KR20110010230A - Silicon carbide assembly and method of fabricating the same - Google Patents

Silicon carbide assembly and method of fabricating the same Download PDF

Info

Publication number
KR20110010230A
KR20110010230A KR1020090067682A KR20090067682A KR20110010230A KR 20110010230 A KR20110010230 A KR 20110010230A KR 1020090067682 A KR1020090067682 A KR 1020090067682A KR 20090067682 A KR20090067682 A KR 20090067682A KR 20110010230 A KR20110010230 A KR 20110010230A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon
silicon carbide
base material
plate
bonding
Prior art date
Application number
KR1020090067682A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
전동일
신현익
김영석
Original Assignee
(주) 이노쎄라
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 (주) 이노쎄라 filed Critical (주) 이노쎄라
Priority to KR1020090067682A priority Critical patent/KR20110010230A/en
Publication of KR20110010230A publication Critical patent/KR20110010230A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/04—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the partial melting of at least one layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/043—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of natural rubber or synthetic rubber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90—Carbides
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/956—Silicon carbide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

PURPOSE: A silicon carbide assembly and a method for fabricating the same are provided to increase bonding strength of a silicon carbide assembly. CONSTITUTION: A method for fabricating a silicon carbide assembly comprises the following steps. A silicon plate is interposed between at least two bonding surfaces of a silicon carbide base material. The silicon carbide base material and the silicon plate are thermally processed under a vacuum condition. A silicon plate is interposed between at least two bonding surfaces of the silicon carbide base material. A silicon carbide base material and a silicon plate are laminated step by step by a layer by layer process. Pressure more than 20g/cm^2 is vertically applied to the bonding surface when the silicon carbide base material and the silicon plate are thermally-processed. Average surface roughness of the silicon plate and the bonding surface of the silicon carbide base material is 0.2~0.5 micrometer. The thermal processing is performed at 1430~1480°C for 10~30 minutes(S4).

Description

탄화규소 접합체 및 그 제조 방법 {Silicon carbide assembly and method of fabricating the same}Silicon carbide assembly and its manufacturing method {Silicon carbide assembly and method of fabricating the same}

본 발명은 재료 접합체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 탄화규소(SiC) 접합체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a material assembly and a method for producing the same, and more particularly, to a silicon carbide (SiC) assembly and a method for producing the same.

각종 화학, 전자, 광학, 또는 기계 분야 등에 있어 공업적으로 사용되고 있는 부품(component)의 제조 과정을 살펴보면, 일반적으로 크기가 크고 복잡한 형상을 가진 구조물의 제조는 상당히 어려워 다양한 기술들이 사용되고 있다. 예를 들면, 재료를 용융하여 형틀(mold)에 붓고 냉각시켜 굳히는 주조법(casting), 재료를 분말의 형태로 만들고 이를 원하는 크기와 형상을 가진 금형에 넣고 가압하거나 석고 등의 형틀에 슬러리(slurry)의 형태로 부어 분말 성형체로 만들고 적절한 열처리를 통해 단단한 부품으로 만드는 분말 성형법(powder forming), 소성변형(plastic deformation) 등을 이용하여 단순한 모양의 재료를 변형시켜 원하는 크기와 형상의 부품으로 만드는 성형작업법(forming operation), 재료를 기계 가공하여 원하는 크기와 형상을 갖도록 하는 기계가공법(machining), 그리고 단순한 형상의 재료를 서로 연결하여 크고 복잡한 형상의 부품으로 만드는 결합법(joining) 등 이 있다.Looking at the manufacturing process of the components (component) that are industrially used in various chemical, electronic, optical, or mechanical fields, manufacturing of a structure having a large size and a complicated shape is generally difficult and various techniques are used. For example, casting, which melts the material, pours it into a mold and cools it to harden, casts the material into a powder form, puts it in a mold having a desired size and shape, and pressurizes or slurry into a mold such as plaster. Forming work to transform the material of simple shape by using powder forming method, plastic deformation, etc. to make it into a powder molded body and make it into a hard part through proper heat treatment. Forming operations, machining to machine the material to the desired size and shape, and joining to connect simple-shaped materials into large and complex shaped parts.

일반적으로 세라믹은 내열성, 내식성, 내마모성, 절연성 등이 매우 우수한 구조 재료로서, 각종 장치에서 종래의 금속 제품을 대체 사용하도록 개발되고 있다. 특히, 질화규소(Si3N4)나 탄화규소 등과 같은 세라믹은 일반적인 금속 재료가 견디기 어려운 1000℃ 이상의 고온에서도 고강도를 유지할 수 있을 뿐 아니라, 내마모성 역시 우수하여 가스터빈이나 자동차 엔진 등의 고온 부위와 운동이 심한 부위, 반도체 공정 설비의 부품에 사용되어 우수한 성능을 발휘하고 있다. In general, ceramics are structural materials having excellent heat resistance, corrosion resistance, abrasion resistance, insulation, and the like, and have been developed to replace conventional metal products in various devices. In particular, ceramics such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) and silicon carbide can maintain high strength even at a high temperature of 1000 ° C. or more, which is difficult to withstand common metal materials, and also have excellent wear resistance, so that they can be moved to high temperature parts such as gas turbines or automobile engines. It is used for this severe part and parts of semiconductor processing equipment, and it shows excellent performance.

그런데, 세라믹은 용융 온도(melting temperature)가 매우 높거나 대기(air) 중에서 용융시키기가 어려울 뿐만 아니라 취성(brittleness)을 가지고 있어 소성변형을 일으키기가 어렵다. 따라서 위에서 언급한 제조 방법 중 주조법과 성형작업법으로는 원하는 크기와 복잡한 형상을 가진 부품의 제조가 어려우며 경제성의 측면에서도 이용하기 어려운 실정이다. 따라서 원하는 크기와 복잡한 형상을 가진 세라믹 부품을 제조하는 데 있어 일반적으로 채택되는 방법은 분말성형법이다. 그러나 이 방법은 크기가 비교적 작은 복잡 형상의 부품이나 장단축비(aspect ratio)가 작은 비교적 대형의 단순 구조 등에는 적용할 수 있지만, 장단축비가 크거나, 대형의 복잡 형상이거나, 또는 분말 성형체 소성(sintering) 방법이 재료의 성질 측면에서 바람직하지 않을 때에는 사용할 수 없는 단점을 지니고 있다. 또한, 기계가공법은 분말 성형체가 지니고 있는 매우 약한 기계적 강도(mechanical strength)로 인해 제한된 분야에서만 사용되고 있으며, 소결체 세라믹과 같이 경도가 높은 재료의 기 계가공에 의한 생산은 기계 가공비가 제품의 생산원가에서 큰 비중을 차지하고 있어 문제이다. However, the ceramic has a very high melting temperature or difficult to melt in the air, and has a brittleness, making it difficult to cause plastic deformation. Therefore, it is difficult to manufacture a part having a desired size and a complicated shape by a casting method and a molding method among the above-mentioned manufacturing methods, and it is difficult to use it in terms of economics. Therefore, the commonly adopted method for producing ceramic parts having desired sizes and complex shapes is powder molding. However, this method can be applied to components of relatively small intricate shapes or relatively large simple structures with small aspect ratios, but has a large long-to-short ratio, large complex shapes, or powder compacts It has the disadvantage that it cannot be used when the sintering method is undesirable in terms of material properties. In addition, the machining method is used only in limited fields due to the very weak mechanical strength of the powder compacts, and the production by machine processing of materials with high hardness such as sintered ceramics has a high machining cost. This is a problem because it takes up a large portion.

따라서 가능하기만 하면, 단순한 형상의 재료를 서로 충분한 접합 강도로 결합 · 연결하여 크기가 크고 복잡한 형상의 부품을 제조하는 것이 바람직하다. 특히 반도체 공정 설비의 부품은 점점 대형화되고 복잡해지는 양상을 보이고 있으며, 앞에서 언급한 바와 같이, 세라믹 자체의 특성상 대형화 및 복잡성의 형태를 따라가기에는 한계가 있다. 이에 여러 형태의 접합 공정이 필요성이 대두되었다. Therefore, as far as possible, it is desirable to produce components of large size and complex shape by joining and connecting materials of simple shapes with sufficient bonding strength to each other. In particular, components of semiconductor processing equipment are becoming larger and more complex, and as mentioned above, there is a limit in keeping up with the size and complexity of the ceramic itself. This necessitates the need for various types of bonding processes.

금속 재료에서는 소위 용접(welding) 기술이 적용되고 있으나, 세라믹에서는 매우 높은 고온이 필요하거나 용접 도중에 발생하는 열분해(thermal decomposition) 등에 의한 재료의 조성(composition)과 결정 구조(crystal structure)의 변화, 또는 열충격(thermal shock)에 의한 재료의 파손 등으로 인해 레이저(laser) 또는 전자선(electron beam)을 이용해 국부 가열하여 용융 접합하는 방법 등 아주 제한적으로만 사용되고 있다. 그러나, 국부 가열에 의한 용융 접합도 용융시 발생하는 온도구배(temperature gradient) 그리고 냉각 중 발생하는 열응력(thermal stress) 등으로 인해 균열(crack)이 발생하는 등 충분한 접합 강도를 얻기 어려우며 대면적의 접합에는 더욱 더 적용하기 어렵다. 뿐만 아니라 생산성의 측면과 고가의 장비를 필요로 하는 등 경제적인 측면에서도 문제점을 지니고 있다. In metal materials, so-called welding techniques are applied, but in ceramics, very high temperatures are required or changes in the composition and crystal structure of the material due to thermal decomposition occurring during welding, or Due to breakage of the material due to thermal shock, etc., it is used only in a very limited manner such as a method of locally heating and fusion bonding using a laser or an electron beam. However, it is difficult to obtain sufficient bonding strength, such as cracking due to temperature gradient generated during melting and thermal stress generated during cooling. It is more difficult to apply to the joining. In addition, there are problems in economic aspects, such as the need for productivity and expensive equipment.

