KR20190062885A - Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter - Google Patents

Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter Download PDF

Info

Publication number
KR20190062885A
KR20190062885A KR1020170161520A KR20170161520A KR20190062885A KR 20190062885 A KR20190062885 A KR 20190062885A KR 1020170161520 A KR1020170161520 A KR 1020170161520A KR 20170161520 A KR20170161520 A KR 20170161520A KR 20190062885 A KR20190062885 A KR 20190062885A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbonaceous layer
composition
seed
carbonaceous
filler
Prior art date
Application number
KR1020170161520A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102058870B1 (en
Inventor
최정우
구갑렬
김정규
Original Assignee
에스케이씨 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 에스케이씨 주식회사 filed Critical 에스케이씨 주식회사
Priority to KR1020170161520A priority Critical patent/KR102058870B1/en
Priority to JP2019533159A priority patent/JP7011129B2/en
Priority to CN201780079360.7A priority patent/CN110168147B/en
Priority to US16/470,849 priority patent/US11339498B2/en
Priority to EP17882910.7A priority patent/EP3561158A4/en
Priority to PCT/KR2017/015132 priority patent/WO2018117645A2/en
Publication of KR20190062885A publication Critical patent/KR20190062885A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102058870B1 publication Critical patent/KR102058870B1/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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
    • 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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • 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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • 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
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • 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

A method of growing an SiC single crystal from an SiC raw material on a seed crystal by disposing the seed crystal of SiC single crystal with a carbonaceous protective film in a reaction vessel without adhesion does not attach the seed crystal to a holder, so that a large-diameter single crystal ingot can be grown since no warpage or crack is caused. Particularly, according to the embodiment, the carbonaceous protective film is formed in multiple layers and physical properties of each layer are different, so that the adhesion between the seed crystal and the protective film, and the thickness and heat resistance of the protective film can be enhanced compared to the case of forming the protective film in a single layer.

Description

대구경 탄화규소 단결정 잉곳의 성장방법{METHOD FOR GROWING SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL INGOT WITH LARGE DIAMETER}METHOD FOR GROWING SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL INGOT WITH LARGE DIAMETER BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

실시예는 탄화규소(SiC) 원료 물질로부터 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 방법, 및 이에 사용되는 종자정에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시예는 SiC 원료 물질로부터 종자정에 대구경의 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 방법, 및 이에 사용되는 보호막을 구비한 종자정에 관한 것이다.An embodiment relates to a method of growing a SiC single crystal ingot from a silicon carbide (SiC) raw material, and a seed crystal used therefor. More specifically, the embodiment relates to a method of growing a SiC single crystal ingot of large diameter in a seed crystal from a SiC raw material and a seed crystal having a protective film used therefor.

탄화규소(SiC), 실리콘(Si), 질화갈륨(GaN), 사파이어(Al2O3), 갈륨비소(GaAs), 질화알루미늄(AlN) 등의 단결정(single crystal)은, 이의 다결정(polycrystal)으로부터 기대할 수 없는 특성을 나타내므로 산업분야에서의 수요가 증가하고 있다.A single crystal such as silicon carbide (SiC), silicon (Si), gallium nitride (GaN), sapphire (Al 2 O 3 ), gallium arsenide (GaAs), aluminum nitride (AlN) And the demand in the industrial field is increasing.

특히 단결정 탄화규소(single crystal SiC)는, 에너지 밴드갭(energy band gap)이 크고, 최대 절연파괴전계(break field voltage) 및 열전도율(thermal conductivity)이 실리콘(Si)보다 우수하다. 또한, 단결정 탄화규소의 캐리어 이동도는 실리콘에 비견되며, 전자의 포화 드리프트 속도 및 내압도 크다. 이러한 특성으로 인해, 단결정 탄화규소는 고효율화, 고내압화 및 대용량화가 요구되는 반도체 디바이스로의 적용이 기대된다. Particularly, a single crystal SiC has a large energy band gap, a maximum breakdown voltage and thermal conductivity superior to silicon (Si). The carrier mobility of the single crystal silicon carbide is comparable to that of silicon, and the saturation drift rate and the breakdown voltage of electrons are also large. Due to such characteristics, the single crystal silicon carbide is expected to be applied to semiconductor devices which require high efficiency, high voltage and large capacity.

이러한 단결정의 제조 방법으로서, 예컨대 일본 공개특허공보 제2001-114599호에는, 아르곤 가스를 도입할 수 있는 진공용기(가열로) 속에서 히터에 의해 가열하면서 종자정의 온도를 원료 분말의 온도보다도 10~100℃ 낮은 온도로 유지하는 것에 의해, 종자정 상에 단결정 잉곳을 성장시키는 것이 개시되어 있다.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-114599 discloses a method of producing such a single crystal by heating a seed in a vacuum container (heating furnace) into which argon gas can be introduced by a heater, And a single crystal ingot is grown on the seed crystal by keeping the temperature at 100 占 폚 low.

단결정 잉곳의 성장을 위해서는 일반적으로 종자정의 접착 공정을 미리 거치고 있다. 예를 들어 종래의 공정에서는, 도 7을 참조하여, 종자정 홀더(190)와 종자정(110) 사이에 접착제(150)를 도포하고 압착함으로써 종자정을 접착한 후, 반응용기(200) 내에서 원료 물질(300)을 가열하여 승화시킴으로써 종자정(110)의 전면에 단결정 잉곳을 성장시켰다. In order to grow a single crystal ingot, a seed definition bonding process is generally performed in advance. 7, an adhesive 150 is applied between the seed holder 190 and the seed crystal 110, and the seed crystal is adhered to the seed crystal by bonding, and then the seed crystal is adhered to the inside of the reaction vessel 200 The raw material 300 is heated and sublimated to grow a single crystal ingot on the entire surface of the seed crystal 110.

일본 공개특허공보 제2001-114599호 (2001.04.24)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-114599 (Apr. 24, 2001)

종자정을 반응용기 상부의 홀더에 접착하는 종래의 방법은, 종자정과 홀더 간의 열팽창계수(CTE)의 차이에 의해 가열 과정에서 잔류 응력에 따른 휨이나 크랙이 발생하고, 이와 같은 현상은 단결정 잉곳이 성장하여 구경이 커질수록 더욱 증대되므로, 대구경의 단결정 잉곳을 성장시키는데 어려움이 있었다. In the conventional method of adhering the seed beads to the holder on the upper part of the reaction vessel, warping or cracking occurs due to the residual stress in the heating process due to the difference in CTE between the seed beads and the holder, It is difficult to grow a single crystal ingot of a large diameter because the diameter of the ingot increases as the diameter increases.

또한, 종래의 방식에 따르면 종자정을 반응용기 상부의 홀더에 접착제를 이용하여 접착하기 때문에, 접착제로 인한 단결정 잉곳의 성장 시의 품질의 저하, 종자정 이탈, 종자정 표면의 오염 등의 문제도 있었다.Further, according to the conventional method, since the seed crystals are adhered to the holder above the reaction vessel by using an adhesive, problems such as deterioration in quality during growth of the single crystal ingot due to the adhesive, instability of the seed, there was.

따라서, 실시예는 종자정을 홀더에 접착하지 않고 단결정 잉곳을 성장시킴으로써 대구경 및 고품질의 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 방법을 제공하고자 한다. Therefore, the embodiment intends to provide a method of growing a single crystal ingot of large diameter and high quality by growing a single crystal ingot without bonding the seed crystal to the holder.

또한, 실시예는 상기 방법에 사용되는 보호막이 구비된 종자정 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment provides a seed tablet having a protective film used in the method and a method for producing the seed tablet.

일 실시예에 따르면, (1) 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정의 후면에 보호막을 형성하는 단계; (2) 반응용기의 하부에 SiC 원료 물질을 장입하고, 반응용기의 상부에 상기 종자정을 접착 없이 배치하는 단계; 및 (3) 상기 SiC 원료 물질로부터 상기 종자정의 전면에 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 보호막은 제 1 탄소질 층 및 제 2 탄소질 층을 포함하며, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법이 제공된다.According to one embodiment, there is provided a method of manufacturing a silicon carbide (SiC) single crystal, comprising the steps of: (1) forming a protective film on a seed-defining rear surface of a silicon carbide (SiC) (2) charging SiC raw material into the lower part of the reaction vessel and disposing the seed seed on the upper part of the reaction vessel without adhesion; And (3) growing an SiC single crystal ingot on the seed definition front surface from the SiC raw material, wherein the protective film comprises a first carbonaceous layer and a second carbonaceous layer, And the second carbonaceous layer having different physical properties are provided.

