KR20160108887A - Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal - Google Patents

Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal Download PDF

Info

Publication number
KR20160108887A
KR20160108887A KR1020150032248A KR20150032248A KR20160108887A KR 20160108887 A KR20160108887 A KR 20160108887A KR 1020150032248 A KR1020150032248 A KR 1020150032248A KR 20150032248 A KR20150032248 A KR 20150032248A KR 20160108887 A KR20160108887 A KR 20160108887A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seed crystal
seed
crucible
growth
silicon carbide
Prior art date
Application number
KR1020150032248A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102334475B1 (en
Inventor
홍성완
배흥택
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
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 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020150032248A priority Critical patent/KR102334475B1/en
Publication of KR20160108887A publication Critical patent/KR20160108887A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102334475B1 publication Critical patent/KR102334475B1/en

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
    • C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/10—Controlling or regulating
    • C30B19/103—Current controlled or induced growth
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for growing a silicon carbide monocrystal, which comprises the following steps of: enabling a seed attached to a seed connection rod to be adjacent to the growth surface of the seed in a molten solution including Si and C stored in a crucible; and applying a direct current to the seed and the crucible. In addition, the present invention relates to an apparatus for growing a silicon carbide monocrystal, which comprises: a crucible in which a raw material including Si and C are stored; a resistance heater for covering the crucible; a seed positioned on the upper unit of the crucible, and moved up and down by the seed connection rod; and a direct current power device for connecting an anode to the seed and the cathode to the crucible.

Description

탄화규소 단결정의 성장 방법 및 장치 {Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and apparatus for growing a silicon carbide single crystal,

본 발명은 탄화규소 단결정의 성장 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for growing a silicon carbide single crystal.

탄화규소(SiC) 단결정은 내마모성 등의 기계적 강도와 내열성 및 내부식성이 우수하여 반도체, 전자, 자동차, 기계 분야 등의 부품소재로 많이 사용되고 있다.Silicon carbide (SiC) single crystals are widely used as parts materials for semiconductors, electronics, automobiles, machinery and the like because of their excellent mechanical strength such as abrasion resistance, heat resistance and corrosion resistance.

종래의 방법으로, 일본 등록특허 제5483216호에서는 유도 코일(induction coil)에서 발생하는 전자기장이 융액의 대류를 형성시켜 탄소의 이송을 돕는 역할을 함으로써 탄화규소 단결정을 성장시킨다. 그러나 전자기장에 의한 흐름(flux)은 도가니 벽면에서 가장 강하게 작용하고 종자정이 있는 영역에서는 간접적으로 형성된다. In the conventional method, in Japanese Patent No. 5483216, an electromagnetic field generated in an induction coil forms a convection flow of a melt to help transport carbon, thereby growing a silicon carbide single crystal. However, the flux due to the electromagnetic field acts most strongly on the wall of the crucible and is indirectly formed in the region of the seed crystal.

이에 따라 탄소 이송의 효율성이 떨어지며 흐름의 방향 및 속도 또한 종자정 중심과 가장자리 부분에서 차이가 발생하기 때문에 위치에 따른 단결정 성장 속도의 차이가 발생할 수밖에 없으며, 이로 인해 형상의 제어가 곤란하다.As a result, the efficiency of carbon transport is decreased, and the direction and velocity of the flow also differ between the seed crystal center and the edge portion, so that there is no choice but to control the shape of the crystal.

또한, 융액이 대류함에 따라 단결정 성장시 불순물의 유입 방지가 어렵다는 단점이 있다.Further, as the melt is convected, there is a disadvantage that it is difficult to prevent the inflow of impurities when the single crystal grows.

일본 등록특허공보 제5483216호 (2014.02.28)Japanese Patent Publication No. 5483216 (Feb.

본 발명의 목적은 성장 속도가 향상된 탄화규소 단결정의 성장 방법 및 성장 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a growth method and a growth apparatus of a silicon carbide single crystal having an improved growth rate.

본 발명의 또 다른 목적은 단결정의 오염을 최소화하여 고품질의 탄화규소 단결정 성장 방법 및 성장 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a high-quality silicon carbide single crystal growth method and a growth apparatus by minimizing contamination of a single crystal.

본 발명은 종자정 연결봉에 부착된 종자정을 도가니에 담긴 Si 및 C를 포함하는 용융액에 종자정의 성장면이 접하도록 하는 단계; 및 종자정 및 도가니에 직류전류를 인가하는 단계;를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a seed crystal, comprising the steps of: allowing a seed-grown surface to contact a melt containing Si and C in a crucible; And applying a direct current to the seed crystal and the crucible.

또한 본 발명의 따른 또 다른 양태는, Si 및 C를 포함하는 원료가 담기는 도가니, 도가니를 둘러싸는 저항 가열기, 도가니의 상부에 위치하며, 종자정 연결봉에 의해 상하로 움직이는 종자정, 및 종자정에 애노드가, 도가니에 캐소드가 연결되는 직류전원장치를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치에 관한 것이다.Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a honeycomb structure including a crucible containing a raw material containing Si and C, a resistance heater surrounding the crucible, a seed crystal located at the top of the crucible and moving up and down by the seed crystal connecting rod, And a direct current power source in which a cathode is connected to a crucible.

본 발명에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법 및 성장 장치는 직류전류 인가에 의해 탄소가 종자정 방향으로 이송됨에 따라 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시킬 수 있다.The method and apparatus for growing silicon carbide single crystal according to the present invention can improve the growth rate of silicon carbide single crystal as carbon is transported in the seed direction by direct current application.

또한, 일부 표면이 세라믹으로 코팅된 종자정 및 종자정 연결봉을 사용함에 따라 성장면에서의 전류밀도를 고르게 하여 단결정의 균일한 성장을 유도할 수 있다.In addition, the use of seed-bonded and seed-fixed connection rods coated with ceramics on a part of the surface enables uniform growth of the single crystal by making the current density in the growth plane uniform.

또한, 탄화규소 성장 길이에 따라 인가되는 직류전류의 세기를 달리함으로써 탄화규소 단결정의 성장 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, the growth rate of the silicon carbide single crystal can be further improved by varying the intensity of the direct current applied according to the silicon carbide growth length.

또한, 직류전류 인가 시 발생하는 열을 종자정 연결봉 내부의 냉각부를 이용하여 보완해줌으로써 탄화규소 단결정이 보다 균일하게 성장하도록 유도할 수 있다.In addition, by supplementing the heat generated when the direct current is applied by using the cooling part inside the seed connecting rod, it is possible to induce the silicon carbide single crystal to grow more uniformly.