지금까지 개발된 접합 기술들은 기계적 결합(mechanical attachment), 접착제 결합(adhesive bonding), 유약칠(glazing), 브레이징(brazing), 확산접합(diffusion bonding), 그리고 용접(fusion welding) 등이 있는데, 이들은 충분히 만족스러운 접합 강도를 지닌 결합을 이루지 못하며, 냉각시 큰 열응력이 걸려 균열이 발생하기 쉽고, 브레이징과 같이 금속 합금을 사용하여 접합한 경우에는 사용 온도의 저하, 접합 부위의 특성 저하 등이 문제점으로 인식되고 있다. The bonding techniques developed so far include mechanical attachment, adhesive bonding, glazing, brazing, diffusion bonding, and fusion welding. It does not form a bond with sufficiently satisfactory bond strength, it is easy to cause cracks due to large thermal stress during cooling, and when joining using a metal alloy such as brazing, there is a problem of lowering the use temperature and deteriorating characteristics of the joining part. It is recognized.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 접합 강도가 높아 견고한 탄화규소 접합체, 그리고 이러한 탄화규소 접합체를 간단하고 경제적인 방법으로 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다. The present invention has been made to solve the conventional problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a solid silicon carbide joint with a high bonding strength, and a method for producing such a silicon carbide joint in a simple and economical way Is in.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 탄화규소 접합체는 둘 이상의 탄화규소 모재의 접합면에 실리콘 플레이트를 개재시켜 진공 속에서 상기 실리콘 플레이트가 용융하는 온도로 열처리하여 얻어진 것이다.The silicon carbide bonded body according to the present invention for solving the above problems is obtained by heat-treating at a temperature at which the silicon plate melts in a vacuum by interposing a silicon plate on a joint surface of two or more silicon carbide base materials.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 탄화규소 접합체 제조 방법은, 둘 이상의 탄화규소 모재의 접합면에 실리콘 플레이트를 개재시키는 단계; 및 상기 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 진공 속에서 상기 실리콘 플레이트가 용융하는 온도로 열처리하는 단계를 포함한다.Silicon carbide assembly manufacturing method according to the present invention for solving the above problems, the step of interposing a silicon plate on the bonding surface of two or more silicon carbide base material; And heat treating the silicon carbide base material and the silicon plate to a temperature at which the silicon plate melts in a vacuum.

상기 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 열처리할 때에 상기 접합면에 수직인 방향에 대하여 20 g/cm2 이상의 압력을 가하는 것이 바람직하며, 상기 탄화규소 모재의 상기 접합면과 상기 실리콘 플레이트의 중심선 평균 표면 거칠기(Ra)는 0.2 ~ 0.5㎛인 것이 바람직하다.When heat-treating the silicon carbide base material and the silicon plate, it is preferable to apply a pressure of 20 g / cm 2 or more with respect to the direction perpendicular to the joining surface, and the center line average surface roughness of the joining surface of the silicon carbide base material and the silicon plate. It is preferable that (Ra) is 0.2-0.5 micrometer.

상기 실리콘 플레이트를 개재시키기 전에 상기 탄화규소 모재의 상기 접합면을 세척함으로써, 상기 접합면 상의 이물질을 제거할 수 있고, 상기 열처리하는 단계는 1430℃ ~ 1480℃에서 10분 ~ 30분 수행할 수 있다. By washing the bonding surface of the silicon carbide base material before interposing the silicon plate, foreign matter on the bonding surface may be removed, and the heat treatment may be performed at 1430 ° C. to 1480 ° C. for 10 minutes to 30 minutes. .

상기 실리콘 플레이트는 실리콘 웨이퍼인 것이 바람직하며, 상기 탄화규소 모재는 CVD 방법으로 형성한 SiC(이하, CVD SiC), RBSC(Reaction Bonded Silicon Carbide), SiC 소결체, CVD SiC로 피복된 SiC 소결체, 변환된 흑연 및 Si로 백필(backfill)된 다공성 SiC 중에서 선택될 수 있다. 그리고 상기 열처리 후 상기 탄화규소 모재의 접합면에 10 ~ 30㎛의 실리콘층이 남게 될 수 있다. Preferably, the silicon plate is a silicon wafer, and the silicon carbide base material is SiC (hereinafter, referred to as CVD SiC), RBSC (Reaction Bonded Silicon Carbide), SiC sintered body, SiC sintered body coated with CVD SiC, transformed It can be selected from porous SiC backfilled with graphite and Si. After the heat treatment, a silicon layer having a thickness of 10 μm to 30 μm may remain on the bonding surface of the silicon carbide base material.

본 발명에 따르면, 다양한 형태의 탄화규소를 모재로 하고 접합층으로서 실리콘 플레이트를 선택하여 접합한다. 본 발명에 따른 접합 방법은 특별한 치구나 기계장치 없이 단순하게 열처리만으로 또는 열처리와 하중만으로 접합 공정이 이루어져 있어 간단하다.According to the present invention, silicon carbide of various forms is used as a base material and a silicon plate is selected and bonded as the bonding layer. The joining method according to the present invention is simple because the joining process is made with only heat treatment or only heat treatment and load without a special fixture or mechanism.

본 발명에 따른 접합 방법은 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 적층하는 형식으로 레이어 바이 레이어 공정(layer by layer process)을 이용하게 되므로, 복잡한 형태의 제품도 접합이라는 공정으로 쉽게 접근할 수 있다. 층층이 다양한 형태의 제품을 적층하고 같은 모양의 실리콘 플레이트를 이용하면 복잡하고도 대형화된 부품을 생산할 수 있다. Since the bonding method according to the present invention uses a layer by layer process in the form of laminating a silicon carbide base material and a silicon plate, a complicated product can be easily accessed in a process called bonding. By layering products in different layers and using the same shape of silicon plates, complex and large parts can be produced.

CVD SiC 소재는 고순도, 고강도 등 모든 면에서 매우 우수한 특성을 보유하고 있으나, 공정의 특성상 두껍게 만드는 것이 어려워 사용 분야에 많은 제약이 있다. 그러나 본 발명에 따른 접합 방법을 이용하면 여러 개의 CVD SiC를 접합하여 CVD SiC의 특성은 유지하면서 두껍게 제조하는 것이 가능하므로, 두꺼운 CVD SiC 소재를 제조하는 데 경제적으로 접근하는 것이 가능하다. 그리고, 본 발명의 접합 방법은 CVD SiC의 동종 접합뿐만 아니라 CVD SiC와 RBSC 또는 SiC 소결체와의 이종 접합도 가능하다. 따라서, 경제적으로 가장 저렴한 RBSC 소재에 CVD 소재를 접합시킨 복합체의 제작이 가능하다. Although CVD SiC material has very excellent properties in all aspects such as high purity and high strength, it is difficult to make it thick due to the characteristics of the process, and there are many restrictions in the field of use. However, by using the bonding method according to the present invention, it is possible to bond a plurality of CVD SiC to manufacture a thick while maintaining the characteristics of the CVD SiC, it is possible to economically approach to manufacture a thick CVD SiC material. The bonding method of the present invention is capable of not only homogeneous bonding of CVD SiC but also heterojunction of CVD SiC and RBSC or SiC sintered body. Therefore, it is possible to manufacture a composite in which a CVD material is bonded to the economically cheapest RBSC material.

본 발명의 접합 방법은 금속 합금 등을 사용하지 않으므로 기존의 접합 방법에서 발생할 수 있는 접합 강도 저하, 사용 온도 저하 등의 문제를 해결할 수 있으며, 접합층으로 선택된 실리콘은 반도체 공정의 주요 재료로서, 반도체 공정에 사용하는 챔버와 같은 반도체 공정 설비의 부품 접합에 이용하여도 불순물 오염의 염려가 없다. 따라서 본 발명의 접합 방법을 이용하여 대형화, 복잡화된 챔버 부품을 제조한 뒤 반도체 공정에 적용하면 청정한 상태로 반도체 소자를 제조할 수 있어 수율 향상에 기여할 수 있다.Since the bonding method of the present invention does not use a metal alloy or the like, problems such as a decrease in bonding strength and a decrease in operating temperature, which may occur in the conventional bonding method, can be solved, and silicon selected as a bonding layer is a main material of the semiconductor process. There is no fear of impurity contamination when used for joining parts of semiconductor processing equipment such as chambers used in the process. Therefore, if a large-scaled and complicated chamber part is manufactured using the bonding method of the present invention and then applied to a semiconductor process, the semiconductor device can be manufactured in a clean state, thereby contributing to the yield improvement.