다른 실시예에 따르면, (a) 바인더 수지 및 필러를 함유하는 제 1 조성물 및 제 2 조성물을 제조하는 단계; (b) 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성하는 단계; (c) 상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는, 보호막이 구비된 종자정의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment, there is provided a process for preparing a composition comprising: (a) preparing a first composition and a second composition containing a binder resin and a filler; (b) forming a first carbonaceous layer by coating and carbonizing or graphitizing the first composition on a seed-defining rear surface of a silicon carbide (SiC) single crystal; (c) coating and carbonizing or graphitizing the second composition on the surface of the first carbonaceous layer to form a second carbonaceous layer, wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer There is provided a seed definition manufacturing method provided with a protective film having different physical properties.

또 다른 실시예에 따르면, 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정, 및 상기 종자정의 후면에 형성된 보호막을 포함하고, 여기서 상기 보호막은 상기 종자정의 후면에 접하는 제 1 탄소질 층, 및 상기 제 1 탄소질 층 상에 형성된 제 2 탄소질 층을 포함하며, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는, 보호막이 구비된 종자정이 제공된다.According to another embodiment, there is provided a seed crystal of a silicon carbide (SiC) single crystal, and a protective film formed on the rear surface of the seed crystal, wherein the protective film comprises a first carbonaceous layer contacting the seed crystal rear surface, Wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer have different physical properties, wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer have different physical properties.

상기 실시예의 SiC 단결정 잉곳의 성장 방법에 따르면, 종자정을 홀더에 부착하지 않기 때문에 가열 과정에서 열팽창계수 차이에 따라 발생하는 잔류 응력에 의한 휨이나 크랙이 발생하지 않아서 대구경의 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다. 또한, 상기 실시예에 따르면 종자정에 접착제를 도포할 필요가 없기 때문에 접착제로 인한 품질의 저하도 방지할 수 있다.According to the growing method of the SiC single crystal ingot of the above embodiment, since the seed crystal is not attached to the holder, warping or cracking due to the residual stress caused by the difference in the thermal expansion coefficient during the heating process does not occur and the single crystal ingot of large diameter can be grown have. Further, according to the above-described embodiment, it is not necessary to apply the adhesive to the seed tablets, so that the deterioration of the quality due to the adhesive can be prevented.

또한, 실시예에 따르면 종자정의 후면에 탄소질 보호막을 형성하기 때문에, 성장을 위한 가열 중에 발생할 수 있는 종자정 후면의 손실을 방지할 수 있다. 특히 실시예에 따르면, 상기 탄소질 보호막을 다층으로 형성하면서 각 층별로 물성을 다르게 구성함으로써, 단층으로 보호막을 형성할 경우보다, 막질, 종자정과 보호막 간의 접착성과 보호막의 두께 및 내열성 면에서 개선될 수 있다. 이에 따라 단결정 잉곳의 성장 중에 발생할 수 있는 응력을 보다 효과적으로 억제하여 잉곳의 크랙 발생 등의 품질 저하를 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment, since the carbonaceous protective film is formed on the rear surface of the seed crystal, loss of the seed crystal surface that may occur during heating for growth can be prevented. Particularly, according to the embodiment, by forming the carbonaceous protective film in multiple layers and different physical properties for each layer, it is possible to improve the adhesion between the film quality, the seed crystal and the protective film, the thickness of the protective film and the heat resistance . As a result, it is possible to more effectively suppress the stress that may occur during the growth of the single crystal ingot, thereby preventing quality deterioration such as cracking of the ingot.

도 1은 실시예에 따라 종자정에 보호막을 형성하는 방법을 도시한 것이다.
도 2a 및 2b는 실시예에 따라 SiC 단결정 잉곳을 제조하기 위한 반응용기 구성이다.
도 3 및 4는 각각 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 종자정에 구비된 보호막의 표면을 관찰한 것이다.
도 5는 실시예 1에서 제조한 보호막이 구비된 종자정의 단면을 관찰한 것이다.
도 6은 실시예 2에서 제조된 SiC 단결정 잉곳의 사진이다.
도 7은 종래의 방식에 따라 SiC 단결정 잉곳을 제조하기 위한 반응용기의 구성이다.FIG. 1 shows a method of forming a protective film on a seed crystal according to an embodiment.
Figures 2a and 2b are reaction vessel configurations for producing SiC single crystal ingots according to an embodiment.
FIGS. 3 and 4 show the surface of the protective film provided in the seed crystal prepared in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
5 is a view showing a seed-defining cross section provided with the protective film prepared in Example 1. Fig.
6 is a photograph of the SiC single crystal ingot produced in Example 2. Fig.
Fig. 7 shows the construction of a reaction vessel for producing a SiC single crystal ingot according to a conventional method.

이하의 실시예의 설명에 있어서, 각 구성요소의 상부 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 첨부된 도면들에서 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.In the following description of the embodiments, reference to the upper or lower portion of each component will be described with reference to the drawings. Also, the size, the interval, and the like may be exaggeratedly displayed in order to facilitate understanding in the accompanying drawings, and the details obvious to those skilled in the art may be omitted.

보호막이 구비된 종자정의 제조방법Method of producing seeds with protective film

실시예에 따른 보호막이 구비된 종자정의 제조방법은, (a) 바인더 수지 및 필러를 함유하는 제 1 조성물 및 제 2 조성물을 제조하는 단계; (b) 탄화규소(SiC) 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성하는 단계; (c) 상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는다.A method of producing seed definition with a protective film according to an embodiment includes the steps of: (a) preparing a first composition and a second composition containing a binder resin and a filler; (b) coating the first composition on the rear surface of a silicon carbide (SiC) seed and carbonizing or graphitizing the first composition to form a first carbonaceous layer; (c) coating and carbonizing or graphitizing the second composition on the surface of the first carbonaceous layer to form a second carbonaceous layer, wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer Have different physical properties.

이하 각 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.Each step will be described in more detail below.

(a) 코팅 조성물의 제조(a) Preparation of coating composition

상기 단계 (a)에서는 바인더 수지 및 필러를 함유하는 제 1 조성물 및 제 2 조성물을 제조한다.In the step (a), a first composition and a second composition containing a binder resin and a filler are prepared.

상기 바인더 수지는 보호막의 제조를 위한 코팅 조성물의 주성분을 이룬다. 상기 바인더 수지는 예를 들어 페놀 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 피치계 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴산 수지, 푸란계 수지, 에폭시계 수지, 또는 이들의 혼합 수지일 수 있다.The binder resin constitutes the main component of the coating composition for the production of the protective film. The binder resin may be, for example, a phenol resin, a polyacrylonitrile resin, a pitch resin, a polyvinyl chloride resin, a polyacrylic resin, a furan resin, an epoxy resin, or a mixed resin thereof.

상기 바인더 수지는 잔탄량(actual carbon ratio)이 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 바인더 수지는 불활성 분위기에서 잔탄량이 5~50%, 또는 10~30%일 수 있다.It is preferable that the binder resin has a high actual carbon ratio. For example, the binder resin may have a residual amount of 5 to 50%, or 10 to 30% in an inert atmosphere.

또한, 상기 바인더 수지는 경화성 수지인 것이 바람직하며, 예를 들어 열경화성 수지일 수 있다.The binder resin is preferably a curable resin, and may be, for example, a thermosetting resin.

상기 필러는 조성물의 코팅 이후 열처리 시에 탄화를 촉진시키고 과도한 수축을 막아 크랙이 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다. The filler promotes carbonization during heat treatment after the coating of the composition and prevents excessive shrinkage to prevent cracks from being formed.

