KR20140087343A - 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법 - Google Patents

원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법 Download PDF

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Abstract

원료 분말 소결체 벌크 제조 방법 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입 단계; 상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계; 상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압 단계; 상기 승압 단계 후 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열 단계; 상기 가열 단계 후 상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결 단계를 포함한다.

Description

원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법{MEHTOD FOR MANUFACTURING SINTERED BULK OF RAW MATERIALS, AND GROWING NETHOD FOR SINGLE CRYSTAL USING SINTERED BULK}
본 발명은 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컵 케이크 형태의 원료 분말 소결체 벌크(bulk)를 제조하고, 원료 분말 소결체 벌크를 사용하여, 성장속도가 빠르고, 결함이 적고, 장입이 용이한 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법에 관한 것이다.
대표적인 반도체 소자 재료로 사용된 Si가 물리적 한계를 보이게 됨에 따라, 차세대 반도체 소자 재료로서 SiC, GaN, AlN 및 ZnO 등의 광대역 반도체 재료가 각광을 받고 있다. 여기서, GaN, AlN 및 ZnO에 비해 SiC는 열적 안정성이 우수하고, 내산화성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, SiC는 4.6W/cm℃ 정도의 우수한 열전도도를 가지고 있으며, 직경 2인치 이상의 대구경의 기판으로서 생산 가능하다는 장점이 있어, GaN, AlN 및 ZnO 등의 기판에 비해 각광을 받고 있다.
이러한 SiC 단결정을 성장시키기 위해서는 일반적으로 물리적 기상 수송법(PVT: Physical Vapor Transport)을 이용한다. 즉, 먼저 SiC로 이루어진 종자정을 종자정 받침대에 부착하고, 이를 성장 장치 내부에 장입한다. 그리고, 도가니의 내부에 장입된 원료 물질 즉, SiC 분말을 가열하고, 이를 승화시켜 종자정에 단결정을 성장시킨다. 이러한 SiC 분말의 형태, 순도, 입도는 단결정 성장 속도 및 상기 단결정의 특성에 영향을 미친다.
한편, 종래에는 분말 형태의 원료를 사용하여, SiC 단결정을 제작하였다. 그러나, 상기와 같은 분말 형태의 원료를 사용하여 단결정을 제작하는 경우, 균일하게 충진되기 어렵고, 미세 분말들이 날리는 현상이 발생하여 도가니의 원치 않는 부위에 원료 분말이 묻어 오염이 되는 현상이 발생한다. 또한, 분말의 순도가 낮을 경우 마이크로 파이프(micropipe) 결함이 다수 존재하고 캐리어 이동도가 낮아, 소자의 동작 특성을 저하시킬 수 있고, 입도가 작을 경우 성장속도가 낮아져서 공정시간이 길어지는 문제가 있다.
본 발명은 컵 케이크 형태의 원료 분말 소결체 벌크(bulk)를 제조하고, 원료 분말 소결체 벌크를 사용하여, 성장속도가 빠르고, 결함이 적고, 장입이 용이한 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입 단계;
상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계;
상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압 단계;
상기 승압 단계 후 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열 단계; 및
상기 가열 단계 후 상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결 단계를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법이 제공될 수 있다.
상기 소결 단계 후 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각 단계를 포함할 수 있다.
상기 불순물 제거 단계와 상기 승압 단계 사이에 상기 도가니의 내부 및 상기 도가니와 상기 단열재 사이에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 단결정 성장 장치 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징 단계를 포함할 수 있다.
상기 소결체 벌크는 컵 케이크 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정될 수 있다.
상기 소결체 벌크의 원료는 SIC 분말을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원료 물질이 장입되는 도가니, 종자정이 부착되는 종자정 받침대, 상기 도가니를 가열하는 가열수단을 포함하는 단결정 성장 장치를 이용하여 단결정을 성장시키는 단결정 성장 밥법에 있어서,
상기 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입 단계;
상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계;
상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압 단계;
상기 승압 단계 후 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열 단계; 및
상기 가열 단계 후 상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결 단계를 포함하여 소결체 벌크를 제조하고,
상기 종자정 받침대에 종자정을 부착시키는 단계;
상기 종자정이 부착된 종자정 받침대를 상기 단결정 성장 장치 내로 인입시키는 단계;