기존 접합 공정은 접합면의 표면 조도를 관리해 주어야 하는데 본 발명에 따른 접합 방법은 가공연삭면으로 접합을 진행할 수 있으므로 조도 관리 비용이 절감된다.Conventional joining process has to manage the surface roughness of the joint surface, the joining method according to the present invention can proceed to the joining to the machining grinding surface roughness management cost is reduced.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다 음에 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

도 1은 본 발명에 따른 탄화규소 접합체의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a silicon carbide conjugate according to the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 탄화규소 접합체(10)는 둘 이상의 탄화규소 모재(1, 3, 5)의 접합면에 실리콘 플레이트(미도시)를 개재시켜 진공 속에서 상기 실리콘 플레이트가 용융하는 온도로 열처리하여 얻어진 것이다. 열처리 후 상기 탄화규소 모재(1, 3, 5)의 접합면에는 실리콘 플레이트의 잔존층인 10 ~ 30㎛의 실리콘층(2', 4')이 있을 수 있다. 이와 같은 잔존층의 두께는 결합부위의 강도를 유지하면서 모재의 특성에는 영향을 미치지 않는 정도이다. 후술하는 실험예 등의 제조 조건하에서 탄화규소 모재(1, 3, 5)의 두께가 1mm 이상이고 실리콘 플레이트로 0.7mm 내지 0.9mm 두께를 사용한 경우 대략 20 ㎛의 실리콘층이 잔존하는 것으로 평가되었다. As shown in FIG. 1, the silicon carbide assembly 10 according to the present invention includes a silicon plate (not shown) on a joint surface of two or more silicon carbide base materials 1, 3, and 5 to form the silicon plate in vacuum. It is obtained by heat processing at the temperature which melt | dissolves. After the heat treatment, the bonding surfaces of the silicon carbide base materials 1, 3, and 5 may have silicon layers 2 ′ and 4 ′ of 10 to 30 μm, which are remaining layers of the silicon plate. The thickness of the remaining layer is such that it does not affect the properties of the base material while maintaining the strength of the bonding portion. Under the manufacturing conditions such as experimental examples described later, when the silicon carbide base materials (1, 3, 5) had a thickness of 1 mm or more and a thickness of 0.7 mm to 0.9 mm was used as the silicon plate, it was evaluated that a silicon layer of approximately 20 µm remained.

세라믹 부품을 위해 선호되는 물질은 플라즈마 환경의 경우 실리콘과 탄화규소이다. 이러한 물질은 반도체 공정 설비의 고순도 요건에 부합하며 실리콘 또는 탄화규소는 컨디셔닝된 표면의 플라즈마 부식이 기판의 파티클 오염없이 챔버 밖으로 펌핑될 수 있는 기상의 Si 또는 C 화합물을 생산하기 때문이다. 탄화규소는 또한 매우 높은 열전도를 보이는 장점을 가지고 있는데, 이것은 이러한 물질로 된 부품이 실리콘 웨이퍼와 같은 기판을 처리하는 동안에 원하는 온도로 가열되었다가 냉각될 수 있게 한다.Preferred materials for ceramic components are silicon and silicon carbide in the plasma environment. These materials meet the high purity requirements of semiconductor processing equipment and silicon or silicon carbide produce gaseous Si or C compounds where plasma corrosion of the conditioned surface can be pumped out of the chamber without particle contamination of the substrate. Silicon carbide also has the advantage of showing very high thermal conductivity, which allows parts of this material to be heated to the desired temperature and then cooled while processing substrates such as silicon wafers.

본 발명의 탄화규소 접합체(10)는 반도체 공정 설비에 사용할 수 있는 탄화규소와 실리콘 성분으로 되어 있다. 본 발명에서 접합층으로서 실리콘을 사용하는 것은 반도체 공정에 응용하기 위함이다. 한편, 젖음각(θ)의 영향을 살펴보면, 접합의 기본적인 일(W)은 뒤프레(Dupre)에 의해 수학식 1과 같이 정의되어 있다.The silicon carbide bonded body 10 of the present invention is composed of silicon carbide and silicon components that can be used in semiconductor processing equipment. In the present invention, the use of silicon as the bonding layer is for application in a semiconductor process. On the other hand, looking at the influence of the wetting angle (θ), the basic work (W) of the junction is defined by Equation 1 by Dupre (Dupre).

W=γSG-γSL+γLG=γLG(1+cosθ)W = γ SG -γ SL + γ LG = γ LG (1 + cosθ)

γSG : 모재와 주변기체분위기의 계면장력γ SG : Interfacial tension between base material and surrounding gas atmosphere

γSL : 모재와 액상접합층의 계면장력γ SL : interfacial tension between base material and liquid phase bonding layer

γLG : 액상접합층과 주변기체분위기의 계면장력γ LG : interfacial tension between liquid bonding layer and ambient gas atmosphere

수학식 1을 참조하면, 액상의 젖음각(θ)이 작아지면, cosθ가 증가하므로 접합 강도는 증가한다. θ가 0인 경우는 모재 위에 액상이 레이어로 완전히 덮여있는 상태로서 아주 이상적이며, θ가 0도보다 크고 90도보다 적은 경우에는 모재 위에 액상이 젖어있는 상태, θ가 20도보다 작은 경우가 이상적이다. 본 발명에서는 접합 열처리시 실리콘 플레이트가 용융하는 온도 이상으로 하기 때문에 실리콘 플레이트가 최소한 일부라도 녹아 탄화규소와의 접합면에 액상을 형성함으로써 젖음각(θ)을 낮추어 부착 강도를 증가시킨다. 따라서 실리콘 플레이트를 일부 혹은 전부 용융시켜 이루어진 접합은 매우 견고하게 이루어진다. Referring to Equation 1, when the wetting angle θ of the liquid phase decreases, the cos θ increases, and thus the joint strength increases. When θ is 0, the liquid phase is completely covered with a layer on the base material, which is very ideal. When θ is greater than 0 degrees and less than 90 degrees, the liquid state is wet on the base material and θ is less than 20 degrees. to be. In the present invention, since the silicon plate melts at a temperature higher than the temperature at which the silicon plate melts, at least a part of the silicon plate melts to form a liquid phase at the junction surface with silicon carbide, thereby lowering the wetting angle θ, thereby increasing adhesion strength. Therefore, the joining made by melting part or all of the silicon plate is very robust.

또한, 본 발명에 따른 탄화규소 접합체(10)는 기계적 접촉부(마찰부)가 없기 때문에, 열팽창, 수축에 의한 양자의 마찰이 일어나지 않기 때문에 더스트(dust)의 발생도 억제된다. 그리고, 탄화규소 모재(1, 3, 5)의 두께에 비하여 실리콘층(2', 4')의 두께가 작고, 선팽창율의 차를 제로에 상당히 접근시킬 수 있기 때문에 가열, 냉각으로 인한 열응력이 덜 발생되어 접합 부위의 견고함을 유지할 수 있다. In addition, since the silicon carbide joined body 10 according to the present invention does not have a mechanical contact portion (frictional portion), the occurrence of dust is also suppressed because friction between both of thermal expansion and contraction does not occur. Since the thicknesses of the silicon layers 2 'and 4' are smaller than those of the silicon carbide base materials 1, 3, and 5, the thermal stress due to heating and cooling can be made close to zero. This is less likely to occur to maintain the firmness of the junction.

탄화규소 모재(1, 3, 5)는 CVD SiC, RBSC, SiC 소결체, CVD SiC로 피복된 SiC 소결체, 변환된 흑연 또는 Si로 백필된 다공성 SiC일 수 있다. 이러한 모재는 다공성 물질이 아니라 밀도 97% 이상의 치밀한 조직을 가지고 있다. 그리고 후술하는 실험예 등의 제조 조건하에서 제조 후 분석한 결과, 실리콘 플레이트로부터의 실리콘이 탄화규소 모재내로 침투된 흔적은 발견할 수 없었다. 따라서 모재나 접합층이 실리콘이라는 공통 분모를 가지고 있어 확산의 가능성은 있으나, 본 발명의 탄화규소 접합체(10)는 실리콘이 녹아서 탄화규소 모재내로 침투되기보다는 우수한 젖음각을 이용하여 접합된 상태라 보는 것이 타당하다. The silicon carbide base materials 1, 3, 5 may be CVD SiC, RBSC, SiC sintered body, SiC sintered body coated with CVD SiC, converted graphite or porous SiC backfilled with Si. This base material is not a porous material but has a dense structure with a density of 97% or more. As a result of analysis after manufacture under the production conditions of the experimental example and the like described later, no trace of penetration of silicon from the silicon plate into the silicon carbide base material was found. Therefore, although the base material or the bonding layer has a common denominator of silicon, there is a possibility of diffusion, but the silicon carbide conjugate 10 of the present invention is considered to be bonded using an excellent wetting angle rather than melting and infiltrating into the silicon carbide base material. It is reasonable.

다음의 제조 방법에서도 설명하는 바와 같이, 본 발명의 탄화규소 접합체(10)는 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 적층하는 형식으로 레이어 바이 레이어 공정을 이용하여 제조된다. 따라서 복잡한 형태의 제품도 접합이라는 공정으로 쉽게 접근할 수 있다. 층층이 다양한 형태의 제품을 적층하고 같은 모양의 실리콘 플레이트를 이용하면 충분히 가능해지므로 확장성의 가능성이 크다. As described in the following manufacturing method, the silicon carbide conjugate 10 of the present invention is manufactured using a layer by layer process in a form of laminating a silicon carbide base material and a silicon plate. Therefore, even complex products can be easily accessed in a process called joining. Lamination of various types of products and the use of the same shape of silicon plate is sufficient, so the possibility of expandability is great.