상기 필러는 예를 들어, 탄소질 필러, 금속계 필러, 또는 이들의 복합 필러일 수 있다. 구체적으로, 상기 필러는 인상흑연, 토상흑연, 팽창흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀, 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄화탄탈륨(TaC), 탄화텅스텐(WC) 등의 성분을 함유할 수 있다.The filler may be, for example, a carbonaceous filler, a metal-based filler, or a composite filler thereof. Specifically, the filler may be at least one selected from the group consisting of impression graphite, graphite, expanded graphite, carbon black, carbon nanotubes, graphene, tantalum, tungsten, rhenium, molybdenum, hafnium, Tantalum carbide (TaC), tungsten carbide (WC), and the like.

상기 제 1 조성물은 바인더 수지 100 중량부 대비 20~300 중량부, 또는 50~200 중량부의 필러를 포함할 수 있다.The first composition may include 20 to 300 parts by weight, or 50 to 200 parts by weight of filler based on 100 parts by weight of the binder resin.

또한 상기 제 2 조성물은 바인더 수지 100 중량부 대비 10~200 중량부, 또는 30~150 중량부의 필러를 포함할 수 있다.The second composition may include 10 to 200 parts by weight, or 30 to 150 parts by weight of filler based on 100 parts by weight of the binder resin.

조성이 상기 바람직한 범위 내일 때, 조성물의 코팅성이 우수하면서 코팅 이후 열처리 시에 표면 수축이나 크랙 등을 방지하는데 보다 유리할 수 있다.When the composition is within the above-mentioned preferable range, the coating property of the composition is excellent and it may be more advantageous to prevent surface shrinkage and cracks during the heat treatment after coating.

보다 구체적인 일례로서, 상기 바인더 수지로서 페놀 수지를 사용하고, 상기 필러로서 흑연을 사용하며, 상기 제 1 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 100~180 중량부의 필러를 포함하고, 상기 제 2 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 50~120 중량부의 필러를 포함할 수 있다.As a more specific example, a phenol resin is used as the binder resin, graphite is used as the filler, the first composition includes 100 to 180 parts by weight of filler based on 100 parts by weight of the binder resin, And 50 to 120 parts by weight of a filler based on 100 parts by weight of the binder resin.

보다 구체적인 다른 예로서, 상기 바인더 수지로서 페놀 수지를 사용하고, 상기 필러로서 인상 흑연을 사용하며, 상기 제 1 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 120~150 중량부의 필러를 포함하고, 상기 제 2 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 80~100 중량부의 필러를 포함할 수 있다.As a more specific example, a phenol resin is used as the binder resin, and impression graphite is used as the filler. The first composition includes 120 to 150 parts by weight of filler per 100 parts by weight of the binder resin, The composition may include 80 to 100 parts by weight of filler based on 100 parts by weight of the binder resin.

상기 조성물은 코팅의 효율을 위해 액상의 조성물인 것이 바람직하다.The composition is preferably a liquid composition for coating efficiency.

이에 따라 상기 조성물은 에탄올, 메탄올, 아세톤, 디메틸폼아마이드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 등의 용매를 함유할 수 있다. Accordingly, the composition may contain a solvent such as ethanol, methanol, acetone, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and the like.

이때 상기 조성물의 고형분 함량은 1~50 중량%, 또는 5~30 중량%일 수 있다.The solid content of the composition may be 1 to 50% by weight, or 5 to 30% by weight.

상기 제 1 조성물과 제 2 조성물은 서로 다른 고형분 함량 또는 점도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 조성물은 제 2 조성물보다 더 낮은 고형분 함량을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 제 1 조성물은 상대적으로 낮은 점도를 가지게 되어 종자정에 대한 부착성을 향상시킬 수 있다. The first composition and the second composition may have different solids content or viscosity. Preferably, the first composition may have a lower solids content than the second composition. Accordingly, the first composition has a relatively low viscosity and can improve the adhesion to seed crystals.

이때, 상기 제 1 조성물의 고형분 함량은 1~30 중량%, 또는 1~20 중량%일 수 있다. 또한, 상기 제 2 조성물의 고형분 함량은 5~50 중량%, 또는 5~30 중량%일 수 있다.At this time, the solid content of the first composition may be 1 to 30 wt%, or 1 to 20 wt%. Also, the solid content of the second composition may be 5 to 50 wt%, or 5 to 30 wt%.

바람직한 일례로서, 상기 제 1 조성물이 5~15 중량%의 고형분 함량을 가지고, 상기 제 2 조성물이 8~18 중량%의 고형분 함량을 가지되, 상기 제 1 조성물이 상기 제 2 조성물보다 더 낮은 고형분 함량을 가질 수 있다.As a preferred example, the first composition has a solids content of 5-15 wt%, the second composition has a solids content of 8-18 wt%, the first composition has a lower solid content than the second composition Can have a content.

상기 조성물에는 그 외에도 습윤분산제, 소포제 등이 더 함유될 수 있다.The composition may further contain a wetting and dispersing agent, a defoaming agent, and the like.

추가적으로, 상기 제 1 조성물 및 제 2 조성물과 다른 조성의 제 3 조성물, 제 4 조성물 등을 더 제조하여 보호막의 다양한 층 구성을 도모할 수 있다.In addition, the third composition and the fourth composition having different compositions from the first composition and the second composition may be further prepared to provide various layers of the protective layer.

(b) 제 1 탄소질 층의 형성(b) Formation of the first carbonaceous layer

상기 단계 (b)에서는, 탄화규소(SiC) 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성한다.In the step (b), the first composition is coated on the rear surface of silicon carbide (SiC) seed, and carbonized or graphitized to form a first carbonaceous layer.

본 명세서에서, 종자정의 "전면"이란, 일반적으로 넓고 평평한 형태를 갖는 종자정의 양면 중 단결정 잉곳이 성장하는 면을 의미하고, 반대로 종자정의 "후면"이란 단결정 잉곳이 성장하는 면의 반대면을 의미한다. In this specification, the term "front surface" as used herein means a surface on which a monocrystalline ingot grows in both seed-defining surfaces having a generally wide and flat shape, while the term "rear surface" means a surface opposite to the surface on which the monocrystalline ingot grows do.

구체적으로, 도 1의 (a) 내지 (c)에서 보듯이, SiC 단결정의 종자정(110)의 후면(112)에 상기 제 1 조성물을 코팅하여 제 1 코팅막(121')을 얻은 뒤, 열처리에 의해 건조 및 경화를 거쳐, 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층(121)을 형성할 수 있다. 이때 상기 제 1 코팅막은 1~40 ㎛, 1~20 ㎛, 또는 1~10 ㎛의 두께를 가질 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), the first coating layer 121 'is obtained by coating the first composition on the rear surface 112 of the seed crystal 110 of the SiC single crystal, And the first carbonaceous layer 121 can be formed by carbonization or graphitization. At this time, the first coating layer may have a thickness of 1 to 40 μm, 1 to 20 μm, or 1 to 10 μm.

상기 종자정으로는, 4H-SiC, 6H-SiC, 3C-SiC 또는 15R-SiC 등 성장시키고자 하는 결정의 종류에 따라 다양한 결정구조를 갖는 종자정을 사용할 수 있다.As seed crystals, seed crystals having various crystal structures can be used depending on the kinds of crystals to be grown, such as 4H-SiC, 6H-SiC, 3C-SiC or 15R-SiC.

상기 종자정은 코팅 이전에 세정 단계를 미리 거칠 수 있다. 종자정의 표면에는 실리콘이 산소와 반응하여 형성된 이산화실리콘 산화막이 형성될 수 있는데, 이러한 산화막은 후속 공정에서 단결정 잉곳이 성장할 때 종자정이 이탈되거나 결함을 발생시킬 수 있으므로 세정으로 미리 제거하는 것이 바람직하다. 상기 세정은 아세톤, 알코올, 증류수, 산 용액 등을 이용하여 수행될 수 있으며, 초음파 처리 또는 침지 등에 의해 수행될 수 있고, 1회 또는 2회 이상 수행될 수 있다.The seed pellets may be pre-roughened with a cleaning step prior to coating. A silicon dioxide oxide film formed by reacting silicon with oxygen may be formed on the seed definition surface. It is preferable that the oxide film is removed by cleaning before the seed crystal is separated or may cause defects when the single crystal ingot grows in a subsequent process. The washing may be performed using acetone, alcohol, distilled water, an acid solution or the like, and may be performed by ultrasonic treatment or immersion, and may be performed once or twice or more.