상기 원료 물질을 상기 단결정 성장 장치 내부에 배치된 상기 도가니에 장입시기키는 단계;
상기 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 가열시켜, 상기 도가니 내에 장입된 원료 물질을 승화시켜 종자정에 단결정을 성장시키는 단계를 포함하는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법이 제공될 수 있다.
상기 소결 단계 후 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각 단계를 포함할 수 있다.
상기 불순물 제거 단계와 상기 승압 단계 사이에 상기 도가니의 내부 및 상기 도가니와 상기 단열재 사이에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 단결정 성장 장치 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징 단계를 포함할 수 있다.
상기 소결체 벌크는 컵 케이크 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정될 수 있다.
상기 소결체 벌크의 원료는 SIC 분말을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입부;
상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거부;
상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압부;
상기 승압부에 의하여 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열부; 및
상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결체 벌크 형성부를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치가 제공될 수 있다.
상기 소결체 벌크 형성부는 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 불순물 제거부에는 상기 도가니에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 상기 도가니 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징부를 포함할 수 있다.
상기 소결체 벌크는 컵 케이크 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 로 설정될 수 있다.
상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정될 수 있다.
상기 소결체 벌크의 원료는 SIC 분말을 사용할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 단결정 성장 원료의 순도가 높고, 입도가 크기 때문에 단결정 성장 속도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해, 단결정을 성장시키는 공정시간을 단축하는 효과가 있으며, 또한, 마이크로 파이프(micropipe)등의 결함이 적고, 전기적 특성이 우수한 단결정을 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컵 케이크 형태의 소결체 벌크의 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컵 케이크 형태의 소결체 벌크의 단면 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치는, 원료 물질(100)이 장입되는 내부 공간이 마련된 도가니(200);
상기 도가니(200)를 둘러싸는 단열재(300) 및 석영관(400); 및
상기 석영관(400) 외부에 마련되어 상기 도가니(200)를 가열하기 위한 가열수단(500)을 포함한다.
상기 도가니(200)는 SiC의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 도가니(200)는 예컨대, 흑연으로 제작되거나 흑연 재질 상에 SiC의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 물질은 SiC 단결정이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 탄화물로는 금속 질화물을 이용할 수 있으며, 특히 Ta, Hf, Nb, Zr, W, V과 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물과 탄소가 이루는 탄화물과, Ta, Hf, Nb, Zr, W, V과 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물과 질소가 이루는 질화물을 이용할 수 있다.
또한, 이러한 도가니(200) 내에는 원료 물질(100)이 장입 되는데, 상기 원료 물질(100)은 분말 형태인 것이 바람직하다. 상기 단열재(300) 및 석영관(400)은 상기 도가니(200) 외부에 마련되며, 상기 도가니(200)의 온도를 결정 소결 온도로 유지하도록 한다. 이 때, SiC의 결정 소결 온도가 매우 높기 때문에, 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 관상 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 단열재(300)로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단열재(300)는 복수의 층으로 형성되어 상기 도가니(200)를 둘러쌀 수 도 있다.
상기 가열수단(500)은 상기 석영관(400) 외부에 마련되며, 예를 들어, 고주파 유도 코일이 이용될 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 상기 도가니(200)를 가열하고, 원료 분말(100)을 원하는 온도로 가열한다.
또한, 상기 원료 물질(100)이 장입되는 도가니(200), 종자정이 부착되는 종자정 홀더, 상기 도가니(200)를 가열하는 가열수단(500)을 포함하는 단결정 성장 장치를 이용하여 단결정을 성장시키는 단결정 성장 방법은, 상기 종자정 받침대에 종자정을 부착시키는 단계; 상기 종자정이 부착된 종자정 받침대를 상기 단결정 성장 장치 내로 인입시키는 단계; 상기 원료 물질을 상기 단결정 성장 장치 내부에 배치된 도가니(200)에 장입시기키는 단계; 상기 가열수단(500)을 이용하여 상기 도가니를 가열시켜, 상기 도가니 내에 장입된 원료 물질(100)을 승화시켜 종자정에 단결정을 성장시키는 단계를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법은, 도가니(200)의 내부에 원료 물질(100)을 장입하는 원료 물질 장입 단계(S10);