또한, 직류전류 인가에 의해 금속첨가물은 도가니 방향으로 이송됨에 따라 단결정 내로의 금속 유입이 방지되어 고품질의 탄화규소 단결정을 수득할 수 있다. Further, as the metal additive is transported in the crucible direction by the application of the direct current, the introduction of the metal into the single crystal is prevented, and a high quality silicon carbide single crystal can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 구성을 보여주기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 종자정을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 종자정 연결봉을 도시한 것이다.
도 4는 전류량 및 금속첨가물의 함량에 따른 탄화규소 단결정의 성장 속도 증가를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따라 성장된 탄화규소 단결정의 금속오염도 저감 효과를 보여주는 그래프이다.FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a silicon carbide single crystal growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a seed crystal according to an example of the present invention.
FIG. 3 illustrates a seed connecting rod according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing an increase in the growth rate of silicon carbide single crystal depending on the amount of current and the content of the metal additive.
FIG. 5 is a graph showing a reduction effect of metal contamination of a silicon carbide single crystal grown according to an example of the present invention.

이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 더 상세하게 설명된다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.

본 발명의 일 예에 따른 용액성장법에 의한 탄화규소 단결정의 성장 방법은, A method for growing a silicon carbide single crystal by solution growth according to an embodiment of the present invention includes:

종자정 연결봉에 부착된 종자정을 도가니에 담긴 Si 및 C를 포함하는 용융액에 종자정의 성장면이 접하도록 하는 단계; 및 종자정 및 도가니에 직류전류를 인가하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. The seed crystal growth surface being brought into contact with a melt containing Si and C in a crucible; And applying a direct current to the seed crystal and the crucible.

이때, 본 발명의 일 예에 따른 탄화규소 단결정의 성장 방법은 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 네온(Ne) 등의 불활성 기체 분위기 하에서 이루어지는 것이 좋으며, 압력은 0.3~50 kgf/cm2의 수준에서 사용된다. 이러한 분위기 유지를 위하여, 도면에는 도시되지 않았지만, 반응실에는 진공 펌프 및 분위기 제어용 가스 실린더가 밸브를 통해 연결된다. 본 명세서를 숙지한 당업자라면 반응실의 분위기를 유지하기 위한 다양한 다른 수단을 인지하고 있을 것이다.At this time, it is recommended consisting method of growing silicon carbide single crystal according to one embodiment of the present invention under an inert gas atmosphere such as argon (Ar), helium (He) or neon (Ne), a pressure of 0.3 ~ 50 kgf / cm 2 Level. In order to maintain such atmosphere, a vacuum pump and a gas cylinder for atmosphere control are connected to the reaction chamber through a valve, though it is not shown in the figure. Those skilled in the art will recognize various other means for maintaining the atmosphere of the reaction chamber.

먼저, 종자정 연결봉에 부착된 종자정을 도가니에 담긴 Si 및 C를 포함하는 용융액에 종자정의 성장면이 접하도록 하는 단계에 대하여 자세히 설명한다.First, the step of allowing the seed-grown growth surface to contact the melt containing Si and C in the crucible is described in detail.

본 단계는 종자정의 성장면을 원료 물질을 포함하고 있는 용융액에 닿도록 함으로써, 성장면에서 탄화규소 단결정이 자랄 수 있도록 준비하는 단계이다. 종자정은 종자정 연결봉의 하단에 부착되어 상하로 이동할 수 있으며, 아래로 이동되어 용융액에 접할 수 있게 된다.In this step, seed crystal growth surface is brought into contact with the melt containing the raw material, so that the silicon carbide single crystal can be grown on the growth surface. The seed pellet is attached to the lower end of the seed connecting rod and can move up and down, and can be moved downward so that it can contact with the melt.

도가니(crucible)는 당 분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으나, 흑연 도가니를 사용하는 것이 바람직하다. 도가니의 형태 역시 특별히 제한하진 않으나, 기본적으로 원료 물질을 담을 수 있는 용기 형태를 가져야 한다.The crucible is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, but it is preferable to use a graphite crucible. The shape of the crucible is also not particularly limited, but it should have a container form capable of basically containing the raw material.

단결정의 원료 물질은 실리콘(Si), 탄소(C), 또는 탄화규소(SiC) 분말 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 흑연 도가니를 이용하는 경우, 도가니 자체가 탄소의 공급원으로 활용될 수도 있다.Silicon (Si), carbon (C), or silicon carbide (SiC) powder or a mixture thereof may be used as the raw material of the single crystal. When the graphite crucible is used, the crucible itself may be utilized as a source of carbon.

도가니에 원료 물질이 장입되면, 원료 물질은 저항 가열 방식에 의해 용융 될 수 있다. 이때 도가니의 온도는 1400℃ 이상으로 하는 것이 좋으며, 더욱 좋게는 1600~2500℃ 범위로 하는 것이 바람직하다. 1400℃ 이상에서 원료 물질이 잘 용융되며, 1600℃ 이상에서 탄소가 잘 용해된다.When the raw material is charged into the crucible, the raw material can be melted by resistance heating. At this time, the temperature of the crucible is preferably 1400 DEG C or higher, more preferably 1600-2500 DEG C. At 1400 ° C or higher, the raw materials are well melted and carbon is dissolved well above 1600 ° C.

본 발명의 일 예에 따른 용융액은 탄소의 용해도를 높이기 위하여 금속첨가물을 더 포함할 수 있다. 금속첨가물은 전체 용융액 100 원자% 중 40 원자% 이하로 첨가되는 것이 좋으며, 보다 좋게는 1~10 원자%로 첨가하는 것이 바람직하다. 소량의 금속첨가물을 사용함으로써 탄소용해도가 증가함에 따라 단결정 성장 속도를 향상시킬 수 있다. 이때, 종래 첨가한 금속첨가물의 양에 비하여 소량을 사용함으로써 탄소용해도는 높이면서도, 다결정화의 발생을 방지할 수 있으며, 단결정 내로의 금속 유입에 의한 오염을 최소화할 수 있다. The melt according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a metal additive to increase the solubility of carbon. The metal additive is preferably added in an amount of 40 atomic% or less, more preferably 1 to 10 atomic% in 100 atomic% of the total melt. By using a small amount of metal additives, the rate of single crystal growth can be improved as carbon solubility increases. At this time, by using a small amount compared to the amount of the metal additive conventionally added, carbon solubility can be increased, polycrystallization can be prevented, and contamination due to metal inflow into the single crystal can be minimized.