세척이 완료되면, 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물의 코팅이 수행될 수 있다. Upon completion of the washing, the coating of the first composition may be performed on the seed-defining rear surface.

상기 코팅은 스핀 코팅, 테이프 캐스팅 등의 통상적인 코팅 방식을 이용할 수 있다.Conventional coating methods such as spin coating and tape casting can be used for the coating.

또한 상기 코팅은 0.1~2000 ㎛의 두께 범위, 또는 20~1500 ㎛의 두께 범위로 수행될 수 있다. 코팅 두께가 상기 바람직한 범위에 비하여 너무 작은 경우 열처리 후 보호막의 역할을 못할 가능성이 있고, 반대로 너무 큰 경우 열처리 시에 기포 함유, 크랙, 코팅 박리(peel off) 등이 발생할 수 있다.The coating may also be performed in a thickness range of 0.1 to 2000 μm, or in a thickness range of 20 to 1500 μm. If the coating thickness is too small as compared with the above-mentioned preferable range, there is a possibility that the protective layer may not serve as a protective layer after the heat treatment. On the other hand, if the coating thickness is too large, bubbles, cracks and peel off may occur during the heat treatment.

이후 상기 종자정의 후면에 코팅된 제 1 조성물을 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성한다.Then, the first composition coated on the rear surface of the seed crystal is carbonized or graphitized to form a first carbonaceous layer.

예를 들어, 상기 제 1 조성물을 300℃ 이상, 예를 들어 300~2200℃의 온도에서 열처리함으로써, 건조 및 경화를 거쳐, 탄화 내지 흑연화를 수행할 수 있다.For example, the first composition may be subjected to heat treatment at a temperature of 300 ° C or more, for example, 300 to 2200 ° C, followed by drying and curing to carry out carbonization or graphitization.

상기 제 1 조성물에 함유된 바인더 수지는, 상기 열처리에 의해 탄화(carbonization)되거나 나아가 흑연화(graphitization)되어 제 1 탄소질 층을 구성하게 된다. 또한 상기 조성물 내의 필러는 열처리 시에 발생할 수 있는 크랙을 방지하고 탄화 내지 흑연화를 촉진시킬 수 있다.The binder resin contained in the first composition is carbonized or graphitized by the heat treatment to form the first carbonaceous layer. In addition, the filler in the composition can prevent cracks that may occur during heat treatment and promote carbonization or graphitization.

상기 열처리 온도는 보다 구체적으로 400℃ 이상, 500℃ 이상, 또는 600℃ 이상일 수 있으며, 예를 들어 400~1500℃, 500~1000℃, 1500~2500℃, 또는 2000~2500℃일 수 있다. 또한, 상기 열처리는 1~10 시간, 또는 1~5 시간 동안 수행될 수 있다.The heat treatment temperature may be 400 ° C or higher, 500 ° C or higher, or 600 ° C or higher, for example, 400 to 1500 ° C, 500 to 1000 ° C, 1500 to 2500 ° C, or 2000 to 2500 ° C. In addition, the heat treatment may be performed for 1 to 10 hours, or for 1 to 5 hours.

일 구체예로서, 상기 열처리는 0.5~5℃/min의 승온 속도 및 500℃ 이상 또는 600℃ 이상의 온도 조건에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 500~1000℃의 온도까지 승온하고, 상기 온도를 유지하며 1~5시간 가열한 뒤, 0.5~5℃/min의 속도로 냉각함으로써 수행될 수 있다.In one embodiment, the heat treatment may be performed at a temperature raising rate of 0.5 to 5 占 폚 / min and a temperature of 500 占 폚 or more or 600 占 폚 or more, for example, a temperature of 500 to 1000 占 폚, For 1 to 5 hours, and then cooling at a rate of 0.5 to 5 占 폚 / min.

다른 구체예로서, 상기 열처리는 1~5℃/min의 승온 속도 및 1500℃ 이상 또는 2000℃ 이상의 온도 조건에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 1500~2500℃의 온도 또는 2000~2500℃의 온도까지 승온하고, 상기 온도를 유지하며 1~5시간 가열한 뒤, 1~5℃/min의 속도로 냉각함으로써 수행될 수 있다.As another example, the heat treatment may be performed at a temperature raising rate of 1 to 5 占 폚 / min and a temperature condition of 1500 占 폚 or more or 2000 占 폚 or more, for example, a temperature of 1500 to 2500 占 폚 or a temperature of 2000 to 2500 占 폚 Heating it for 1 to 5 hours, then cooling it at a rate of 1 to 5 ° C / min.

상기 열처리는 불활성 가스 분위기에서 수행될 수 있고, 예를 들어 아르곤 가스 또는 질소 가스 분위기에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed in an inert gas atmosphere, for example, an argon gas atmosphere or a nitrogen gas atmosphere.

상기 열처리는 유도가열로 수행되거나 저항가열로 수행될 수 있다. 즉, 상기 열처리는 유도가열 소성로에서 진행될 수도 있고, 저항가열 소성로에서 진행될 수도 있다. The heat treatment may be performed by induction heating or by resistance heating. That is, the heat treatment may proceed in an induction heating furnace or may proceed in a resistance heating furnace.

(c) 제 2 탄소질 층의 형성(c) Formation of a second carbonaceous layer

상기 단계 (c)에서는, 상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층을 형성한다.In the step (c), the second composition is coated on the surface of the first carbonaceous layer and carbonized or graphitized to form a second carbonaceous layer.

구체적으로, 도 1의 (d) 및 (e)에서 보듯이, 제 1 탄소질 층(121)의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하여 제 2 코팅막(122')을 얻은 뒤, 열처리에 의해 건조 및 경화를 거쳐, 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층(122)을 형성할 수 있다. 이때 상기 제 2 코팅막은 11~100 ㎛, 11~50 ㎛, 또는 11~30 ㎛의 두께를 가질 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 1D and 1E, the second coating layer 122 'is obtained by coating the surface of the first carbonaceous layer 121 with the second composition, followed by drying And the second carbonaceous layer 122 can be formed by carbonization or graphitization through curing. At this time, the second coating layer may have a thickness of 11 to 100 μm, 11 to 50 μm, or 11 to 30 μm.

그 외 상기 제 2 탄소질 층을 형성하기 위한 공정의 구체적인 조건은, 앞서 제 1 탄소질 층의 형성 공정에서 예시한 조건을 채용할 수 있다.Specific conditions of the process for forming the other second carbonaceous layer may be the conditions exemplified in the first carbonaceous layer forming step.

상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 양의 필러를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 제 2 탄소질 층은 상기 제 1 탄소질 층보다 더 많은 양의 필러를 가질 수 있다. 즉, 상기 제 2 탄소질 층 내에 함유된 총 필러의 양은, 상기 제 1 탄소질 층 내에 함유된 총 필러의 양보다 더 많을 수 있다.The first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer may have different amounts of fillers. Preferably, the second carbonaceous layer may have a greater amount of filler than the first carbonaceous layer. That is, the amount of total filler contained in the second carbonaceous layer may be greater than the amount of total filler contained in the first carbonaceous layer.

이와 같이 상기 제 2 탄소질 층에 상대적으로 많은 양의 필러를 함유시킴으로써 고온 성장 시에 필요한 내열성을 확보할 수 있다.By containing a relatively large amount of filler in the second carbonaceous layer as described above, it is possible to secure the necessary heat resistance at the time of high temperature growth.

상기 제 2 탄소질 층에 함유되는 필러의 양을 늘리기 위해서, 상기 제 2 탄소질 층의 필러 함량(%)을 높이거나 또는 제 2 탄소질 층의 두께를 증가시킬 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 탄소질 층은 상기 제 1 탄소질 층보다 필러 함량이 더 높거나, 또는 두께가 더 클 수 있다.In order to increase the amount of filler contained in the second carbonaceous layer, the filler content (%) of the second carbonaceous layer may be increased or the thickness of the second carbonaceous layer may be increased. Thus, the second carbonaceous layer may have a higher filler content or a greater thickness than the first carbonaceous layer.