상기 도가니(200)를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계(S20);
상기 도가니(200) 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압 단계(S40);
상기 승압 단계 후 상기 도가니(200) 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 가열수단(500)을 이용하여 상기 도가니(200)를 제2 설정 온도로 가열하는 가열 단계(S50);
상기 가열 단계 후 상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말(100)을 소결시켜 소결체 벌크(600)를 형성하는 소결 단계(S60)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소결 단계 후 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각 단계(S70)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 불순물 제거 단계(S20)와 상기 승압 단계(S40) 사이에 상기 도가니(200)의 내부 및 상기 도가니(200)와 상기 단열재(300) 사이에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 단결정 성장 장치 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징 단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 소결체 벌크(600)는 컵 케이크 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정될 수 있다.
상기 퍼징 단계에서 사용되는 불활성 가스는 아르곤 가스 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 퍼징 단계는 2회 내지 3회 반복 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 이며, 상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 이며, 상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정될 수 있다.
여기서, 상기 제2 설정 압력을 600 torr 내지 650 torr 로 유지하는 이유는, 상기 제2 설정 압력이 600 torr 이하 일 때는 상기 원료 분말(100)이 내부에서 날리는 현상이 발생되어, 소결체가 제대로 형성되지 않고, 상기 제2 설정 압력이 650 torr 이상 일 때는 소결체에 산소 또는 질소 등의 원하지 않는 가스의 혼입이 생성 된다.
또한, 상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃를 유지하게 되는데, 상기 제2 설정 온도가 2000℃ 이하일 때는 입자들의 소결이 약하게 되고, 상기 제2 설정 온도가 2150℃ 이상일 때는 소결체 표면에 과립자들이 형성되어 균일성이 떨어지게 된다.
또한, 상기 냉각 단계는 상기 제2 설정 압력을 계속 유지한 상태에서 자연 냉각을 유도한다. 흑연 펠트를 단열재(300)로 사용하는 경우 단열성이 우수하기 때문에, 잠열이 계속 남아 있어 온도가 급격하게 떨어지지 않는다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컵 케이크 형태의 소결체 벌크(600)의 사진과 그 단면 사진을 나타낸다. 도가니(200) 내부의 원료 분말(100)은 2000℃ 이상의 불활성 분위기에서 소결되어 순도가 높고, 원료 분말(100)들 응집 효과가 일어나 입성장이 일어나게 된다. 소결체 벌크(600)의 가장자리 부분에 카본 재(ash)가 존재하나 이는 쉽게 부스러지고, 후처리 공정을 통해 충분히 제거가 가능하다.
따라서, 상기와 같은 소결체 벌크(600)를 원료로 사용하여 단결정을 제작하는 경우, 도가니(200)에 원료 분말을 충진 시, 미세 분말들이 날리는 현상이 발생하여 도가니의 원하지 않는 부위에 원료 분말이 묻어 오염되는 현상이 방지되고, 순도가 높아 저결함 단결정 잉곳을 제작할 수 있으며, 입도가 큰 경우 성장속도가 빠르기 때문에 공정시간을 줄일 수 있다. 또한, 원료분말의 재현성 확보가 쉽기 때문에 동일한 단결정을 얻을 수 있다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치는 하기에서 특히 설명하는 사항 이외에는 상기 본 발명의 일 실시예의 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법에서 설명된 바와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치는, 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입부(10);
상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거부(20);
상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압부(30);
상기 승압부에 의하여 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열부(40); 및
상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결체 벌크 형성부(50)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소결체 벌크 형성부(50)는 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각부(60)를 포함할 수 있다.
상기 불순물 제거부(20)에는 상기 도가니에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 상기 도가니 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징부(21)를 포함할 수 있다.
100: 원료 물질 200: 도가니
300: 단열재 400: 석영관
500: 가열수단 600: 소결체 벌크