본 발명의 일 예에 따른 금속첨가물은 희토류금속 또는 천이금속일 수 있다. 구체적으로 희토류금속은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등일 수 있으며, 천이금속은 Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd 등일 수 있다. 또는 희토류금속 및 천이금속의 혼합물을 첨가할 수 있다. The metal additive according to an example of the present invention may be a rare earth metal or a transition metal. Specifically, the rare earth metal may be La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, , Mn, Fe, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd and the like. Or a mixture of rare earth metals and transition metals may be added.

종자정(seed)은 탄화규소 단결정을 성장시키기 위하여 통상적으로 사용되는 것이라면 제한하지 않고 사용할 수 있다.
Seed seeds can be used without limitation as long as they are conventionally used for growing silicon carbide single crystals.

다음으로, 종자정 및 도가니에 직류전류를 인가하는 단계에 대하여 설명한다.Next, a step of applying a direct current to the seed crystal and the crucible will be described.

본 단계는 탄화규소 단결정을 성장 시키는 단계로, 종자정을 애노드(anode)로 하고, 도가니를 캐소드(cathode)로 하여 종자정과 도가니 사이에 직류전류를 흘려줌으로써 종래의 성장 속도보다 빠르게 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있으며, 표면을 균일하게 성장시킬 수 있고, 금속첨가물에 의한 오염을 방지할 수 있다. This step is a step of growing a silicon carbide single crystal. By flowing a direct current between the seed crystal and the crucible using the seed crystal as the anode and the crucible as the cathode, the silicon carbide single crystal is grown faster than the conventional growth rate The surface can be uniformly grown, and the contamination by the metal additive can be prevented.

이때, 인가되는 직류전류는 관계식 1 및 관계식 2를 만족할 수 있다.At this time, the applied direct current can satisfy the relational expression (1) and the relational expression (2).

[관계식 1][Relation 1]

I = I0 + ΔII = I 0 + I

[관계식 2][Relation 2]

ΔI = (ΔL/L)×10? I = (? L / L) 占 10

여기서, I는 인가되는 직류전류(A)이며, I0는 최초 인가된 직류전류(A)로, 5A 이하로 인가(I0 ≤ 5A)되는 것이 좋으며, 보다 좋게는 1~5A로 인가되는 것이 바람직하다. ΔI는, 탄화규소 단결정의 성장 길이 변화에 따른 직류전류의 변화값(A)이며, L은 탄화규소 단결정의 최대 성장 길이(㎝)이고, ΔL은 탄화규소 단결정의 성장 길이 변화값(㎝)이다.Here, I is the applied direct current (A), I 0 is the first applied direct current (A), it is preferably applied to 5 A or less (I 0 5 5 A), more preferably 1 to 5 A desirable. L is the maximum growth length (cm) of the silicon carbide single crystal, and? L is the growth length change value (cm) of the silicon carbide single crystal .

직류전류가 인가되면 전기음성도(electro-negativity) 차이에 의해 탄소가 종자정 방향으로 이송된다. 종래의 기술은 성장면의 온도구배에 의한 과포화도 증가가 단결정 성장의 기본 방법이었다면, 본 발명은 종자정 방향으로 탄소를 이송시켜 종자정 부근의 탄소 농도를 증가시킴으로써 과포화도를 증가시켜 탄화규소 단결정의 성장 방법으로 사용한다. 따라서 종자정 부근의 탄소 농도가 높기 때문에 단결정 성장 속도를 향상시킬 수 있다.When a direct current is applied, the carbon is transported in the seed direction due to the electro-negativity difference. In the prior art, if the increase in supersaturation due to the temperature gradient of the growth surface is the basic method of growing the single crystal, the present invention increases the supersaturation by increasing the carbon concentration in the vicinity of the seed crystal by transporting the carbon in the seed direction, It is used as a method. Therefore, the growth rate of the single crystal can be improved because the carbon concentration around the seed crystal is high.

이때, 단결정이 성장함에 따라 종자정 부근의 탄소가 계속적으로 소모될 수밖에 없으며, 이를 극복하기 위하여 탄화규소 단결정의 성장 정도에 따라 직류전류의 세기를 증가시켜 종자정 부근으로의 탄소의 이송 효과를 높임으로써 탄소의 과포화도를 유지할 수 있다.At this time, as the single crystal grows, the carbon around the seed crystal is inevitably consumed continuously. To overcome this, the effect of the carbon transfer to the seed crystal is enhanced by increasing the intensity of the DC current according to the degree of growth of the silicon carbide single crystal The supersaturation of carbon can be maintained.

이처럼, 낮은 직류전류로부터 세기를 서서히 올림에 따라 향상된 성장 속도를 계속적으로 유지할 수 있으며, 표면이 보다 균일하게 성장 할 수 있도록 한다. 처음부터 약 20A 이상의 높은 직류전류를 인가하거나, 직류전류의 세기를 서서히 올리지 않고 빠르게 증가시킬 경우, 단결정의 성장 속도는 더욱 빨라지나 표면이 불균일하게 성장 할 수 있어 표면조도 제어가 어렵다. Thus, as the intensity is slowly increased from the low DC current, the sustained growth rate can be maintained and the surface can grow more uniformly. When a high DC current of about 20 A or more is applied from the beginning, or when the intensity of the DC current is increased rapidly without increasing gradually, the growth rate of the single crystal becomes faster, but the surface can grow unevenly and it is difficult to control the surface roughness.

이와 더불어 직류전류가 인가되면, 종자정 방향으로 이송되는 탄소와는 반대로 용융액 내에 소량으로 첨가된 금속첨가제는 도가니 방향으로 이송됨으로써 탄화규소 단결정 내로의 금속 유입을 방지할 수 있다. 이에 따라 유도코일 및 온도구배에 의한 단결정 성장 방법과 비교하여 직류전류를 인가하는 성장 방법이 단결정의 금속 오염도를 보다 많이 낮출 수 있으며, 고품질의 단결정을 수득할 수 있다.In addition, when a direct current is applied, the metal additive added in a small amount in the melt, as opposed to the carbon transported in the seed direction, is transported in the crucible direction, thereby preventing the metal from flowing into the silicon carbide single crystal. As compared with the single crystal growth method by the induction coil and the temperature gradient, the growth method of applying the direct current can further reduce the metal contamination degree of the single crystal and obtain a high quality single crystal.