또한, 필요에 따라, 상기 제 2 탄소질 층(122) 상에 추가적인 탄소질 층을 더 형성할 수 있다. 이때 상기 추가적인 탄소질 층은 상기 제 2 탄소질 층의 원료 조성물(제 2 조성물)을 이용하여 형성할 수도 있고, 또는 다른 조성물(제 3 조성물, 제 4 조성물 등)을 이용하여 형성할 수도 있다.In addition, additional carbonaceous layers may be further formed on the second carbonaceous layer 122 as needed. At this time, the additional carbonaceous layer may be formed using the raw material composition (second composition) of the second carbonaceous layer, or may be formed using another composition (a third composition, a fourth composition, or the like).

예를 들어, 상기 제 2 탄소질 층 상에 1~8개 또는 1~4개의 추가적인 탄소질 층들을 더 형성할 수 있으며, 이때 추가적인 탄소질 층들은 상기 제 2 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.For example, one to eight or one to four additional carbonaceous layers may be further formed on the second carbonaceous layer, wherein additional carbonaceous layers may be formed using the second composition.

이와 같은 반복적인 탄소질 층의 형성 공정을 거치면, 다층의 탄소질 보호막(120)이 구비된 종자정(110)이 수득된다. After the repetitive formation of the carbonaceous layer, the seed crystal 110 having the multilayered carbonaceous protective film 120 is obtained.

보호막이 구비된 종자정Seeds with protective coating

실시예에 따른 보호막이 구비된 종자정은, 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정, 및 상기 종자정의 후면에 형성된 보호막을 포함하고, 여기서 상기 보호막은 상기 종자정의 후면에 접하는 제 1 탄소질 층, 및 상기 제 1 탄소질 층 상에 형성된 제 2 탄소질 층을 포함하며, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는다.A seed crystal having a protective film according to an embodiment includes a seed crystal of silicon carbide (SiC) single crystal and a protective film formed on the seed crystal rear surface, wherein the protective film includes a first carbonaceous layer contacting the seed crystal rear surface, And a second carbonaceous layer formed on the first carbonaceous layer, wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer have different physical properties.

상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 예를 들어 두께, 부착성, 내열성 등의 물성 면에서 서로 다르다.The first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer are different from each other in physical properties such as thickness, adhesiveness, heat resistance, and the like.

상기 제 1 탄소질 층은 종자정에 대한 부착성이 우수하여 코팅 이후 열처리 및 잉곳 성장 과정에서 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 탄소질 층은 상기 제 2 탄소질 층보다 상대적으로 높은 부착성을 가질 수 있다.The first carbonaceous layer is excellent in adhesion to seed crystals, and it is possible to prevent peeling from occurring during the heat treatment and ingot growth process after coating. In particular, the first carbonaceous layer may have a relatively higher adhesion than the second carbonaceous layer.

또한, 상기 제 2 탄소질 층은 고온에 대한 내열성이 우수하여 코팅 이후 열처리 및 잉곳 성장 과정에서 보호막에 크랙이 발생하거나 소멸되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 탄소질 층은 상기 제 1 탄소질 층보다 상대적으로 높은 내열성을 가질 수 있다.In addition, the second carbonaceous layer is excellent in heat resistance against high temperature, so that it is possible to prevent the protective film from cracking or disappearing during the heat treatment and ingot growth process after coating. Specifically, the second carbonaceous layer may have a relatively higher heat resistance than the first carbonaceous layer.

또한, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 제 2 탄소질 층은 상기 제 1 탄소질 층보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.In addition, the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer may have different thicknesses. Preferably, the second carbonaceous layer may have a greater thickness than the first carbonaceous layer.

이때, 상기 제 1 탄소질 층의 두께는 0.1~20 ㎛, 0.2~15 ㎛, 또는 0.3~10 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 제 2 탄소질 층의 두께는 1~50 ㎛, 2~30 ㎛, 또는 3~20 ㎛일 수 있다.At this time, the thickness of the first carbonaceous layer may be 0.1 to 20 탆, 0.2 to 15 탆, or 0.3 to 10 탆. The thickness of the second carbonaceous layer may be 1 to 50 탆, 2 to 30 탆, or 3 to 20 탆.

구체적인 일례로서, 상기 제 1 탄소질 층은 0.5~5 ㎛의 두께를 갖고, 상기 제 2 탄소질 층은 6~15 ㎛의 두께를 가질 수 있다.As a specific example, the first carbonaceous layer may have a thickness of 0.5 to 5 mu m, and the second carbonaceous layer may have a thickness of 6 to 15 mu m.

상기 보호막은 바인더 수지 및 필러를 포함하는 조성물이 탄화 내지 흑연화된 것일 수 있다. 즉, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 바인더 수지 및 필러를 포함하는 조성물이 탄화 내지 흑연화된 것일 수 있다.The protective film may be one in which the composition including the binder resin and the filler is carbonized to graphitized. That is, the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer may be carbonized or graphitized with a composition including a binder resin and a filler.

이에 따라 상기 탄소질 보호막은 결정화되지 않은 탄소 또는 결정화된 탄소(예를 들어 흑연화된 탄소)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 탄소질 보호막은 상기 바인더 수지의 탄화물 또는 흑연화물을 포함할 수 있다.Accordingly, the carbonaceous protective film may include uncrystallized carbon or crystallized carbon (for example, graphitized carbon). That is, the carbonaceous protective film may include a carbide or a graphite of the binder resin.

이때 상기 바인더 수지는 페놀 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 피치계 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴산 수지, 푸란계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합 수지일 수 있다. 또한, 상기 필러는 카본계 필러, 금속계 필러, 또는 이들의 복합 필러일 수 있다.The binder resin may be a phenol resin, a polyacrylonitrile resin, a pitch resin, a polyvinyl chloride resin, a polyacrylic resin, a furan resin, an epoxy resin, or a mixed resin thereof. The filler may be a carbon-based filler, a metal-based filler, or a composite filler thereof.

또한, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 양의 필러를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 제 2 탄소질 층은 상기 제 1 탄소질 층보다 더 많은 양의 필러를 가질 수 있다.In addition, the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer may have different amounts of fillers. Preferably, the second carbonaceous layer may have a greater amount of filler than the first carbonaceous layer.

또한, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 액상의 제 1 조성물 및 제 2 조성물이 각각 탄화 내지 흑연화된 것이고, 이때 상기 제 1 조성물은 상기 제 2 조성물보다 더 낮은 고형분 함량을 가질 수 있다.The first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer may be formed by carbonizing or graphitizing the first composition and the second composition in liquid phase, respectively, wherein the first composition has a lower solid content than the second composition Lt; / RTI >

상기 보호막은 상기 제 1 탄소질 층 및 제 2 탄소질 층 외에도 1~8개의 추가적인 탄소질 층들을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 보호막은 상기 제 2 탄소질 층 상에 제 3 탄소질 층, 제 4 탄소질 층 등의 추가적인 탄소질 층들을 더 포함할 수 있다.The protective layer may further comprise one to eight additional carbonaceous layers in addition to the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer. That is, the protective layer may further include additional carbonaceous layers such as a third carbonaceous layer and a fourth carbonaceous layer on the second carbonaceous layer.

이때, 상기 추가적인 탄소질 층들은 상기 제 1 탄소질 층 또는 상기 제 2 탄소질 층과 동일하거나 다른 물성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 추가적인 탄소질 층들은 상기 제 2 탄소질 층과 동일한 물성을 가질 수 있다.The additional carbonaceous layers may have the same or different physical properties as the first carbonaceous layer or the second carbonaceous layer. For example, the additional carbonaceous layers may have the same physical properties as the second carbonaceous layer.

이와 같은 다층의 탄소질 보호막의 총 두께는 예를 들어 10~1500㎛의 범위, 또는 15~1000 ㎛의 범위, 또는 20~500 ㎛의 범위일 수 있다.The total thickness of such multi-layered carbonaceous protective film may be in the range of, for example, 10 to 1500 占 퐉, 15 to 1000 占 퐉, or 20 to 500 占 퐉.

바람직한 예로서, 상기 보호막이 1~8개의 추가적인 탄소질 층들을 더 포함하고, 상기 보호막이 20~1500 ㎛의 총 두께를 가질 수 있다.As a preferred example, the protective film further comprises 1 to 8 additional carbonaceous layers, and the protective film may have a total thickness of 20 to 1500 [mu] m.