Claims (27)

  1. 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입 단계;
    상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계;
    상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압 단계;
    상기 승압 단계 후 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열 단계; 및
    상기 가열 단계 후 상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결 단계
    를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소결 단계 후 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각 단계를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 불순물 제거 단계와 상기 승압 단계 사이에 상기 도가니의 내부 및 상기 도가니와 상기 단열재 사이에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 단결정 성장 장치 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징 단계를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결체 벌크는 컵 케이크 형태로 형성되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 소결체 벌크의 원료는 SIC 분말을 사용하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법.
  10. 원료 물질이 장입되는 도가니, 종자정이 부착되는 종자정 받침대, 상기 도가니를 가열하는 가열수단을 포함하는 단결정 성장 장치를 이용하여 단결정을 성장시키는 단결정 성장 밥법에 있어서,
    상기 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입 단계;
    상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계;
    상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압 단계;
    상기 승압 단계 후 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열 단계; 및
    상기 가열 단계 후 상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결 단계를 포함하여 소결체 벌크를 제조하고,
    상기 종자정 받침대에 종자정을 부착시키는 단계;
    상기 종자정이 부착된 종자정 받침대를 상기 단결정 성장 장치 내로 인입시키는 단계;
    상기 원료 물질을 상기 단결정 성장 장치 내부에 배치된 상기 도가니에 장입시기키는 단계;
    상기 가열수단을 이용하여 상기 도가니를 가열시켜, 상기 도가니 내에 장입된 원료 물질을 승화시켜 종자정에 단결정을 성장시키는 단계
    를 포함하는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소결 단계 후 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각 단계를 포함하는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 불순물 제거 단계와 상기 승압 단계 사이에 상기 도가니의 내부 및 상기 도가니와 상기 단열재 사이에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 단결정 성장 장치 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징 단계를 포함하는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  13. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결체 벌크는 컵 케이크 형태로 형성되는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정되는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 로 설정되는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 로 설정되는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정되는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 소결체 벌크의 원료는 SIC 분말을 사용하는 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법.
  19. 도가니의 내부에 원료 물질을 장입하는 원료 물질 장입부;
    상기 도가니를 제1 설정 온도, 제1 설정 압력 및 제1 설정 시간 동안 가열하여 상기 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거부;
    상기 도가니 내부를 제2 설정 압력으로 승압하는 승압부;
    상기 승압부에 의하여 상기 도가니 내부를 상기 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 도가니를 제2 설정 온도로 가열하는 가열부; 및
    상기 도가니를 제2 설정 시간 동안 제2 설정 압력으로 유지하면서 상기 원료 분말을 소결시켜 소결체 벌크를 형성하는 소결체 벌크 형성부
    를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 소결체 벌크 형성부는 상기 제2 설정 압력을 유지하면서 상기 도가니를 자연적으로 냉각하는 냉각부를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 불순물 제거부에는 상기 도가니에 남아 있는 공기를 제거할 수 있도록 상기 도가니 내부에 불활성 가스를 주입하여 퍼징(purging)하는 퍼징부를 포함하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결체 벌크는 컵 케이크 형태로 형성되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 설정 온도는 1000℃ 미만이고, 상기 제1 설정 압력은 진공 압력이고, 상기 제1 설정 시간은 2시간 내지 3시간으로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2 설정 압력은 600 torr 내지 650 torr 로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 설정 온도는 2000℃ 내지 2150℃ 로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 설정 시간은 5시간 내지 10시간으로 설정되는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 소결체 벌크의 원료는 SIC 분말을 사용하는 원료 분말 소결체 벌크 제조 장치.
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