또한 종자정 성장면의 전류밀도를 균일하게 제어하기 위하여, 종자정 및 종자정 연결봉은 종자정의 성장면을 제외한 표면이 세라믹으로 코팅된 것을 사용할 수 있으며, 종자정의 세라믹 코팅층과 종자정 연결봉의 세라믹 코팅층을 가질 수 있다. 종자정 및 종자정 연결봉의 일부 표면에 코팅된 세라믹 코팅층은 전기비저항이 종자정 및 종자정 연결봉에 비해 높아서, 직류전류 인가 시에 성장면을 제외한 종자정 표면으로의 전류밀집을 방지함에 따라 성장면에서의 전류밀도를 고르게 할 수 있다. 이처럼 성장면의 전류밀도를 균일하게 제어함에 따라 단결정이 성장면에서 균일하게 성장하여, 더욱 평탄한 성장을 할 수 있다.In order to uniformly control the current density of the seed crystal growth surface, the seed crystal and the seed crystal connecting rod may be coated with a ceramic surface except the seed crystal growth surface, and the ceramic coating layer of the seed crystal ceramic coating layer and the seed crystal connecting rod Lt; / RTI > The ceramic coating layer coated on some surfaces of the seed crystal and seed crystal connecting rods has a higher electrical resistivity than the seed crystal and seed crystal connecting rods. Therefore, when DC current is applied, the current density on the seed crystal surface except the growth surface is prevented, The current density can be made even. By uniformly controlling the current density on the growth surface as described above, the single crystal grows uniformly on the growth surface, and the growth can be made more flat.

본 발명의 일 예에 따른 세라믹 코팅층은 전기비저항이 종자정 및 종자정 연결봉보다 높은 세라믹 접착제를 이용하여 코팅된 것일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 미국 AREMCO 사의 551RN 등을 사용하여 세라믹 코팅층을 형성할 수 있으나 이에 한정되진 않는다.The ceramic coating layer according to an exemplary embodiment of the present invention may be coated with a ceramic adhesive having an electrical resistivity higher than that of the seed crystal and the seed crystal connecting rod. For example, a ceramic coating layer may be formed using 551RN But are not limited thereto.

이와 더불어, 성장면의 더욱 균일한 전류밀도 제어를 위하여 원기둥 또는 육각기둥 형상의 종자정을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, a columnar or hexagonal columnar seed crystal may be used for more uniform current density control on the growth surface, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법은 종자정 연결봉 내부에 포함된 냉각부를 통해 종자정의 일부를 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method for growing silicon carbide single crystal according to an exemplary embodiment of the present invention may further include cooling a part of the seed crystal through a cooling unit included in the seed crystal connecting rod.

본 단계는 종자정의 일부분을 냉각시키는 단계로, 구체적으로 냉각부에 의해 종자정 중심부의 온도가 종자정 외주부의 온도에 비해 상대적으로 낮도록 제어할 수 있다. 이로 인하여 직류전류 인가 시 발생하는 열을 종자정 연결봉 내부의 냉각부를 이용하여 보완해줌으로써 탄화규소 단결정이 보다 균일하게 성장하도록 유도할 수 있다. 이때, 종자정 연결봉은 당 분야에서 통상 사용되는 것이라면 재질을 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 흑연으로 된 것을 사용할 수 있다.This step is a step of cooling a portion of the seed crystal, and specifically, the temperature of the seed crystal center can be controlled by the cooling unit to be relatively low compared to the temperature of the seed crystal periphery. Therefore, it is possible to induce more uniform growth of the silicon carbide single crystal by supplementing the heat generated by the DC current application by using the cooling part inside the seed rod. At this time, the seed connecting rods can be used without any particular limitation as long as they are commonly used in the art. For example, graphite rods can be used.

보다 구체적으로, 일 예에 따른 종자정 중심부 및 외주부의 온도차(ΔT)는 1~15℃일 수 있으며, 3~10℃의 온도차를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 온도차를 가짐으로써 더욱 균일하게 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.More specifically, the temperature difference? T between the seed central portion and the outer peripheral portion according to an example may be 1 to 15 占 폚, and preferably has a temperature difference of 3 to 10 占 폚. By having such a temperature difference, the silicon carbide single crystal can be grown more uniformly.

이러한 냉각부는 상하 길이 방향으로 내부에 끼워지는 내관을 포함하며, 내관의 상단으로 주입된 냉매가 내관을 따라 이동하고, 내관의 하단으로 배출되어 종자정의 일부를 냉각시킬 수 있다. 이때, 내관의 중심축은 종자정의 중심축과 동일하거나 근접한 것일 수 있다.This cooling section includes an inner tube which is fitted in the vertical length direction, and the refrigerant injected into the upper end of the inner tube moves along the inner tube and is discharged to the lower end of the inner tube to cool a part of the seed definition. At this time, the central axis of the inner tube may be the same as or close to the seed defining center axis.

이때, 냉매의 온도는 상온이거나 냉매주입에 의한 열충격을 방지하기 위해 1,000℃ 이상으로 예열을 할 수도 있다. 또한, 냉매의 유량은 사용하는 냉매의 열용량 및 열전도 특성에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 냉매의 유량은 0.01~10L/min인 것이 바람직하다. 이러한 범위에서 직류전류 인가 시 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
At this time, the temperature of the refrigerant may be room temperature or may be preheated to 1,000 ° C or more to prevent thermal shock caused by refrigerant injection. The flow rate of the refrigerant may vary depending on the heat capacity and the heat conduction characteristics of the refrigerant used. For example, the flow rate of the refrigerant is preferably 0.01 to 10 L / min. In this range, the heat generated upon application of the direct current can be effectively cooled.

다음으로, 탄화규소 단결정의 성장 장치에 대하여 자세히 설명한다.Next, the growth apparatus of the silicon carbide single crystal will be described in detail.

본 발명에 따른 단결정 성장 장치는, The single crystal growth apparatus according to the present invention comprises:

Si 및 C를 포함하는 원료가 담기는 도가니(300), 도가니(300)를 둘러싸는 저항 가열기(400), 종자정 연결봉(200)에 의해 상하로 움직이는 종자정(100), 및 종자정(100)에 애노드가, 도가니(300)에 캐소드가 연결되는 직류전원장치(700)(DC power supply)를 포함할 수 있다.The raw materials including Si and C are contained in the crucible 300, the resistance heater 400 surrounding the crucible 300, the seed crystal 100 moving up and down by the seed crystal connecting rod 200, And a DC power supply 700 to which the cathode is connected to the crucible 300. [

본 발명의 일 예로 도 1에 도시한 것과 같이, 성장로(600)의 중앙에 도가니(300)가 위치하며, 이 도가니의 외측을 저항 가열기(400)와 단열재(500)가 순서대로 둘러싼다. 성장로(600)의 상부에는 상하로 이동 가능한 종자정 연결봉(200)이 배치되며, 종자정 연결봉(200)의 하단에는 종자정(100)이 장착된다. 성장로(600)의 외부에는 직류전원장치(700)가 배치된다.1, a crucible 300 is located at the center of a growth furnace 600, and the outside of the crucible is surrounded by a resistance heater 400 and a heat insulating material 500 in order. A seed fixing rod 200 movable upward and downward is disposed at an upper portion of the growth furnace 600 and a seed crystal 100 is mounted at a lower end of the seed fixing rod 200. A DC power supply 700 is disposed outside the growth furnace 600.