따라서 본 발명의 탄화규소 접합체(10)는 어떤 원하는 형상이라도 가질 수 있어, 실리콘 웨이퍼를 처리하는 데에 사용되는 확산 퍼니스를 위한 부품들, 예를 들면, 라이너(liner), 공정 튜브, 패들(paddle), 보우트 등으로 이용될 수 있다. 뿐만 아니라, 공정 챔버 측벽 안의 라이너, 공정 챔버에 공정 가스를 공급하는 가스 분산판, 샤워헤드 어셈블리의 배플판(baffle plate), 웨이퍼 통로 인써트(passage insert), 기판을 둘러싸는 포커스 링, 전극을 둘러싸는 에지 링, 플라즈마 스크린 및/또는 윈도우와 같이 진공 공정 챔버의 다양한 부품으로 이용될 수 있다. Thus, the silicon carbide assembly 10 of the present invention may have any desired shape, such as parts for diffusion furnaces used to process silicon wafers, such as liners, process tubes, paddles. ), Boats and the like. In addition, it surrounds a liner in the process chamber sidewalls, a gas distribution plate to supply process gas to the process chamber, a baffle plate of the showerhead assembly, a wafer passage insert, a focus ring surrounding the substrate, and an electrode. Can be used in various components of a vacuum process chamber, such as edge rings, plasma screens and / or windows.

도 2는 본 발명에 따른 탄화규소 접합체 제조 방법의 순서도이고 도 3은 그에 해당하는 공정 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명 탄화규소 접합체 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.2 is a flowchart of a method for manufacturing a silicon carbide conjugate according to the present invention, and FIG. 3 is a process cross-sectional view corresponding thereto. With reference to Figures 2 and 3 will be described in detail a method for producing a silicon carbide conjugate of the present invention.

먼저, 둘 이상의 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 준비한다(도 2의 단계 S1). 본 발명에서는 탄화규소 모재의 접합층으로서 실리콘 플레이트를 사용한다. 따라서 탄화규소 모재와 탄화규소 모재 사이마다 실리콘 플레이트를 개재시키므로, n개의 탄화규소 모재를 접합하는 경우 (n-1)개의 실리콘 플레이트가 필요하다. 실리콘 플레이트는 바람직하기로는 실리콘 웨이퍼이다. 이 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 제조업체로부터 연마까지 마친 소자급 웨이퍼를 구입하여 사용하여도 되지만, 실리콘 웨이퍼 작업 도중 커팅 불량이 난 소재를 저렴하게 구해 가공 연삭하여 사용하여도 된다. 실리콘 웨이퍼는 순도 99.999% 이상의 실리콘을 사용하여 제조된 것이기 때문에 실리콘 웨이퍼를 접합층으로 이용시 기본적으로 순도 관리가 되어 이것을 이용한 탄화규소 접합체를 반도체 소자 제조용 챔버와 같은 반도체 공정 설비 부품으로 사용하는 데 유리하다. First, two or more silicon carbide base materials and a silicon plate are prepared (step S1 of FIG. 2). In this invention, a silicon plate is used as a bonding layer of a silicon carbide base material. Therefore, since a silicon plate is interposed between a silicon carbide base material and a silicon carbide base material, (n-1) silicon plates are needed when joining n silicon carbide base materials. The silicon plate is preferably a silicon wafer. This silicon wafer may be purchased from a wafer manufacturer and used for device grade wafers, but may be obtained by inexpensively processing and grinding a material having poor cutting during silicon wafer operation. Since the silicon wafer is manufactured using silicon having a purity of 99.999% or more, the purity is basically managed when the silicon wafer is used as the bonding layer, and thus it is advantageous to use the silicon carbide bonded body as the semiconductor processing equipment component such as a chamber for manufacturing a semiconductor device. .

탄화규소 모재도 가공연삭면을 이용하여 사용할 수 있다. 탄화규소 모재의 접합면과 실리콘 플레이트의 중심선 평균 표면 거칠기(Ra)는 0.2 ~ 0.5㎛인 것이 바람직하다. 평균 표면 거칠기를 0.2㎛보다 작게 하는 것은 제조 공정의 효율을 고려하면 바람직하지 않고 0.5㎛보다 크게 하는 것은 접합 촉진의 측면에서 바람직하지 않다. 실리콘 플레이트의 두께는 탄화규소 모재의 두께 이하인 것이 바람직하며, 실리콘 플레이트의 평면 모양은 탄화규소 모재의 평면 모양과 동일하게 하는 것이 바람직하다. 즉, 탄화규소 모재가 판상이거나 큐브(cube)이면 실리콘 플레이트도 판상으로, 탄화규소 모재가 링 형상이면 실리콘 플레이트도 링 형상으로 하는 것이다. Silicon carbide base materials can also be used using machined grinding surfaces. It is preferable that the center surface average surface roughness Ra of the bonding surface of a silicon carbide base material and a silicon plate is 0.2-0.5 micrometer. It is not preferable to make the average surface roughness smaller than 0.2 micrometer in consideration of the efficiency of a manufacturing process, and to make it larger than 0.5 micrometer is unpreferable in terms of adhesion promotion. It is preferable that the thickness of a silicon plate is below the thickness of a silicon carbide base material, and it is preferable to make the flat shape of a silicon plate the same as the planar shape of a silicon carbide base material. That is, if the silicon carbide base material is plate-shaped or cube, the silicon plate is also plate-shaped, and if the silicon carbide base material is ring-shaped, the silicon plate is also ring-shaped.

탄화규소 모재는 CVD SiC, RBSC, SiC 소결체, CVD SiC로 피복된 SiC 소결체, 변환된 흑연 또는 Si로 백필된 다공성 SiC일 수 있다. CVD SiC는 고순도 흑연과 같은 적절한 기판 위에 실리콘 카바이드를 화학적 기상 증착한 것이다. RBSC는 SiC 입자와 실리콘 소스, 탄소 소스를 혼합하여 성형한 후 진공 분위기에서 열처리하여 얻는다. 변환된 흑연은 SiC를 형성하기 위해 흑연을 실리콘 증기와 함께 변환시키는 방법 또는 SiC를 형성하기 위해 흑연을 변환시킨 다음 Si로 침투시키는 등의 방법으로 제조될 수 있다. SiC 소결체는 SiC 분말 소결(예를 들어 슬립 캐스트(slip cast) 혹은 핫 프레스트(hot pressed) SiC 분말)로 얻어질 수 있다. The silicon carbide matrix may be CVD SiC, RBSC, SiC sintered body, SiC sintered body coated with CVD SiC, converted graphite or porous SiC backfilled with Si. CVD SiC is a chemical vapor deposition of silicon carbide on a suitable substrate, such as high purity graphite. RBSC is obtained by mixing SiC particles with a silicon source and a carbon source, followed by heat treatment in a vacuum atmosphere. The converted graphite can be prepared by converting the graphite with silicon vapor to form SiC or by converting the graphite to form SiC and then infiltrating it into Si. SiC sintered body can be obtained by SiC powder sintering (for example, slip cast or hot pressed SiC powder).

다음에 탄화규소 모재의 접합면을 세척함으로써, 접합면 상의 이물질을 제거한다(도 2의 단계 S2). 이 때, 필요하면 실리콘 플레이트도 세척한다. 세척은 에탄올과 같은 용액에 탄화규소 및/또는 실리콘 플레이트를 담가 초음파 세척하는 것일 수 있다. 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트가 가공연삭된 후 이미 세척된 것이면 이 세척 단계 S2는 생략될 수도 있다. Next, the bonding surface of the silicon carbide base material is washed to remove foreign substances on the bonding surface (step S2 in FIG. 2). At this time, also wash the silicon plate if necessary. The cleaning may be an ultrasonic cleaning by soaking silicon carbide and / or silicon plates in a solution such as ethanol. This cleaning step S2 may be omitted if the silicon carbide base material and the silicon plate have already been cleaned after machining and grinding.

계속하여, 둘 이상의 탄화규소 모재의 접합면에 실리콘 플레이트를 개재시킨다. 즉, 탄화규소 모재 위에 실리콘 플레이트를 적층하고 그 위에 다른 탄화규소 모재를 적층하는 식으로, 즉 레이어 바이 레이어 공정으로 순차 적층해 나간다(도 2의 단계 S3). Subsequently, a silicon plate is interposed between the joint surfaces of the two or more silicon carbide base materials. That is, a silicon plate is laminated on the silicon carbide base material and another silicon carbide base material is laminated thereon, that is, the layers are sequentially laminated in a layer by layer process (step S3 in FIG. 2).

도 3은 실시 형태로서 5개의 탄화규소 모재들(11, 13, 15, 17, 19) 사이에 4개의 실리콘 플레이트(12, 14, 16, 18)를 개재시킨 것을 도시하였다. 이 때, 열처리시 이용할 흑연 도가니 안에 탄화규소 모재(11, 13, 15, 17, 19)와 실리콘 플레이트(12, 14, 16, 18)를 순차적으로 레이어 바이 레이어 공정 진행함으로써 적층체를 형성할 수 있다. FIG. 3 shows, as an embodiment, four silicon plates 12, 14, 16, 18 interposed between five silicon carbide base materials 11, 13, 15, 17, 19. In this case, a laminate may be formed by sequentially performing a layer by layer process of the silicon carbide base materials 11, 13, 15, 17, and 19 and the silicon plates 12, 14, 16, and 18 in a graphite crucible to be used for heat treatment. have.