이와 같이, 상기 탄소질 보호막을 다층으로 형성하면서 각 층별로 물성을 다르게 구성함으로써, 단층으로 보호막을 형성할 경우보다, 막질, 종자정과 보호막 간의 접착성과 보호막의 두께 및 내열성 면에서 개선될 수 있다.As described above, by forming the carbonaceous protective film in multiple layers and different physical properties for each layer, the adhesion between the film quality, the seed crystal and the protective film, the thickness of the protective film and the heat resistance can be improved as compared with the case of forming a protective film with a single layer.

SiC 단결정 잉곳의 성장 방법How to grow SiC single crystal ingot

실시예에 따른 SiC 단결정 잉곳의 성장 방법은, (1) 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정의 후면에 보호막을 형성하는 단계; (2) 반응용기의 하부에 SiC 원료 물질을 장입하고, 반응용기의 상부에 상기 종자정을 접착 없이 배치하는 단계; 및 (3) 상기 SiC 원료 물질로부터 상기 종자정의 전면에 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 보호막은 제 1 탄소질 층 및 제 2 탄소질 층을 포함하며, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는다.A method of growing a SiC single crystal ingot according to an embodiment includes the steps of: (1) forming a protective film on the seed crystal rear surface of a silicon carbide (SiC) single crystal; (2) charging SiC raw material into the lower part of the reaction vessel and disposing the seed seed on the upper part of the reaction vessel without adhesion; And (3) growing an SiC single crystal ingot on the seed definition front surface from the SiC raw material, wherein the protective film comprises a first carbonaceous layer and a second carbonaceous layer, And the second carbonaceous layer have different physical properties.

(1) 보호막이 구비된 종자정의 제조(1) Seed definition manufacture with protective film

상기 단계 (1)에서는, 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정의 후면에 보호막을 형성한다.In the step (1), a protective film is formed on the rear surface of the seed crystal of the silicon carbide (SiC) single crystal.

바람직한 일례로서, 상기 단계 (1)은 (a) 바인더 수지 및 필러를 함유하는 제 1 조성물 및 제 2 조성물을 제조하는 단계; (b) SiC 단결정의 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층을 형성하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.As a preferred example, the step (1) comprises the steps of: (a) preparing a first composition and a second composition containing a binder resin and a filler; (b) coating the first composition on the seed-defining rear surface of the SiC single crystal and carbonizing or graphitizing the first composition to form a first carbonaceous layer; And (c) coating and carbonizing or graphitizing the second composition on the surface of the first carbonaceous layer to form a second carbonaceous layer.

이때, 상기 제 1 조성물이 상기 제 2 조성물보다 더 낮은 고형분 함량을 갖고, 상기 제 2 탄소질 층이 상기 제 1 탄소질 층보다 더 많은 양의 필러를 가질 수 있다. Wherein the first composition has a lower solids content than the second composition and the second carbonaceous layer has a greater amount of filler than the first carbonaceous layer.

상기 단계 (a) 내지 (c)의 구체적인 공정 조건들은 앞서 예시한 바와 같다.The specific process conditions of the above steps (a) to (c) are as described above.

또한, 그 결과 제조된 보호막이 구비된 종자정의 구체적인 구성은 앞서 예시한 바와 같다.In addition, the specific configuration of the seed defined with the resultant protective film is as described above.

(2) SiC 원료 물질 장입 및 종자정의 배치(2) Loading of SiC raw material and definition of seed

상기 단계 (2)에서는 반응용기의 하부에 탄화규소(SiC) 원료 물질을 장입하고, 반응용기의 상부에 상기 종자정을 접착 없이 배치한다.In step (2), silicon carbide (SiC) raw material is charged into the lower part of the reaction vessel, and the seed crystal is placed on the upper part of the reaction vessel without adhesion.

이와 같이 실시예에 따른 방법은 종자정을 홀더에 접착하지 않는다.Thus, the method according to the embodiment does not adhere the seed crystal to the holder.

바람직하게는 상기 반응용기에는 종자정의 접착을 위한 홀더가 구비되지 않는다.Preferably, the reaction vessel is not provided with a holder for seed-defining adhesion.

일례로서, 도 2a를 참조하여, 상기 반응용기(200)는 종자정 홀더 없이 상부 내벽에 거치대(250)를 구비하고, 상기 종자정(110)은 상기 거치대(250)에 접착 없이 올려져 배치될 수 있다. 이때 상기 종자정(110)은 상기 SiC 원료 물질에 대해 종자정의 전면이 향하도록 배치될 수 있다. 즉 상기 종자정(110)의 전면(성장면)이 반응용기(200)의 하부를 향하도록, 종자정의 후면(보호막이 구비된 면)이 반응용기(200)의 상부를 향하도록 배치될 수 있다. 상기 거치대(250)는 그 형상에 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 평평한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 거치대(250)는 상기 반응용기(200)의 상부 내벽 중 일부가 돌출되는 방식으로 형성될 수 있다.2A, the reaction vessel 200 is provided with a holder 250 on an upper inner wall without a seed holder, and the seed holder 110 is placed on the holder 250 without being adhered . At this time, the seed crystal 110 may be disposed such that the seed crystal front faces the SiC raw material. (The surface with the protective film) facing the top of the reaction vessel 200 so that the front surface (growth surface) of the seed crystal 110 faces the lower portion of the reaction vessel 200 . The mounting table 250 is not particularly limited in its shape, but may have, for example, a flat shape. In addition, the holder 250 may be formed in such a manner that a part of the upper inner wall of the reaction vessel 200 protrudes.

다른 예로서, 도 2b를 참조하여, 상기 반응용기(200)는 종자정 홀더 없이 상부에 홈이 패인 거치대(250)를 구비하고, 상기 종자정은 상기 거치대의 홈에 접착 없이 끼워져서 배치될 수 있다. 이때 상기 종자정(110)은 상기 SiC 원료 물질에 대해 종자정의 전면이 향하도록 배치될 수 있다. 즉 상기 종자정(110)의 전면(성장면)이 반응용기(200)의 하부를 향하도록, 종자정의 후면(보호막이 구비된 면)이 반응용기(200)의 상부를 향하도록 배치될 수 있다. 상기 거치대(250)는 그 형상에 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 단면에서 "ㄷ"자형으로 홈이 패인 형상을 가질 수 있다. As another example, referring to FIG. 2B, the reaction vessel 200 may have a holder 250 with a groove at the top without a seed holder, and the seed holder may be disposed without being adhered to the groove of the holder . At this time, the seed crystal 110 may be disposed such that the seed crystal front faces the SiC raw material. (The surface with the protective film) facing the top of the reaction vessel 200 so that the front surface (growth surface) of the seed crystal 110 faces the lower portion of the reaction vessel 200 . The holder 250 is not particularly limited in its shape, but may have, for example, a shape in which the groove has a "C" shape in cross section.

이때 상기 반응용기는 개방형의 상부 구조를 가지고 상기 종자정에 의해 상기 반응용기가 밀폐되는 방식을 채용할 수도 있다. 예를 들어, 상기 반응용기(200)에는 상부에 덮개가 없거나 또는 개방형의 덮개(220)를 구비하면서, 상기 거치대(250)의 홈에 끼워지는 종자정(보호막이 구비된 종자정)에 의해 밀폐되는 방식을 채용할 수도 있다. At this time, the reaction vessel may have an open top structure and the reaction vessel may be sealed by the seed crystal. For example, the reaction vessel 200 may be provided with a lid 220 without a lid at the top or an open lid 220, and the lid 220 may be closed by a seed crystal (a seed crystal provided with a protective film) May be adopted.

상기 반응용기는 도가니일 수 있고, SiC의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질로 제작된다. 예를 들어 상기 반응용기는 탄소질 성분, 구체적으로 흑연 성분으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 거치대도 상기 반응용기의 성분과 같거나 다른 탄소질 성분으로 이루어질 수 있다.The reaction vessel may be a crucible and is made of a material having a melting point higher than the sublimation temperature of SiC. For example, the reaction vessel may comprise a carbonaceous component, specifically a graphite component. Also, the mounting table may be made of a carbonaceous component which is the same as or different from that of the reaction vessel.

또한, 상기 SiC 원료 물질은 예를 들어 SiC 분말일 수 있다.Further, the SiC raw material may be, for example, SiC powder.

