한다.
이어서, 압력을 성장압력 예를 들어 10torr내지 100torr이하로 낮추면 단결 정 원료(A)가 승화된다. 이때, 상기 구조상에 의도적인 수직온도구배, 예를 들어 15℃/cm의 비율로 온도구배를 두게 되면 과포화 상태에서 물질전달(Mass transfer)이 촉진되며 이어서, 내부에 승화된 원료 기체가 종자정(100A)의 성장면에서 재결정화 되며 단결정잉곳이 성장하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리를 위한 도가니의 단면도.
도 2는 본 발명에 따라 처리된 시드를 이용하는 단결정 성장 장치의 일 예에 따른 단면도.

Claims (5)

  1. 종자정의 일측면이 하우징의 외부면에 구비 되며, 상기 종자정의 타측면이 하우징의 내부면에 구비되고, 상기 하우징 내부에 실리콘소스를 포함하는 도가니.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 종자정은 실리콘카바이드를 포함하는 도가니.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘소스는 실리콘 및 실리콘을 포함하는 조성물을 포함하는 도가니.
  4. 종자정을 열처리 하는 단계;
    상기 열처리된 종자정을 도가니 상면에 부착하고, 상기 도가니 내부에 단결정 원료를 장입하는 단계;
    상기 도가니를 1000℃ 내지 1500℃이하의 온도로 가열하여 불순물을 제거하는 단계;
    상기 도가니를 성장 온도로 가열하여 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계; 및
    결정을 성장시키는 단계를 포함하는 단결정 성장방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 열처리 단계는 실리콘소스를 장입하는 단계;
    상기 종자정의 일측면을 도가니 외부면에 구비하는 단계; 및
    상기 도가니를 1x10-9bar이상 1x10-3bar이하의 압력조건 하에서 1100℃ 내지 1500℃이하의 온도에서 열처리하는 것을 포함하는 단결정 성장방법.
KR1020080134776A 2008-12-26 2008-12-26 결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법 KR20090006047A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080134776A KR20090006047A (ko) 2008-12-26 2008-12-26 결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080134776A KR20090006047A (ko) 2008-12-26 2008-12-26 결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090006047A true KR20090006047A (ko) 2009-01-14

Family

ID=40487477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080134776A KR20090006047A (ko) 2008-12-26 2008-12-26 결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090006047A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2365110A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-14 Bridgestone Corporation Apparatus and method for producing silicon carbide single crystal
KR101480491B1 (ko) * 2012-12-28 2015-01-12 주식회사 포스코 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2365110A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-14 Bridgestone Corporation Apparatus and method for producing silicon carbide single crystal
KR101480491B1 (ko) * 2012-12-28 2015-01-12 주식회사 포스코 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4716558B2 (ja) 炭化珪素基板
JP4818754B2 (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
US10153207B2 (en) Method for manufacturing a silicon carbide wafer using a susceptor having draining openings
JP6813779B2 (ja) 単結晶製造装置及び単結晶製造方法
JP4108782B2 (ja) 核上に単結晶シリコンカーバイドを形成するための装置および方法
WO2000039372A1 (fr) Procede de production d'un monocristal de carbure de silicium
CN110904509A (zh) 碳化硅晶体及其生长方法和装置、半导体器件以及显示装置
JP2008110907A (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法及び炭化珪素単結晶インゴット
JP3590485B2 (ja) 単結晶炭化珪素インゴット及びその製造方法
JP4253974B2 (ja) ＳｉＣ単結晶およびその成長方法
JP2006298722A (ja) 単結晶炭化ケイ素基板の製造方法
US6376900B1 (en) Single crystal SiC
JP3662694B2 (ja) 単結晶炭化珪素インゴットの製造方法
KR20090006047A (ko) 결함이 작은 실리콘카바이드 단결정 성장방법
JP3087065B1 (ja) 単結晶ＳｉＣの液相育成方法
JP4850807B2 (ja) 炭化珪素単結晶育成用坩堝、及びこれを用いた炭化珪素単結晶の製造方法
JP5761264B2 (ja) ＳｉＣ基板の製造方法
JP2012254892A (ja) 単結晶の製造方法および製造装置
JP4070353B2 (ja) シリコンカーバイドのエピタキシャル成長方法
JP2013006739A (ja) 単結晶の製造方法
JP2001080997A (ja) ＳｉＣ単結晶およびその成長方法
KR20100090387A (ko) 종자정 처리 방법 및 단결정 성장 방법
KR100848810B1 (ko) 단결정 성장 방법 및 그 장치
JP2004262709A (ja) ＳｉＣ単結晶の成長方法
JP2013075789A (ja) 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application