다음에, 적층시킨 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 열처리한다(도 2의 단계 S4). 흑연 도가니 안에 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트 적층체를 담은 상태로 흑연 도가니를 진공 흑연로 안에 장착한 후 진공 속에서 실리콘 플레이트가 용융하는 온도로 열처리한다. 바람직하게 탄화규소 모재는 용융하지 않는 정도의 온도에서 열처리한다. 열처리시의 분위기는 접합면, 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트 표면의 산화, 질화를 방지하는 데 유효한 정도로 고진공일 필요가 있다. 바람직하게는 열처리시의 압력이 1× 10－3 Torr 이하이고, 더욱 바람직하게는 1× 10－4 Torr 이하이다. Next, the laminated silicon carbide base material and the silicon plate are heat treated (step S4 of FIG. 2). The graphite crucible is mounted in a vacuum graphite furnace in a state of containing a silicon carbide base material and a silicon plate laminate in a graphite crucible, and then heat-treated at a temperature where the silicon plate melts in a vacuum. Preferably, the silicon carbide base material is heat treated at a temperature that does not melt. The atmosphere at the time of heat treatment needs to be high vacuum to the extent effective to prevent oxidation and nitriding of the joining surface, silicon carbide base material and silicon plate surface. Preferably the pressure at the time of heat processing is 1x10 <-3> Torr or less, More preferably, it is 1x10 <-4> Torr or less.

접합을 빠르고 고르게 하기 위하여, 접합면에 수직인 방향에 대하여 20 g/cm2 이상의 압력을 가하는 것이 바람직하며, 이를 위해 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 흑연 블록(30)을 적층체 위에 하중으로 올려놓을 수 있다. 이 압력의 상한은 각 기재가 파괴되지 않는 압력이지만, 실질적으로는 100 g/cm2 이하이다. 가장 바람직한 범위는 30 ~ 60g/cm2 이다. 이러한 범위의 압력은 접합에 도움이 되는 동시에 각 기재에 기계적인 무리를 주지 않는 정도이다. 상기 열처리하는 단계는 1430℃ ~ 1480℃에서 10분 ~ 60분, 바람직하게는 10분 ~ 30분 수행할 수 있다. 이러한 온도와 시간은 실리콘 플레이트가 전부분에서 고르게 용융되어 퍼지게 한다. 용융된 실리콘은 탄화규소 모재와의 젖음각이 양호하여 냉각시 견고한 접합을 형성할 수 있다. In order to make the joining fast and even, it is preferable to apply a pressure of 20 g / cm 2 or more in a direction perpendicular to the joining surface, and for this, the graphite block 30 is placed on the laminate as shown in FIG. Can be put on load. The upper limit of this pressure is a pressure at which each substrate is not destroyed, but is substantially 100 g / cm 2 or less. The most preferred range is 30 to 60 g / cm 2 . This range of pressure is such that it helps to join and does not mechanically impose each substrate. The heat treatment may be performed at 1430 ° C to 1480 ° C for 10 minutes to 60 minutes, preferably 10 minutes to 30 minutes. This temperature and time causes the silicon plate to melt and spread evenly throughout. The molten silicon has a good wetting angle with the silicon carbide base material to form a firm bond upon cooling.

열처리 후 자연냉각으로 실온까지 떨어뜨리면 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 탄화규소 모재(11, 13, 15, 17, 19)의 접합면에 실리콘 플레이트의 일부가 남아 10 ~ 30㎛의 실리콘층(12', 14', 16', 18')을 포함하게 되는 탄화규소 접합체(20)가 제조된다. After the heat treatment and drop to room temperature by natural cooling, as shown in Fig. 3 (b), a portion of the silicon plate remains on the bonding surface of the silicon carbide base material (11, 13, 15, 17, 19) 10 ~ 30㎛ silicon Silicon carbide conjugates 20 are prepared that will include layers 12 ', 14', 16 ', and 18'.

이상과 같이, 본 발명에 따른 접합 방법은 특별한 치구나 기계장치 없이 단순하게 열처리만으로 또는 열처리와 하중만으로 접합 공정이 이루어져 있어 간단하다. 본 발명의 접합 방법은 금속 합금을 사용하는 것이 아니기 때문에 기존의 접합 방법에서 발생할 수 있는 접합 강도 저하, 사용 온도 저하 등의 문제를 해결할 수 있다. 본 발명에서 접합층으로 선택한 실리콘은 반도체 공정의 주요 재료로, 반도체 공정 설비의 부품 접합에 이용하여도 불순물 오염의 염려가 없다. 또한, 기존 접합 공정은 접합면의 표면 조도를 관리해 주어야 하는데 본 발명에 따른 접합 방법은 가공연삭면으로 접합을 진행하여 조도 관리 비용이 절감된다.As described above, the joining method according to the present invention is simple because the joining process is made only by heat treatment or only heat treatment and load without a special fixture or mechanical device. Since the joining method of the present invention does not use a metal alloy, problems such as a drop in joining strength and a drop in use temperature, which may occur in the existing joining method, can be solved. Silicon selected as the bonding layer in the present invention is the main material of the semiconductor process, and there is no fear of impurity contamination even when used for joining parts of semiconductor processing equipment. In addition, the existing bonding process has to manage the surface roughness of the bonding surface, the bonding method according to the present invention proceeds to the bonded grinding surface to reduce the roughness management cost.

이하, 다양한 실험예를 소개하기로 한다.Hereinafter, various experimental examples will be introduced.

[CVD SiC의 접합 : 실험예 1 ~ 3][CVD SiC Bonding: Experimental Examples 1 to 3]

도 4는 실험예 1의 공정 단면도이다.4 is a cross sectional view of Experimental Example 1;

40X40mm 크기로 준비된 판상의 CVD SiC(두께 : 1mm) 3장, 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm) 2장을 각각 커팅하여 준비하였다. 실험실적 차원에서는 CVD SiC와 실리콘 플레이트의 커팅에 다이아몬드 휠과 같은 것을 사용할 수 있지만, 챔버내 부품과 같이 복잡다단한 형상의 접합체를 형성하려면 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트는 고출력의 레이저가공기를 이용해 일정한 크기와 형상으로 커팅하여 접합에 이용할 수 있다. Three CVD SiC plates (thickness: 1 mm) and two silicon plates (thickness: 0.9 mm) prepared in a size of 40 × 40 mm were cut and prepared, respectively. On the laboratory level, such as diamond wheels can be used for cutting CVD SiC and silicon plates, but silicon carbide substrates and silicon plates can be formed using a high power laser processor to form complex shaped joints such as components in chambers. It can be used for joining by cutting into and shape.

CVD SiC는 고순도 흑연과 같은 적절한 기판 위에 실리콘 카바이드를 CVD 방법으로 증착한 다음 기판에서 분리하여 제작한 것이다. 예컨대 메틸트리클로로실레인(methyltrichlorosilane: CH3SiCl3 또는 MTS), 수소(H2) 및 아르곤(Ar) 가스를 챔버 내에 공급하여 고순도 흑연 위에 막을 형성한 후, 고순도 흑연으로부터 이 막을 분리한 것일 수 있다. CVD SiC is fabricated by depositing silicon carbide on a suitable substrate, such as high purity graphite, by CVD and then separating it from the substrate. For example, methyltrichlorosilane (CH 3 SiCl 3 or MTS), hydrogen (H 2 ) and argon (Ar) gas may be supplied into a chamber to form a film on high purity graphite, and then the film may be separated from the high purity graphite. have.

그 후, CVD SiC와 실리콘 플레이트를 에탄올에 담가 초음파 세척하여 접합면의 이물질을 제거하였다. 흑연 도가니 위에 CVD SiC 사이마다 실리콘 플레이트를 삽입하여 샌드위치 형태로 적층하였다. 적층체 위에는 흑연 블록 500g을 하중으로 올려놓았다. 진공 흑연로 안에 흑연 도가니를 장착한 후, 진공 분위기에서 1480℃ 까지 5℃/min으로 승온하여 30분 열처리 유지 후 냉각시켰다. Thereafter, the CVD SiC and the silicon plate were immersed in ethanol and ultrasonically cleaned to remove foreign substances on the bonding surface. A silicon plate was inserted between CVD SiCs on the graphite crucible and stacked in a sandwich form. On the laminate, 500 g of graphite blocks were placed under load. After mounting a graphite crucible in a vacuum graphite furnace, the temperature was raised to 5 ° C./min up to 1480 ° C. in a vacuum atmosphere, followed by cooling for 30 minutes under heat treatment.

접합체를 수직 절단하여 샘플 제작 후 #220 SiC 페이퍼, 30 ㎛, 6 ㎛, 3 ㎛ 다이아몬드 슬러리로 순차적으로 연마하여 접합 상태와 접합 두께를 관찰하였다.After the sample was vertically cut and sampled, the bonded state was polished sequentially with # 220 SiC paper, 30 μm, 6 μm, and 3 μm diamond slurry to observe the bonding state and the thickness of the joint.

실험예 2의 경우 40X40mm 크기로 판상의 CVD SiC(두께 : 1mm) 7장, 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm) 6장을 이용해 적층체를 형성한 후 위 실험예 1과 동일한 조건으로 접합 및 관찰을 하였다. In Experimental Example 2, a laminate was formed using seven sheets of CVD SiC (thickness: 1mm) and six silicon plates (thickness: 0.9mm) having a size of 40 × 40 mm, and then bonding and observation were performed under the same conditions as in Experimental Example 1 above. It was.

도 5는 실험예 2에 따라 제조한 접합체 샘플의 저배율 광학 사진이고, 도 6은 고배율 광학현미경 사진이다. 도 5에 도시한 바와 같이 열처리와 하중만으로 탄화규소 접합체를 성공적으로 얻을 수 있었으며, 도 6을 참조하면, 접합 후, 모재인 CVD SiC 사이에 두께 12.929㎛의 실리콘층이 존재하는 것을 볼 수 있고, 접합계면이 매우 매끈하고 접합이 긴밀하게 이루어진 것을 확인할 수 있다. FIG. 5 is a low magnification optical photograph of a conjugate sample prepared according to Experimental Example 2, and FIG. 6 is a high magnification optical microscope photograph. As shown in FIG. 5, the silicon carbide joint was successfully obtained only by heat treatment and load. Referring to FIG. 6, after bonding, a silicon layer having a thickness of 12.929 μm exists between the CVD SiCs as a base material. It can be seen that the bonding interface is very smooth and the bonding is made tight.