구체적으로 각 구성 장치에 대해서 살펴보면,Specifically, as for each constituent device,

도가니(300)는 당 분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으나, 흑연 도가니를 사용하는 것이 바람직하다. 도가니(300)의 형태 역시 특별히 제한하진 않으나, 기본적으로 원료 물질을 담을 수 있는 용기 형태를 가져야한다. The crucible 300 is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, but it is preferable to use a graphite crucible. The shape of the crucible 300 is also not particularly limited, but it should have a container form capable of basically containing a raw material.

저항 가열기(400)(resistive heater)는 전기저항을 이용한 가열 방식으로 도가니를 가열하기 위한 장치로, 흑연(C), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등으로 제조된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The resistive heater 400 is a device for heating a crucible by a heating method using an electric resistance and may be made of graphite (C), tungsten (W), molybdenum (Mo) It is not.

저항 가열기에 의해 가열된 도가니(300)의 온도는 1400℃ 이상이 되도록 하는 것이 좋으며, 더욱 좋게는 1600~2500℃ 범위로 하는 것이 바람직하다. 1400℃ 이상에서 원료 물질이 잘 용융되며, 탄소가 잘 용해된다.The temperature of the crucible 300 heated by the resistance heater is preferably 1400 ° C or higher, more preferably 1600-2500 ° C. At 1400 ℃ or higher, the raw materials are well melted and the carbon is well dissolved.

종자정(100)은 탄화규소 단결정을 성장시키기 위하여 통상적으로 사용되는 것이라면 제한하지 않고 사용할 수 있다.The seed crystal 100 can be used without limitation as long as it is commonly used for growing a silicon carbide single crystal.

종자정 연결봉(200)(seed adapter)은 특별히 제한되진 않으나 흑연으로 된 것을 사용할 수 있다. 종자정 연결봉(200)은 단결정이 성장함에 따라 필요 시에 상하로 움직일 수 있도록 제공된다. 구체적으로, 종자정 연결봉(200)은 종자정(100)을 아래로 이동시켜 용융액(310)의 표면에 접하도록 하거나, 단결정의 성장에 따라 종자정(100)을 위로 끌어올리는 역할을 할 수 있다.The seed adapter 200 is not particularly limited, but graphite can be used. The seed crystal connecting rod 200 is provided so that it can be moved up and down when necessary as the single crystal grows. Specifically, the seed crystal connecting rod 200 may move the seed crystal 100 downward so as to contact the surface of the melt 310, or may pull the seed crystal 100 upward in accordance with the growth of the single crystal .

직류전원장치(700)는 종자정(100)과 도가니(300) 사이에 전류가 흐르도록 하는 장치이다. 이때 직류전원장치는 종자정(100)에 애노드가 연결되며, 도가니(300)에 캐소드가 연결된다. The DC power supply 700 is a device that allows a current to flow between the seed crystal 100 and the crucible 300. At this time, an anode is connected to the seed crystal 100 and a cathode is connected to the crucible 300.

직류전원장치(700)에 의해 인가되는 직류전류는 관계식 1 및 관계식 2를 만족할 수 있다.The direct current applied by the direct current power supply 700 can satisfy the relational expression 1 and the relational expression 2.

[관계식 1][Relation 1]

I = I0 + ΔII = I 0 + I

[관계식 2][Relation 2]

ΔI = (ΔL/L)×10? I = (? L / L) 占 10

여기서, I는 인가되는 직류전류(A)이며, I0는 최초 인가된 직류전류(A)로, 5A 이하로 인가(I0 ≤ 5A)되는 것이 좋으며, 보다 좋게는 1~5A로 인가되는 것이 바람직하다. ΔI는, 탄화규소 단결정의 성장 길이 변화에 따른 직류전류의 변화값(A)이며, L은 탄화규소 단결정의 최대 성장 길이(㎝)이고, ΔL은 탄화규소 단결정의 성장 길이 변화값(㎝)이다.Here, I is the applied direct current (A), I 0 is the first applied direct current (A), preferably 5 A or less (I 0 5 5 A), more preferably 1 to 5 A desirable. L is the maximum growth length (cm) of the silicon carbide single crystal, and? L is the growth length change value (cm) of the silicon carbide single crystal .

직류전류가 인가되면 전기음성도(electro-negativity) 차이에 의해 탄소가 종자정(100) 방향으로 이송된다. 종래의 기술은 성장면의 온도구배에 의한 과포화도 증가가 단결정 성장의 기본 방법이었다면, 본 발명은 종자정(100) 방향으로 탄소를 이송시켜 종자정(100) 부근의 탄소 농도를 증가시킴으로써 과포화도를 증가시켜 탄화규소 단결정의 성장 방법으로 사용한다. 따라서 종자정(100) 부근의 탄소 농도가 높기 때문에 단결정 성장 속도를 향상시킬 수 있다.When a DC current is applied, the carbon is transported in the seed crystal direction (100) direction due to electro-negativity difference. In the prior art, if the increase in the degree of supersaturation due to the temperature gradient of the growth surface is the basic method of growing a single crystal, the present invention increases the degree of supersaturation by increasing the carbon concentration in the vicinity of the seed crystal (100) To be used as a growth method of a silicon carbide single crystal. Therefore, since the carbon concentration near the seed crystal 100 is high, the growth rate of the single crystal can be improved.

이때, 단결정이 성장함에 따라 종자정(100) 부근의 탄소가 계속적으로 소모될 수밖에 없으며, 이를 극복하기 위하여 탄화규소 단결정의 성장 정도에 따라 직류전류의 세기를 증가시켜 종자정(100) 부근으로의 탄소의 이송 효과를 높임으로써 탄소의 과포화도를 유지할 수 있다.At this time, as the single crystal grows, the carbon near the seed crystal (100) is inevitably consumed continuously. To overcome this, the intensity of the direct current is increased according to the degree of growth of the silicon carbide single crystal, By increasing the transport effect of carbon, supersaturation of carbon can be maintained.