이후 상기 반응용기를 단열재로 에워싸고, 가열수단을 구비하는 반응챔버(석영관 등) 내에 넣을 수 있다. Thereafter, the reaction vessel is enclosed with an insulating material and can be placed in a reaction chamber (quartz tube or the like) equipped with a heating means.

이때 상기 가열수단은 예를 들어 유도가열 코일 또는 저항가열 수단일 수 있다.The heating means may be, for example, an induction heating coil or a resistance heating means.

(3) SiC 단결정 잉곳의 성장(3) Growth of SiC single crystal ingot

상기 단계 (3)에서는, 상기 SiC 원료 물질로부터 상기 종자정의 전면에 SiC 단결정 잉곳을 성장시킨다.In the step (3), an SiC single crystal ingot is grown on the seed definition front surface from the SiC raw material.

상기 SiC 단결정 잉곳의 성장은 상기 원료 물질을 승화시켜 상기 종자정 상에 성장시키는 것일 수 있다.The SiC single crystal ingot may be grown by sublimating the raw material to grow the seed crystal.

상기 SiC 단결정 잉곳의 성장을 위한 온도 및 압력 조건은, 예를 들어, 상기 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 단계는 2000~2500℃ 및 1~200 torr 범위의 조건, 2200~2400℃ 및 1~150 torr 범위의 조건, 2200~2300℃ 및 1~100 torr 범위의 조건, 또는 2250~2300℃ 및 1~50 torr의 범위의 조건으로 가열하여 수행될 수 있다.The temperature and pressure conditions for the growth of the SiC single crystal ingot include, for example, the step of growing the SiC single crystal ingot under the conditions of 2000 to 2500 캜 and 1 to 200 torr, 2200 to 2400 캜 and 1 to 150 torr Under conditions of 2200 to 2300 ° C and 1 to 100 torr, or 2250 to 2300 ° C and 1 to 50 torr.

그러나, SiC 단결정 잉곳의 성장은 SiC 원료 물질이 고온에서 SiC 가스로 승화되고, 이후 감압 조건에서 SiC 가스가 종자정 상에서 단결정 잉곳으로 성장하는 원리를 이용한 것이므로, SiC 단결정 잉곳의 성장을 위한 온도 및 압력 조건은 SiC 원료 물질이 승화되는 온도 및 압력 조건 대비 감압 조건이라면 특별한 제한 없이 채용될 수 있다.However, since the growth of the SiC single crystal ingot is based on the principle that the SiC raw material is sublimated into the SiC gas at a high temperature and then the SiC gas is grown from the seed crystal to the single crystal ingot under the reduced pressure condition, the temperature and pressure for growth of the SiC single crystal ingot The conditions can be employed without particular limitation, provided that the SiC raw material is subdivided under reduced pressure and temperature.

즉 앞서 구체적인 수치 범위로 예시한 온도 및 압력 조건은, 이보다 높은 온도 조건에서 수행할 경우, 이에 비례하여 적절히 높은 압력 조건으로 조절함으로써, 동일한 효과를 도모할 수 있다.That is, the temperature and pressure conditions exemplified in the above-mentioned specific numerical range can be adjusted to a high pressure condition appropriately in proportion thereto when the temperature and pressure conditions are performed at higher temperature conditions, thereby achieving the same effect.

이와 같이 성장을 위한 가열 시에 종자정도 함께 가열되는데, 이때 보호막이 구비되지 않는다면 종자정의 일부가 승화에 의해 손실될 우려가 있다. 즉, 종자정의 전면(성장면)에는 원료 물질로부터 승화된 SiC 가스가 계속적으로 공급되므로 문제가 없더라도, 종자정의 후면은 가열에 영향을 받게 된다. 그러나 실시예에 따르면 종자정의 후면에 탄소질 보호막이 형성되므로, 가열로 인한 종자정 후면의 손실을 방지할 수 있다.In this way, the seeds are heated together during heating for growth. If the protective film is not provided at this time, a part of the seed definition may be lost by sublimation. That is, even though there is no problem because the SiC gas sublimated from the raw material is continuously supplied to the seed definition front side (growth side), the seed rear side is affected by the heating. However, according to the embodiment, since the carbonaceous protective film is formed on the rear surface of the seed crystal, it is possible to prevent loss of seed crystal rear surface due to heating.

또한, 실시예에 따르면 탄소질 보호막을 다층으로 형성하면서 각 층별로 물성을 다르게 구성함으로써, 단층으로 보호막을 형성할 경우보다, 막질, 종자정과 보호막 간의 접착성, 보호막의 두께 면에서 향상될 수 있다. 이에 따라 단결정 잉곳의 성장 중에 발생할 수 있는 응력을 보다 효과적으로 억제하여 잉곳의 크랙 발생 등의 품질 저하를 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment, the carbonaceous protective film can be formed in multiple layers and different physical properties can be provided for each layer, thereby improving the film quality, the adhesion between the seed crystal and the protective film, and the thickness of the protective film, . As a result, it is possible to more effectively suppress the stress that may occur during the growth of the single crystal ingot, thereby preventing quality deterioration such as cracking of the ingot.

특히, 실시예에 따르면 종자정을 홀더에 부착하지 않기 때문에 SiC 단결정 잉곳을 대구경으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따라 성장 단계를 거친 후의 SiC 단결정 잉곳은 2인치 이상, 3인치 이상, 4인치 이상, 5인치 이상, 나아가 6인치 이상의 구경을 가질 수 있다. 일례로서, 실시예에 따라 제조된 SiC 단결정 잉곳은 2~10 인치, 2~8 인치, 4~8 인치, 또는 4~6 인치의 범위의 구경을 가질 수 있다.In particular, according to the embodiment, since the seed crystal is not attached to the holder, the SiC single crystal ingot can be manufactured with a large diameter. For example, the SiC single crystal ingot after the growth step according to the embodiment may have a diameter of 2 inches or more, 3 inches or more, 4 inches or more, 5 inches or more, or even 6 inches or more. As an example, the SiC single crystal ingot produced according to the embodiment may have a diameter ranging from 2 to 10 inches, from 2 to 8 inches, from 4 to 8 inches, or from 4 to 6 inches.

또한, 실시예의 방법에 따르면 종자정에 접착제를 도포하지 않기 때문에 SiC 단결정 잉곳을 고품질로 제조할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따라 제조된 SiC 단결정 잉곳은 99% 이상, 99.5% 이상, 나아가 99.9% 이상의 순도를 가질 수 있다.Further, according to the method of the embodiment, since the adhesive is not applied to the seed crystal, the SiC single crystal ingot can be manufactured with high quality. For example, the SiC single crystal ingot produced according to the embodiment may have a purity of 99% or more, 99.5% or more, and further 99.9% or more.

이하, 보다 구체적인 실시예들을 예시적으로 설명한다.Hereinafter, more specific embodiments will be described by way of example.

아래 실시예 1에서 사용한 재료는 다음과 같다:The material used in Example 1 below is as follows:

- 바인더 수지: 페놀 수지, KC-5536, 강남화성- Binder resin: phenolic resin, KC-5536, Kangnam Hwaseong

- 필러: 인상 흑연, 순도 80~99%, D50 2.5 ㎛- filler: graphite impression, purity of 80 ~ 99%, D 50 2.5 ㎛

- 용매: 에탄올, OCI사- Solvent: Ethanol, OCI

- SiC 단결정 종자정: 직경 100~150mm, 결정구조 4H-SiC, 두께 350~1000 ㎛- SiC single crystal seed crystal: diameter 100 to 150 mm, crystal structure 4H-SiC, thickness 350 to 1000 탆

- SiC 원료 분말: 순도 99.99% 이상, D50 100 ㎛- SiC raw material powder: purity more than 99.99%, D 50 100 ㎛

실시예 1: 보호막이 구비된 종자정의 제조 (다층, 필러 첨가)Example 1: Preparation of a seed having a protective film (multilayer, filler added)

단계 (1): 코팅 조성물의 제조Step (1): Preparation of coating composition

먼저, 바인더 수지를 용매와 혼합하여 고형분 농도 약 10 중량%의 용액을 제조한 후, 바인더 수지 100 중량부 대비 약 135 중량부의 필러를 첨가하고, 습윤분산제, 소포제 등의 첨가제를 5 중량부 이내로 더 혼합 및 분산하여 제 1 조성물을 얻었다.First, a binder resin is mixed with a solvent to prepare a solution having a solid concentration of about 10% by weight. Then, about 135 parts by weight of a filler is added to 100 parts by weight of the binder resin, and additives such as a wetting and dispersing agent, The first composition was obtained by mixing and dispersing.