실험예 3의 경우 40X40mm 크기로 판상의 CVD SiC(두께 : 1mm) 9장, 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm) 8장을 이용해 적층체를 형성한 후 흑연 블록 1000g을 하중으로 올려놓고 나머지 조건은 위 실험예 1과 동일하게 진행하였다. In Experiment 3, a stack was formed using nine sheets of CVD SiC (thickness: 1 mm) and eight silicon plates (thickness: 0.9 mm) having a size of 40 × 40 mm, and then loaded with 1000 g of graphite block under load. It progressed similarly to the experiment example 1.

도 7은 실험예 3에 따라 제조한 접합체 샘플의 저배율 광학 사진이다. 도 7을 참조하면, 열처리와 하중만으로 CVD SiC 9장이 모두 긴밀하게 접합된 것을 확인할 수 있다. 7 is a low magnification optical photograph of a conjugate sample prepared according to Experimental Example 3. FIG. Referring to FIG. 7, it can be seen that all nine CVD SiC sheets are closely bonded by heat treatment and load alone.

CVD SiC 소재는 고순도, 고강도 등 모든 면에서 매우 우수한 특성을 보유하고 있으나, 공정의 특성상 두껍게 만드는 것이 어려워 사용 분야에 많은 제약이 있 다. 그러나 이상의 실험 예에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 접합 방법을 이용하면 여러 개의 CVD SiC를 접합하여 CVD SiC의 특성은 유지하면서 두껍게 제조하는 것이 가능하므로, 두꺼운 CVD SiC 소재를 제조하는 데 경제적으로 접근하는 것이 가능하다. CVD SiC materials have very good characteristics in all aspects such as high purity and high strength, but due to the characteristics of the process, it is difficult to make them thick, so there are many limitations in the field of use. However, as shown in the above experimental example, the bonding method according to the present invention enables the manufacture of a thick CVD SiC material while maintaining the properties of the CVD SiC by bonding a plurality of CVD SiC, an economical approach to manufacturing a thick CVD SiC material It is possible to.

[CVD SiC와 RBSC의 이종 접합 : 실험예 4 ~ 5][Heterojunction of CVD SiC and RBSC: Experimental Examples 4-5]

도 8은 실험예 4의 공정 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the process of Experimental Example 4. FIG.

40X40mm 크기로 판상의 CVD SiC(두께 : 1mm)와 RBSC, 그리고 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm)를 준비하였다. 그 후, 에탄올에 담가 초음파 세척하여 접합면의 이물질을 제거하였다. 흑연 도가니에 RBSC를 놓고 실리콘 플레이트를 그 위에 놓은 다음 CVD SiC를 놓아 RBSC와 CVD SiC 사이에 실리콘 플레이트가 삽입된 샌드위치 형태로 적층하였다. 적층체 위에는 흑연 블록 500g을 하중으로 올려놓았다. 진공 흑연로 안에 흑연 도가니를 장착한 후, 진공 분위기에서 1480℃ 까지 5℃/min으로 승온하여 30분 열처리 유지 후 냉각시켰다. The plate-shaped CVD SiC (thickness: 1 mm), RBSC, and silicon plate (thickness: 0.9 mm) were prepared in a size of 40 × 40 mm. Thereafter, the substrate was immersed in ethanol and ultrasonically cleaned to remove foreign substances on the bonding surface. The RBSC was placed in a graphite crucible, the silicon plate was placed thereon, and the CVD SiC was placed to stack a sandwich in which a silicon plate was inserted between the RBSC and the CVD SiC. On the laminate, 500 g of graphite blocks were placed under load. After mounting a graphite crucible in a vacuum graphite furnace, the temperature was raised to 5 ° C./min up to 1480 ° C. in a vacuum atmosphere, followed by cooling for 30 minutes under heat treatment.

이렇게 제조된 접합체를 수직 절단하여 샘플 제작 후 #220 SiC 페이퍼, 30 ㎛, 6 ㎛, 3 ㎛ 다이아몬드 슬러리로 순차적으로 연마하여 접합 상태와 접합 두께를 관찰하였다.Thus prepared joints were vertically cut and sampled, and then polished sequentially with # 220 SiC paper, 30 μm, 6 μm, and 3 μm diamond slurry to observe the bonding state and the thickness of the joint.

실험예 5의 경우 판상의 CVD SiC(두께 : 1mm), RBSC, 그리고 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm)를 70X70mm 크기로 하고 흑연 블록 1000g을 하중으로 올려놓은 것 이외에 나머지 조건은 위 실험예 4와 동일하게 진행하였다. In the case of Experiment 5, except that the plate-shaped CVD SiC (thickness: 1mm), RBSC, and silicon plate (thickness: 0.9mm) were 70X70mm in size, and 1000g of graphite blocks were loaded as a load. Proceeded.

도 9는 실험예 5에 따른 접합체 샘플의 접합면을 보여주는 광학현미경 사진 이다. 도 9를 참조하면, 모재인 CVD SiC와 RBSC 사이에 두께 10.505㎛의 실리콘층이 존재하는 것을 볼 수 있으며, 접합계면은 매우 매끈하고 접합이 긴밀하게 이루어진 것을 확인할 수 있다. 9 is an optical micrograph showing the bonding surface of the conjugate sample according to Experimental Example 5. Referring to FIG. 9, it can be seen that a silicon layer having a thickness of 10.505 μm exists between the CVD SiC and the RBSC as the base material, and the bonding interface is very smooth and the bonding is tight.

이상의 실험예에서 보는 바와 같이, 본 발명의 접합 방법은 CVD SiC와 RBSC 와의 이종 접합도 가능하다. 따라서, 경제적으로 가장 저렴한 RBSC 소재에 특성이 우수한 CVD 소재를 접합시킨 복합체의 제작이 가능하다. As shown in the above experimental example, the bonding method of the present invention can also be heterojunction of CVD SiC and RBSC. Therefore, it is possible to fabricate a composite in which a CVD material having excellent properties is bonded to the cheapest RBSC material.

[CVD SiC와 SiC 소결체의 이종 접합 : 실험예 6 ~ 7][Heterogeneous Bonding of CVD SiC and SiC Sintered Body: Experimental Examples 6 to 7]

도 10은 실험예 6의 공정 단면도이다.10 is a cross sectional view of Experimental Example 6;

40X40mm 크기로 판상의 CVD SiC(두께 : 1mm), SiC 소결체, 그리고 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm)를 준비하였다. 그 후, 에탄올에 담가 초음파 세척하여 접합면의 이물질을 제거하였다. A plate-shaped CVD SiC (thickness: 1 mm), a SiC sintered body, and a silicon plate (thickness: 0.9 mm) were prepared in a size of 40 × 40 mm. Thereafter, the substrate was immersed in ethanol and ultrasonically cleaned to remove foreign substances on the bonding surface.

SiC 소결체는 소결조제로서 보론(B), 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3) 등을 이용하여 제조한 것일 수 있다. 바람직하게는 핫 프레스(hot press)법을 이용한다. 핫 프레스는 카본형에 성형체를 넣고 고주파 전력에 의해 카본형을 가열하면서 가압해서 소결하는 방법으로서, 고온 단시간 소결이 되므로 고밀도의 소결체를 얻을 수 있는 방법이다. 핫 프레스를 이용하는 경우, 압력은 0.01∼30MPa, 온도는 1800∼2000℃로 0.1∼20시간 유지하도록 한다. 예를 들면, 1800℃에서 1시간 동안 25MPa의 압력으로 소결한 후, 충분한 입자성장을 도모하기 위하여 이를 다시 1900℃에서 4시간 동안 적당한 압력, 예를 들면 15MPa 압력 하에서 소결 하는 2-단계 소결을 할 수 있다. 소결시의 분위기로는 SiC가 산화되지 않도록 진공, N2 또는 Ar 분위기를 유지하는 것이 바람직하며, N2 또는 Ar과 같은 분위기 가스의 압력은 1MPa 정도로 할 수 있다. 핫 프레스는 일축 가압이므로 디스크 형태의 성형체 소결에 가장 양호한 결과를 가져올 것이지만, 압력을 가할 카본형을 적절히 디자인함으로써 좀 더 다양한 형태의 성형체를 소결하도록 할 수 있을 것이다. The SiC sintered body may be manufactured using boron (B), aluminum (Al), alumina (Al 2 O 3 ), yttria (Y 2 O 3 ), or the like as a sintering aid. Preferably, a hot press method is used. A hot press is a method in which a molded body is put in a carbon mold and pressed under pressure while heating the carbon mold by high frequency electric power. A hot press is a method of obtaining a high-density sintered compact since it is sintered at high temperature for a short time. In the case of using a hot press, the pressure is maintained at 0.01 to 30 MPa and the temperature at 1800 to 2000 ° C. for 0.1 to 20 hours. For example, two-step sintering at 1800 ° C. for 1 hour at 25 MPa pressure and then sintering at 1900 ° C. for 4 hours at a suitable pressure, for example 15 MPa pressure, in order to achieve sufficient particle growth, may be performed. Can be. As the atmosphere during sintering, it is preferable to maintain a vacuum, N 2 or Ar atmosphere so that SiC is not oxidized, and the pressure of the atmosphere gas such as N 2 or Ar can be about 1 MPa. Hot presses are uniaxially pressurized and will produce the best results for sintering the shaped body in the form of disks, but by appropriately designing the carbon molds to be pressurized, more various types of shaped bodies can be sintered.