이처럼, 낮은 직류전류로부터 세기를 서서히 올림에 따라 향상된 성장 속도를 계속적으로 유지할 수 있으며, 표면이 보다 균일하게 성장 할 수 있도록 한다. 처음부터 약 20A 이상의 높은 직류전류를 인가하거나, 직류전류의 세기를 서서히 올리지 않고 빠르게 증가시킬 경우, 단결정의 성장 속도는 더욱 빨라지나 표면이 불균일하게 성장 할 수 있어 표면조도 제어가 어렵다. Thus, as the intensity is slowly increased from the low DC current, the sustained growth rate can be maintained and the surface can grow more uniformly. When a high DC current of about 20 A or more is applied from the beginning, or when the intensity of the DC current is increased rapidly without increasing gradually, the growth rate of the single crystal becomes faster, but the surface can grow unevenly and it is difficult to control the surface roughness.

이와 더불어 직류전류가 인가되면, 종자정(100) 방향으로 이송되는 탄소와는 반대로 용융액(310) 내에 소량으로 첨가된 금속첨가제는 도가니(300) 방향으로 이송됨으로써 탄화규소 단결정 내로의 금속 유입을 방지할 수 있다. 이에 따라 유도코일 및 온도구배에 의한 단결정 성장 방법과 비교하여 직류전류를 인가하는 성장 방법이 단결정의 금속 오염도를 보다 많이 낮출 수 있으며, 고품질의 단결정을 수득할 수 있다.In addition, when a DC current is applied, the metal additive added in a small amount in the melt 310 is transported toward the crucible 300, contrary to the carbon transported in the seed crystal 100 direction, thereby preventing the metal from flowing into the silicon carbide single crystal can do. As compared with the single crystal growth method by the induction coil and the temperature gradient, the growth method of applying the direct current can further reduce the metal contamination degree of the single crystal and obtain a high quality single crystal.

또한 종자정 성장면의 전류밀도를 균일하게 제어하기 위하여, 종자정(100) 및 종자정 연결봉(200)은 종자정(100)의 성장면을 제외한 표면이 세라믹으로 코팅된 것을 사용할 수 있으며, 종자정(100)의 세라믹 코팅층(101)과 종자정 연결봉(200)의 세라믹 코팅층(201)을 가질 수 있다. 종자정(100) 및 종자정 연결봉(200)의 일부 표면에 코팅된 세라믹 코팅층은 전기비저항이 종자정(100) 및 종자정 연결봉(200)에 비해 높아서, 직류전류 인가 시에 성장면을 제외한 종자정 표면으로의 전류밀집을 방지함에 따라 성장면에서의 전류밀도를 고르게 할 수 있다. 이처럼 성장면의 전류밀도를 균일하게 제어함에 따라 단결정이 성장면에서 균일하게 성장하여, 더욱 평탄한 성장을 할 수 있다.In order to uniformly control the current density of the seed crystal growth surface, the seed crystal 100 and the seed crystal connecting rod 200 may be coated with a ceramic surface except the growth surface of the seed crystal 100, The ceramic coating layer 101 of the crystal 100 and the ceramic coating layer 201 of the seed crystal connecting rod 200 may be provided. The ceramic coating layer coated on some surfaces of the seed crystal 100 and the seed crystal connecting rod 200 has an electrical resistivity higher than that of the seed crystal 100 and the seed crystal connecting rod 200, The current density on the growth surface can be made even as current density is prevented from concentrating on the surface. By uniformly controlling the current density on the growth surface as described above, the single crystal grows uniformly on the growth surface, and the growth can be made more flat.

본 발명의 일 예에 따른 종자정(100)의 세라믹 코팅층(101)과 종자정 연결봉(200)의 세라믹 코팅층(201)은 전기비저항이 종자정(100) 및 종자정 연결봉(200)보다 높은 세라믹 접착제를 이용하여 코팅된 것일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 미국 AREMCO 사의 551RN 등을 사용하여 세라믹 코팅층을 형성할 수 있으나 이에 한정되진 않는다.The ceramic coating layer 101 of the seed crystal 100 and the ceramic coating layer 201 of the seed crystal connecting rod 200 according to an exemplary embodiment of the present invention have a higher electrical resistivity than the seed crystal 100 and the seed crystal connecting rod 200, And may be coated with an adhesive. Specifically, for example, a ceramic coating layer may be formed using 551RN of AREMCO, USA, but the present invention is not limited thereto.

이와 더불어, 성장면의 더욱 균일한 전류밀도 제어를 위하여 원기둥 또는 육각기둥 형상의 종자정(100)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, a seed column 100 having a cylindrical or hexagonal column shape may be used for more uniform current density control on the growth surface, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 종자정 연결봉(200)은 그 내부에 종자정(100)의 일부를 냉각시키는 냉각부를 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로, 냉각부는 종자정 중심부의 온도가 종자정 외주부의 온도에 비해 상대적으로 낮도록 제어할 수 있다.The seed fixing rod 200 according to an embodiment of the present invention may include a cooling part for cooling a part of the seed crystal 100. Specifically, It can be controlled to be relatively low compared to the temperature of the outer peripheral portion.

이로 인하여 직류전류 인가 시 발생하는 열을 종자정 연결봉(200) 내부의 냉각부를 이용하여 보완해줌으로써 탄화규소 단결정이 보다 균일하게 성장하도록 유도할 수 있다.Accordingly, the heat generated during the application of the DC current is supplemented by using the cooling part inside the seed crystal connecting rod 200, so that the silicon carbide single crystal can be more uniformly grown.

보다 구체적으로, 일 예에 따른 종자정 중심부 및 외주부의 온도차(ΔT)는 1~15℃일 수 있으며, 3~10℃의 온도차를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 온도차를 가짐으로써 더욱 균일하게 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.More specifically, the temperature difference? T between the seed central portion and the outer peripheral portion according to an example may be 1 to 15 占 폚, and preferably has a temperature difference of 3 to 10 占 폚. By having such a temperature difference, the silicon carbide single crystal can be grown more uniformly.

일 예에 따른 냉각부는 도 3에 도시한 것과 같이, 내부에 공간이 형성되고, 상측 둘레면에 냉매 배출구(221)가 형성된 외관(220)과 외관(220)의 내부에 수용되며, 상하 길이 방향을 따라 배치되되, 상단이 냉매주입구(211)와 연통되고, 타단은 종자정 접합부의 일면에 근접 개방되는 내관(210)을 포함할 수 있다. 이때, 내관(210)의 중심축은 종자정(100)의 중심축과 동일하거나 근접한 것일 수 있다.3, a cooling unit according to an exemplary embodiment of the present invention includes an outer tube 220 having a space formed therein and having a refrigerant outlet 221 on an upper circumferential surface thereof and an inner tube 220 housed inside the outer tube 220, And an inner pipe 210 having an upper end communicating with the coolant injection port 211 and the other end being opened close to one surface of the seed positive connection portion. At this time, the central axis of the inner tube 210 may be the same as or close to the central axis of the seed crystal 100.

이러한 형상을 가진 냉각부는 냉매주입구(211)를 통해 냉각부로 공급되는 냉매가 내관(210) 내부에 형성된 제1 유로(215)를 통해 내관(210)의 하단으로 배출되며, 내관(210)에서 배출된 냉매는 내관(210)과 외관(220) 사이에 형성된 제2 유로(225)를 통해 냉매 배출구(221)로 배출될 수 있다.The cooling part having such a shape is configured such that the refrigerant supplied to the cooling part through the refrigerant injection port 211 is discharged to the lower end of the inner pipe 210 through the first flow path 215 formed in the inner pipe 210, The refrigerant can be discharged to the refrigerant outlet 221 through the second flow path 225 formed between the inner tube 210 and the outer tube 220.

냉각을 위한 냉매는 통상 사용되는 가스류 냉매라면 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 질소(N2) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The refrigerant for cooling is not particularly limited as long as it is a commonly used gas-phase refrigerant. Specific examples thereof include argon (Ar), helium (He), nitrogen (N 2 ) .

이때, 냉매의 온도는 상온이거나 냉매주입에 의한 열충격을 방지하기 위해 1,000℃ 이상으로 예열을 할 수도 있다. 또한, 냉매의 유량은 사용하는 냉매의 열용량 및 열전도 특성에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 냉매의 유량은 0.01~10L/min인 것이 바람직하다. 이러한 범위에서 직류전류 인가 시 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.At this time, the temperature of the refrigerant may be room temperature or may be preheated to 1,000 ° C or more to prevent thermal shock caused by refrigerant injection. The flow rate of the refrigerant may vary depending on the heat capacity and the heat conduction characteristics of the refrigerant used. For example, the flow rate of the refrigerant is preferably 0.01 to 10 L / min. In this range, the heat generated upon application of the direct current can be effectively cooled.

또한 본 발명은 직류전원장치(700)에 연결되어, 종자정(100)과 도가니(300) 사이에 흐르는 직류전류의 세기를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 탄화규소 단결정이 성장함에 따라 직류전류의 세기를 증가시켜줄 필요가 있으며, 이를 제어하기 위하여 제어부를 사용할 수 있다. 이때, 제어부는 탄화규소 단결정의 성장 길이에 따라 직류전류의 세기를 조절할 수 있으며, 탄화규소 단결정의 성장 길이는 종자정 연결봉(200)의 이동 거리에 따라 측정 될 수 있으며, 이 정보가 제어부에 입력됨으로써 전류의 세기를 제어할 수 있도록 한다. 즉, 제어부는 종자정 연결봉(200)의 이동 거리에 따라 직류전류의 세기를 제어할 수 있다.
The present invention may further include a controller connected to the DC power supply 700 and controlling the intensity of the DC current flowing between the seed crystal 100 and the crucible 300. As the silicon carbide single crystal grows, it is necessary to increase the intensity of the DC current. In order to control the DC current, a control unit can be used. At this time, the controller can control the intensity of the DC current according to the growth length of the silicon carbide single crystal, and the growth length of the silicon carbide single crystal can be measured according to the moving distance of the seed crystal connecting rod 200, So that the intensity of the current can be controlled. That is, the controller can control the intensity of the DC current according to the moving distance of the seed fixing rod 200.

이상 본 발명의 일 예에 따른 탄화규소 단결정의 성장 방법에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.In addition, the following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular forms as used in the specification and the appended claims are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.

100: 종자정 101: 종자정의 세라믹 코팅층
200: 종자정 201: 종자정 연결봉의 세라믹 코팅층
210: 내관 211: 냉매주입구
215: 제1 유로 220: 외관
221: 냉매배출구 225: 제2 유로
300: 도가니 310: 용융액
400: 저항 가열기 500: 단열재
600: 성장로 700: 직류전원장치100: seed crystal 101: seed crystal ceramic coating layer
200: seed crystal 201: ceramic coating layer of seed crystal connecting rod
210: Inner pipe 211: Refrigerant inlet
215: first flow path 220: exterior
221: Refrigerant outlet port 225:
300: crucible 310: melt
400: Resistance heater 500: Insulation
600: Grow as 700: DC power supply

Claims (14)