흑연 도가니에 SiC 소결체와 CVD SiC 사이에 실리콘 플레이트를 삽입하여 샌드위치 형태로 적층하였다. 적층체 위에는 흑연 블록 500g을 하중으로 올려놓았다. 진공 흑연로 안에 흑연 도가니를 장착한 후, 진공 분위기에서 1480℃ 까지 5℃/min으로 승온하여 30분 열처리 유지 후 냉각시켰다. A silicon plate was inserted between the SiC sintered body and the CVD SiC in the graphite crucible and laminated in the form of a sandwich. On the laminate, 500 g of graphite blocks were placed under load. After mounting a graphite crucible in a vacuum graphite furnace, the temperature was raised to 5 ° C./min up to 1480 ° C. in a vacuum atmosphere, followed by cooling for 30 minutes under heat treatment.

접합체를 수직 절단하여 샘플 제작 후 #220 SiC 페이퍼, 30 ㎛, 6 ㎛, 3 ㎛ 다이아몬드 슬러리로 순차적으로 연마하여 접합 상태와 접합 두께를 관찰하였다.After the sample was vertically cut and sampled, the bonded state was polished sequentially with # 220 SiC paper, 30 μm, 6 μm, and 3 μm diamond slurry to observe the bonding state and the thickness of the joint.

실험예 7의 경우 CVD SiC, SiC 소결체, 그리고 실리콘 플레이트(두께 : 0.9mm)를 70X70mm 크기로 하고 흑연 블록 1000g을 하중으로 올려놓은 것 이외에 나머지 조건은 위 실험예 6과 동일하게 진행하였다. In the case of Experimental Example 7, except that the CVD SiC, SiC sintered body, and silicon plate (thickness: 0.9mm) was 70X70mm in size and 1000g of graphite blocks were loaded as a load, the rest of the conditions were performed in the same manner as in Experimental Example 6 above.

도 11은 실험예 7에 따른 접합체 샘플의 접합면을 보여주는 광학현미경 사진이고, 도 12는 샘플 연마 후 무라카미 용액에 5분간 에칭하여 찍은 SEM 사진이다. 도 11에서와 같이, 접합 후, 모재인 CVD SiC와 SiC 소결체 사이에 두께 9.697㎛의 실리콘층이 존재하며, 도 12를 참조하면, 접합계면은 매우 매끈하고 접합이 긴밀하게 이루어져 있다. 11 is an optical micrograph showing the bonding surface of the conjugate sample according to Experimental Example 7, Figure 12 is a SEM photograph taken by etching for 5 minutes in the Murakami solution after polishing the sample. As shown in FIG. 11, after bonding, a silicon layer having a thickness of 9.697 μm exists between the CVD SiC and the SiC sintered body, and referring to FIG. 12, the bonding interface is very smooth and the bonding is tight.

이상의 실험예에서 보는 바와 같이, 본 발명의 접합 방법은 CVD SiC와 SiC 소결체와의 이종 접합도 가능하다. 따라서, SiC 소결체에 CVD 소재를 접합시킨 복합체의 제작이 가능하다. As can be seen from the above experimental example, the bonding method of the present invention also enables heterojunction of CVD SiC and SiC sintered body. Therefore, it is possible to produce a composite in which a CVD material is bonded to a SiC sintered body.

[RBSC의 접합 : 실험예 8][Conjugation of RBSC: Experimental Example 8]

도 13은 실험예 8의 공정 단면도이다.13 is a cross sectional view of Experimental Example 8;

200mm 직경의 RBSC(두께 : 1.5mm) 2장과 실리콘 웨이퍼(두께 : 0.7mm)를 준비하였다. 그 후, 에탄올에 담가 초음파 세척하여 접합면의 이물질을 제거하였다. 흑연 도가니에 RBSC를 놓고 그 위에 실리콘 웨이퍼를 적층한 후 나머지 RBSC를 그 위에 놓아 샌드위치 형태로 적층하였다. 진공 흑연로 안에 흑연 도가니를 장착한 후, 진공 분위기에서 1480℃ 까지 5℃/min으로 승온하여 30분 열처리 유지 후 냉각시켰다. Two 200 mm diameter RBSCs (thickness: 1.5 mm) and a silicon wafer (thickness: 0.7 mm) were prepared. Thereafter, the substrate was immersed in ethanol and ultrasonically cleaned to remove foreign substances on the bonding surface. The RBSC was placed in a graphite crucible, and a silicon wafer was stacked thereon, and the remaining RBSCs were stacked thereon to form a sandwich. After mounting a graphite crucible in a vacuum graphite furnace, the temperature was raised to 5 ° C./min up to 1480 ° C. in a vacuum atmosphere, followed by cooling for 30 minutes under heat treatment.

접합체를 수직 절단하여 샘플 제작 후 #220 SiC 페이퍼, 30 ㎛, 6 ㎛, 3 ㎛ 다이아몬드 슬러리로 순차적으로 연마하여 접합 상태와 접합 두께를 관찰하였다.After the sample was vertically cut and sampled, the bonded state was polished sequentially with # 220 SiC paper, 30 μm, 6 μm, and 3 μm diamond slurry to observe the bonding state and the thickness of the joint.

도 14는 실험예 8에 따른 접합체 샘플의 접합면을 보여주는 광학현미경 사진이다. 접합 후, 모재인 RBSC 사이에 두께 63.838㎛의 실리콘층이 존재하는 것을 볼 수 있으며, 접합계면은 매우 매끈하고 접합이 긴밀하게 이루어진 것을 확인할 수 있다. 14 is an optical micrograph showing the bonding surface of the conjugate sample according to Experimental Example 8. After the bonding, it can be seen that a silicon layer having a thickness of 63.838 μm exists between the RBSCs as the base material, and the bonding interface is very smooth and the bonding is made tight.

표 1은 실험예 1 내지 8의 결과를 정리한 것이다.Table 1 summarizes the results of Experimental Examples 1 to 8.

Figure 112009045282970-PAT00001
Figure 112009045282970-PAT00001

또한, 실험 결과, 투입된 실리콘 플레이트 중량의 6%가 휘발하고 92%는 주변 물질(흑연 도가니 등)에 침윤되어 실리콘 플레이트의 무게 감소가 98%에 달하였고, 남아있는 2%의 양은 접합체 안의 실리콘층의 두께와 일치한다는 사실도 확인하였다. 따라서 본 발명의 접합 메카니즘은 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트간의 상호확산이나 특별한 반응 없이 녹은 실리콘의 우수한 젖음각을 이용하여 접합된 상태라 보는 것이 타당하다. In addition, as a result of the experiment, 6% of the silicon plate weight volatilized and 92% was infiltrated with the surrounding material (graphite crucible, etc.), resulting in a 98% weight loss of the silicon plate, and the remaining 2% amount of the silicon layer in the joint. It is also confirmed that the thickness is consistent with. Therefore, it is reasonable that the bonding mechanism of the present invention is bonded using the excellent wetting angle of the molten silicon without interdiffusion or special reaction between the silicon carbide base material and the silicon plate.

한편, 앞의 실험예에서는 판상의 CVD SiC, 디스크 모양의 RBSC 등 간단한 모양의 탄화규소 모재를 이용한 접합을 예로 들었는데, 본 발명에 따른 접합 방법은 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 적층하는 형식으로 레이어 바이 레이어 공정을 이용하게 되므로 복잡한 형태의 제품도 접합이라는 공정으로 쉽게 접근할 수 있다.On the other hand, in the previous experimental example, the bonding using a simple silicon carbide base material such as plate-shaped CVD SiC, disk-shaped RBSC, as an example, the bonding method according to the present invention is a layer-by-layer in the form of laminating a silicon carbide base material and a silicon plate By using a layer process, even complex products can be easily accessed in a process called bonding.

즉, 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이, 여러 개의 탄화규소 모재(111, 113, 115)와 실리콘 플레이트(112, 114)를 층층이 다양한 모양으로 적층하되, 실리콘 플레이트(112, 114)의 평면 모양이 탄화규소 모재(113)의 평면 모양과 같은 모양을 이용하는 등 변경을 가하면, 도 15의 (b)에서와 같이 탄화규소 모재(111, 113, 115) 사이에 실리콘층(112', 114')이 개재된 형태의 다소 복잡한 형상의 접합체(100) 제조도 가능해지므로 복잡하고 대형화된 부품을 생산할 수 있어 확장성의 가능성이 크다. That is, as shown in FIG. 15A, a plurality of silicon carbide base materials 111, 113, and 115 and silicon plates 112 and 114 are laminated in various shapes, but the silicon plates 112 and 114 are stacked. When the planar shape is changed such as using the same shape as the planar shape of the silicon carbide base material 113, the silicon layers 112 'and 114 are interposed between the silicon carbide base materials 111, 113 and 115 as shown in FIG. It is possible to manufacture a somewhat complex shape of the assembly 100 of the intervening form ') is possible to produce a complex and large sized parts is highly scalable.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. 본 발명의 실시예들은 예시적이고 비한정적으로 모든 관점에서 고려되었다.As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious. Embodiments of the invention have been considered in all respects as illustrative and not restrictive.