종자정 연결봉에 부착된 종자정을 도가니에 담긴 Si 및 C를 포함하는 용융액에 종자정의 성장면이 접하도록 하는 단계; 및
상기 종자정 및 상기 도가니에 직류전류를 인가하는 단계
를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 방법.The seed crystal growth surface being brought into contact with a melt containing Si and C in a crucible; And
Applying a direct current to the seed crystal and the crucible
Wherein the silicon carbide single crystal growth method comprises: 제 1항에 있어서,
상기 직류전류를 인가하는 단계는 상기 종자정을 애노드로, 상기 도가니 캐소드로 하여 인가하는 탄화규소 단결정 성장 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of applying the direct current applies the seed crystal as an anode and the crucible cathode. 제 1항에 있어서,
상기 종자정 및 종자정 연결봉은 종자정의 성장면을 제외한 표면이 세라믹으로 코팅된 탄화규소 단결정 성장 방법.The method according to claim 1,
Wherein the seed crystal and the seed crystal connecting rod are coated with a ceramic surface except the seed crystal growth surface. 제 3항에 있어서,
상기 종자정은 원기둥 또는 육각기둥 형상인 탄화규소 단결정 성장 방법.The method of claim 3,
Wherein the seed crystal has a cylindrical or hexagonal columnar shape. 제 1항에 있어서,
상기 직류전류는 하기 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 탄화규소 단결정 성장 방법.
[관계식 1]
I = I0 + ΔI
[관계식 2]
ΔI = (ΔL/L)×10
I : 인가되는 직류전류(A)
I0 : 최초 인가된 직류전류(A), I0 ≤ 5A
ΔI : 탄화규소 단결정의 성장 길이 변화에 따른 직류전류의 변화값(A)
L : 탄화규소 단결정의 최대 성장 길이(㎝)
ΔL : 탄화규소 단결정의 성장 길이 변화값(㎝)The method according to claim 1,
Wherein the direct current satisfies the following relational expression (1) and (2).
[Relation 1]
I = I 0 + I
[Relation 2]
? I = (? L / L) 占 10
I: Applied DC current (A)
I 0 : the first applied direct current (A), I 0 ≤ 5 A
ΔI is a change value (A) of a direct current according to a growth length change of a silicon carbide single crystal,
L: Maximum growth length (cm) of silicon carbide single crystal
ΔL: growth length change value (cm) of silicon carbide single crystal 제 1항에 있어서,
상기 종자정 연결봉 내부에 포함된 냉각부를 통해 상기 종자정의 일부를 냉각하는 단계를 더 포함하며, 상기 냉각부에 의해 종자정 중심부의 온도가 종자정 외주부의 온도에 비해 상대적으로 낮게 제어되는 탄화규소 단결정 성장 방법.The method according to claim 1,
Further comprising a step of cooling a part of the seed crystal through a cooling part included in the seed crystal connecting rod, wherein the temperature of the seed crystal center is controlled by the cooling part to be relatively lower than the temperature of the seed crystal peripheral part, Growth method. 제 6항에 있어서,
상기 종자정 중심부 및 외주부의 온도차(ΔT)는 1~15℃인 탄화규소 단결정 성장 방법.The method according to claim 6,
Wherein the temperature difference DELTA T between the seed central portion and the outer peripheral portion is in the range of 1 to 15 DEG C. Si 및 C를 포함하는 원료가 담기는 도가니;
상기 도가니를 둘러싸는 저항 가열기;
상기 도가니의 상부에 위치하며, 종자정 연결봉에 의해 상하로 움직이는 종자정; 및
상기 종자정에 애노드가, 상기 도가니에 캐소드가 연결되는 직류전원장치;
를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치.A crucible containing a raw material containing Si and C;
A resistance heater surrounding the crucible;
A seed crystal positioned above the crucible and moving up and down by a seed crystal connecting rod; And
A DC power supply device in which an anode is connected to the seed crystal, and a cathode is connected to the crucible;
Wherein the silicon carbide single crystal growth apparatus comprises: 제 8항에 있어서,
상기 종자정 및 종자정 연결봉은 종자정의 성장면을 제외한 표면이 세라믹으로 코팅된 탄화규소 단결정 성장 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the seed crystal and the seed crystal connecting rod are coated with a ceramic surface except the seed crystal growth surface. 제 9항에 있어서,
상기 종자정 연결봉은 그 내부에 종자정의 일부를 냉각시키는 냉각부를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the seed fixed connecting rod includes a cooling part for cooling a part of the seed defined therein. 제 10항에 있어서,
상기 냉각부는 종자정 중심부의 온도가 종자정 외주부의 온도에 비해 상대적으로 낮도록 제어하는 탄화규소 단결정 성장 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the cooling unit controls the temperature of the seed crystal central portion to be relatively low compared to the temperature of the seed crystal outer circumferential portion. 제 11항에 있어서,
상기 종자정 중심부 및 외주부의 온도차(ΔT)는 1~15℃인 탄화규소 단결정 성장 장치.12. The method of claim 11,
And the temperature difference (DELTA T) between the seed crystal center portion and the outer peripheral portion is 1 to 15 DEG C. 제 8항에 있어서,
상기 직류전원장치에 연결되어, 상기 종자정과 상기 도가니 사이에 흐르는 직류전류의 세기를 제어하는 제어부를 더 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치.9. The method of claim 8,
And a control unit connected to the DC power supply to control intensity of a DC current flowing between the seed crystal and the crucible. 제 13항에 있어서,
상기 제어부는 종자정 연결봉의 이동 거리에 따라 직류전류의 세기를 제어하는 탄화규소 단결정 성장 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the control unit controls the intensity of the direct current according to a moving distance of the seed fixing rod.
KR1020150032248A 2015-03-09 2015-03-09 Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal KR102334475B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150032248A KR102334475B1 (en) 2015-03-09 2015-03-09 Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150032248A KR102334475B1 (en) 2015-03-09 2015-03-09 Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160108887A true KR20160108887A (en) 2016-09-21
KR102334475B1 KR102334475B1 (en) 2021-12-06

Family

ID=57080048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150032248A KR102334475B1 (en) 2015-03-09 2015-03-09 Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102334475B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130014272A (en) * 2011-07-29 2013-02-07 엘지이노텍 주식회사 Apparatus for fabricating ingot
JP2014166935A (en) * 2013-02-28 2014-09-11 National Institute Of Advanced Industrial & Technology SiC SINGLE CRYSTAL, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND METHOD FOR CLEANING SURFACE OF THE SAME

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130014272A (en) * 2011-07-29 2013-02-07 엘지이노텍 주식회사 Apparatus for fabricating ingot
JP2014166935A (en) * 2013-02-28 2014-09-11 National Institute Of Advanced Industrial & Technology SiC SINGLE CRYSTAL, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND METHOD FOR CLEANING SURFACE OF THE SAME

Also Published As

Publication number Publication date
KR102334475B1 (en) 2021-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5170127B2 (en) Method for producing SiC single crystal
EP1226291B1 (en) Growth of bulk single crystals of aluminum
CN108796609B (en) Method and apparatus for producing SiC single crystal
CN103180493B (en) For the method and apparatus growing single-crystal silicon carbide
JP6302192B2 (en) Single crystal growth apparatus and method
CN106381525A (en) Device capable of reducing InP crystal twin based on VGF method
WO2023143297A1 (en) Device and method for manufacturing silicon carbide polycrystal
US7067007B2 (en) Process and device for growing single crystals
JP4513749B2 (en) Method for producing single crystal
WO2007013148A1 (en) Silicon single crystal pulling apparatus and method thereof
JP6257483B2 (en) Silicon single crystal manufacturing method
JP4645496B2 (en) Single crystal manufacturing apparatus and manufacturing method
CN218989473U (en) Multi-temperature-zone induction heating silicon carbide single crystal growth device in vacuum environment
JP2004189549A (en) Method of manufacturing aluminum nitride single crystal
KR102334475B1 (en) Method and apparatus for growth of silicon-carbide single-crystal
JP2017222537A (en) Crucible, and single crystal growing unit and growing method
JP5823947B2 (en) Method for producing SiC single crystal
JP6821896B2 (en) Silicon-based molten composition and method for producing a silicon carbide single crystal using the same
JP2013075793A (en) Apparatus and method for producing single crystal
JP4400479B2 (en) Single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus
JP2006199511A (en) Crystal production apparatus
EP4431644A1 (en) Sublimation system and method of growing at least one single crystal of a semiconductor material
EP4431643A1 (en) Sublimation system and method of growing at least one single crystal
KR102609885B1 (en) Manufacturing apparatus for siliconcarbide single crystal
JP2009023846A (en) Method for producing silicon carbide single crystal and apparatus for producing the same

Legal Events

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