도 1은 본 발명에 따른 탄화규소 접합체의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a silicon carbide conjugate according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 탄화규소 접합체 제조 방법의 순서도이고, 도 3은 그에 해당하는 공정 단면도이다. 2 is a flow chart of a method for producing a silicon carbide conjugate according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view corresponding to the process.

도 4는 실험예 1의 공정 단면도이다.4 is a cross sectional view of Experimental Example 1;

도 5는 실험예 2에 따라 제조한 접합체 샘플의 저배율 광학 사진이고, 도 6은 고배율 광학현미경 사진이다.FIG. 5 is a low magnification optical photograph of a conjugate sample prepared according to Experimental Example 2, and FIG. 6 is a high magnification optical microscope photograph.

도 7은 실험예 3에 따라 제조한 접합체 샘플의 저배율 광학 사진이다.7 is a low magnification optical photograph of a conjugate sample prepared according to Experimental Example 3. FIG.

도 8은 실험예 4의 공정 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the process of Experimental Example 4. FIG.

도 9는 실험예 5에 따른 접합체 샘플의 접합면을 보여주는 광학현미경 사진이다. 9 is an optical micrograph showing the bonding surface of the conjugate sample according to Experimental Example 5.

도 10은 실험예 6의 공정 단면도이다.10 is a cross sectional view of Experimental Example 6;

도 11은 실험예 7에 따른 접합체 샘플의 접합면을 보여주는 광학현미경 사진이고, 도 12는 샘플 연마 후 무라카미 용액에 5분간 에칭하여 찍은 SEM 사진이다. 11 is an optical micrograph showing the bonding surface of the conjugate sample according to Experimental Example 7, Figure 12 is a SEM photograph taken by etching for 5 minutes in the Murakami solution after polishing the sample.

도 13은 실험예 8의 공정 단면도이다.13 is a cross sectional view of Experimental Example 8;

도 14는 실험예 8에 따른 접합체 샘플의 접합면을 보여주는 광학현미경 사진이다. 14 is an optical micrograph showing the bonding surface of the conjugate sample according to Experimental Example 8.

도 15는 본 발명에 따른 탄화규소 접합체의 확장가능성을 보여주는 사시도이다.15 is a perspective view showing the expandability of the silicon carbide conjugate according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10, 20, 100...탄화규소 접합체10, 20, 100 ... silicon carbide conjugate

1, 3, 5, 11, 13, 15, 17, 19, 111, 113, 115...탄화규소 모재1, 3, 5, 11, 13, 15, 17, 19, 111, 113, 115 ... Silicon Carbide

2', 4', 12', 14', 16', 18', 112', 114'...실리콘층2 ', 4', 12 ', 14', 16 ', 18', 112 ', 114' ... silicone layer

12, 14, 16, 18, 112, 114...실리콘 플레이트12, 14, 16, 18, 112, 114 ... silicon plates

30...흑연 블록30 ... Graphite Block

Claims (10)

둘 이상의 탄화규소 모재의 접합면에 실리콘 플레이트를 개재시켜 진공 속에서 상기 실리콘 플레이트가 용융하는 온도로 열처리하여 얻어진 탄화규소 접합체. A silicon carbide joint obtained by heat treatment at a temperature at which the silicon plate melts in a vacuum by interposing a silicon plate on a joint surface of two or more silicon carbide base materials. 둘 이상의 탄화규소 모재의 접합면에 실리콘 플레이트를 개재시키는 단계; 및Interposing a silicon plate at a joint surface of two or more silicon carbide base materials; And 상기 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 진공 속에서 상기 실리콘 플레이트가 용융하는 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 탄화규소 접합체 제조 방법.And heat-treating the silicon carbide base material and the silicon plate at a temperature at which the silicon plate melts in a vacuum. 제2항에 있어서, 상기 둘 이상의 탄화규소 모재의 접합면에 실리콘 플레이트를 개재시키는 단계는, 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 레이어 바이 레이어 공정(layer by layer process)으로 차례 차례 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법.The method of claim 2, wherein the step of interposing the silicon plate on the joint surface of the two or more silicon carbide base materials comprises sequentially laminating the silicon carbide base material and the silicon plate in a layer by layer process. Silicon carbide conjugate manufacturing method. 제2항에 있어서, 상기 탄화규소 모재와 실리콘 플레이트를 열처리할 때에 상기 접합면에 수직인 방향에 대하여 20 g/cm2 이상의 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법.The method of claim 2, wherein when the silicon carbide base material and the silicon plate are heat-treated, a pressure of 20 g / cm 2 or more is applied to a direction perpendicular to the joint surface. 제2항에 있어서, 상기 탄화규소 모재의 상기 접합면과 상기 실리콘 플레이트의 중심선 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.2 ~ 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법. The method of claim 2, wherein the center surface average surface roughness (Ra) of the bonding surface of the silicon carbide base material and the silicon plate is 0.2 to 0.5 µm. 제2항에 있어서, 상기 실리콘 플레이트를 개재시키기 전에 상기 탄화규소 모재의 상기 접합면을 세척함으로써, 상기 접합면 상의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법.The method of claim 2, wherein foreign matter on the bonding surface is removed by washing the bonding surface of the silicon carbide base material before interposing the silicon plate. 제2항에 있어서, 상기 열처리하는 단계는 1430℃ ~ 1480℃에서 10분 ~ 30분 수행하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법. The method of claim 2, wherein the heat treatment is performed at 1430 ° C. to 1480 ° C. for 10 minutes to 30 minutes. 제2항에 있어서, 상기 실리콘 플레이트는 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법.The method of claim 2, wherein the silicon plate is a silicon wafer. 제2항에 있어서, 상기 탄화규소 모재는 CVD 방법으로 형성한 SiC(이하, CVD SiC), RBSC(Reaction Bonded Silicon Carbide), SiC 소결체, CVD SiC로 피복된 SiC 소결체, 변환된 흑연 및 Si로 백필(backfill)된 다공성 SiC 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법.The method of claim 2, wherein the silicon carbide substrate is SiC (hereinafter referred to as CVD SiC), RBSC (Reaction Bonded Silicon Carbide), SiC sintered body, SiC sintered body coated with CVD SiC, converted graphite and Si backfill Method for producing a silicon carbide conjugate, characterized in that selected from (backfill) porous SiC. 제2항에 있어서, 상기 열처리 후 상기 탄화규소 모재의 접합면에 10 ~ 30㎛ 의 실리콘층이 남게 되는 것을 특징으로 하는 탄화규소 접합체 제조 방법. The method of claim 2, wherein after the heat treatment, a silicon layer of 10 to 30 탆 is left on the bonding surface of the silicon carbide base material.
KR1020090067682A 2009-07-24 2009-07-24 Silicon carbide assembly and method of fabricating the same KR20110010230A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090067682A KR20110010230A (en) 2009-07-24 2009-07-24 Silicon carbide assembly and method of fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090067682A KR20110010230A (en) 2009-07-24 2009-07-24 Silicon carbide assembly and method of fabricating the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110010230A true KR20110010230A (en) 2011-02-01

Family

ID=43770800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090067682A KR20110010230A (en) 2009-07-24 2009-07-24 Silicon carbide assembly and method of fabricating the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110010230A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114851352A (en) * 2022-05-23 2022-08-05 松山湖材料实验室 Resistance heating element and method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114851352A (en) * 2022-05-23 2022-08-05 松山湖材料实验室 Resistance heating element and method of manufacturing the same
CN114851352B (en) * 2022-05-23 2023-11-28 松山湖材料实验室 Resistance heating element and method for manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5988977B2 (en) Heat dissipation parts for semiconductor elements
KR101831665B1 (en) Substrate support assembly having metal bonded protective layer
JP5759152B2 (en) Aluminum-diamond composite and method for producing the same
KR101960264B1 (en) Residual stress free joined SiC ceramics and the processing method of the same
WO2000027776A1 (en) Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof
KR20110134878A (en) Composite substrate for led light emitting element, method of production of same, and led light emitting element
JPWO2017158993A1 (en) Aluminum-diamond composite and heat dissipation parts
US6583980B1 (en) Substrate support tolerant to thermal expansion stresses
JP2012158783A (en) Aluminum-diamond composite, and method for production thereof
US7055236B2 (en) Joining method for high-purity ceramic parts
JP2021504287A (en) Semiconductor processing equipment equipped with high temperature resistant nickel alloy joints and its manufacturing method
JP5773331B2 (en) Manufacturing method of ceramic joined body
CN111087251B (en) Connecting material for connecting silicon carbide materials and application thereof
KR101411955B1 (en) Heterostructure for cooling and method of fabricating the same
JP6105262B2 (en) Aluminum-diamond composite heat dissipation parts
CN112521154A (en) SiC ceramic device with high-purity working surface and preparation method and application thereof
KR20110010230A (en) Silicon carbide assembly and method of fabricating the same
US8426032B2 (en) Composite articles made by process for joining stainless steel part and silicon carbide ceramic part
JP4537669B2 (en) Silicon carbide-based bonded component and method for manufacturing the same
CN111018555B (en) Connecting material for connecting silicon carbide with crack self-healing characteristic and application thereof
CN111041423B (en) Method for improving welding performance of sapphire by designing surface structure and component gradient layer
CN107488045A (en) The method of silicon carbide ceramics connecting material and connection silicon carbide ceramics with low connection temperature high bending strength
JP5457992B2 (en) Method for producing aluminum-ceramic composite structural part
EP1357098B1 (en) Joining methode for high-purity ceramic parts
WO2001040138A1 (en) Porous silicon carbide sintered compact and silicon carbide metal composite suitable for use in table for wafer polishing machine

Legal Events

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