또한, 바인더 수지를 용매와 혼합하여 고형분 농도 약 13 중량%의 용액을 제조한 후, 바인더 수지 100 중량부 대비 약 90 중량부의 필러를 첨가하고, 습윤분산제, 소포제 등의 첨가제를 5 중량부 이내로 더 혼합하고 분산시켜 제 2 조성물을 얻었다.Further, after mixing a binder resin with a solvent to prepare a solution having a solid concentration of about 13% by weight, about 90 parts by weight of a filler is added to 100 parts by weight of the binder resin, and additives such as a wetting and dispersing agent and defoaming agent are added Mixed and dispersed to obtain a second composition.

단계 (2): 제 1 탄소질 층의 형성Step (2): Formation of the first carbonaceous layer

탄화규소 종자정의 후면(성장면의 반대면)에 상기 제 1 조성물을 스핀 코팅하여 5㎛ 두께의 제 1 코팅막을 얻었다. 상기 코팅된 종자정을 오븐에 넣고 1℃/min의 속도로 승온하여 600℃에 도달한 후 2시간 동안 열처리하여 제 1 코팅막을 탄화시켰다. 이후 1℃/min의 속도로 냉각하여, 제 1 탄소질 층이 후면에 형성된 종자정을 얻었다. The first composition was spin-coated on the back surface of the silicon carbide seed crystal (opposite to the growth surface) to obtain a first coating film having a thickness of 5 탆. The coated seeds were placed in an oven, heated at a rate of 1 ° C / min, reached 600 ° C, and then heat-treated for 2 hours to carbonize the first coating film. Thereafter, the mixture was cooled at a rate of 1 DEG C / min to obtain seed crystals having the first carbonaceous layer formed on the rear surface thereof.

단계 (3): 제 2 탄소질 층의 형성Step (3): Formation of a second carbonaceous layer

상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 스핀 코팅하여 20㎛ 두께의 제 2 코팅막을 얻었다. 상기 코팅된 종자정을 오븐에 넣고 1℃/min의 속도로 승온하여 600℃에 도달한 후 2시간 동안 열처리하여 제 2 코팅막을 탄화시켰다. 이후 1℃/min의 속도로 냉각하여, 제 1 탄소질 층 및 제 2 탄소질 층이 순차로 후면에 형성된 종자정을 얻었다. The second composition was spin-coated on the surface of the first carbonaceous layer to obtain a second coating film having a thickness of 20 탆. The coated seeds were placed in an oven, heated at a rate of 1 ° C / min, reached 600 ° C, and then heat-treated for 2 hours to carbonize the second coating film. Thereafter, the resultant was cooled at a rate of 1 DEG C / min to obtain seed crystals in which the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer were sequentially formed on the rear surface.

단계 (4): 추가 탄소질 층의 형성Step (4): Formation of an additional carbonaceous layer

상기 단계 (3)과 같은 방식으로, 상기 제 2 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 스핀 코팅한 뒤 열처리하는 절차를 반복하여, 추가 1층의 탄소질 층을 더 형성하였다.In the same manner as in step (3), the second composition was spin-coated on the surface of the second carbonaceous layer and then heat-treated to form a further one carbonaceous layer.

비교예 1: 보호막이 구비된 종자정의 제조 (단층, 필러 미첨가)Comparative Example 1: Preparation of a seed having a protective film (single layer, no filler added)

액상 페놀수지에 필러를 혼합하지 않고, 탄화규소 종자정의 후면 상에 스핀 코팅하여 400 ㎛ 두께의 코팅막을 얻었다. 상기 코팅된 종자정을 가열기에 넣고 1℃/min의 속도로 승온하여 600℃에 도달한 후 2시간 동안 열처리하여 코팅막을 탄화시켰다. 이후 1℃/min의 속도로 냉각하여, 단층의 탄소질 보호막이 후면에 형성된 종자정을 얻었다. Without mixing the filler in the liquid phenolic resin, on the rear surface of the silicon carbide seed crystal Spin coating was performed to obtain a coating film having a thickness of 400 탆. The coated seeds were placed in a heater, heated at a rate of 1 ° C / min, reached 600 ° C, and then heat-treated for 2 hours to carbonize the coating film. Thereafter, the resultant was cooled at a rate of 1 캜 / min to obtain a seed crystal having a single-layer carbonaceous protective film formed on the rear surface thereof.

실시예 2: 탄화규소 단결정 잉곳의 성장 (단순 거치)Example 2: Growth of silicon carbide single crystal ingot (simple mounting)

상부 내벽에 거치대를 구비한 그라파이트 도가니를 준비하였다. 상기 도가니 내의 하부에 원료 물질로서 SiC 분말를 장입하였다. 또한 상기 도가니 내의 상부 거치대에, 앞서 실시예 1에서 제조한 보호막이 구비된 종자정을 거치하였다(도 2a 참조). 이때 종자정은 거치대와 아무런 접착을 수행하지 않았고 단지 거치대에 올려 놓았다. 또한 종자정의 후면(보호막이 구비된 면)이 도가니 상부를 향하게 하였으며, 종자정의 성장면(보호막이 구비되지 않은 면)이 도가니 하부를 향하도록 하였다.A graphite crucible having a holder on the upper inner wall was prepared. SiC powder was charged as a raw material in the lower part of the crucible. Further, a seed tablet having the protective film prepared in Example 1 was placed on the upper holder in the crucible (see Fig. 2A). At this time, the seed jung did not make any adhesion with the cradle and just put it on the cradle. In addition, the rear surface of the seed crystal (with the protective film) was directed to the top of the crucible and the seed crystal growth surface (the surface without the protective film) was directed to the bottom of the crucible.

상기 도가니를 덮개로 덮고, 단열재로 에워싼 뒤, 가열 코일이 구비된 반응챔버 내에 넣었다. 도가니 내를 진공 상태로 만든 뒤, 아르곤 가스를 서서히 주입하여 대기압에 도달한 뒤 서서히 감압시켰다. 또한 이와 함께 도가니 내의 온도를 2300℃까지 승온시켰다. 이후 2300℃ 및 20 torr의 조건에서 100시간 동안, 종자정의 보호막이 구비되지 않은 면에 SiC 단결정 잉곳을 성장시켰다. 그 결과, 도 6에서 보듯이, 4~6인치 구경의 SiC 단결정 잉곳을 얻었다.The crucible was covered with a lid, surrounded by a heat insulating material, and placed in a reaction chamber equipped with a heating coil. After the inside of the crucible was evacuated, argon gas was slowly injected to reach the atmospheric pressure and then the pressure was gradually reduced. In addition, the temperature in the crucible was raised to 2300 ° C. Thereafter, the SiC single crystal ingot was grown on the side not provided with the seed protection film for 100 hours at 2300 ° C and 20 torr. As a result, as shown in Fig. 6, a SiC single crystal ingot having a diameter of 4 to 6 inches was obtained.

시험예 1: 보호막의 물성 평가Test Example 1: Property evaluation of protective film

상기 실시예 1에서 제조한 종자정에 구비된 보호막의 물성을 평가하였다. The properties of the protective film provided in the seed tablets prepared in Example 1 were evaluated.

상기 보호막에 대해 열확산율 측정기(LFA447, NETZCH사)를 이용하여 측정한 결과 143 ㎟/s의 열확산율을 갖는 것으로 측정되었다. 또한, 상기 보호막은 158.5 W/mK의 열전도도, 1.3 g/㎤의 밀도, 및 0.85 J/gK의 비열을 갖는 것으로 측정되었다. The protective film was measured using a thermal diffusivity measuring device (LFA447, NETZCH), and it was measured to have a thermal diffusivity of 143 mm 2 / s. The protective film was also measured to have a thermal conductivity of 158.5 W / mK, a density of 1.3 g / cm3, and a specific heat of 0.85 J / gK.

시험예 2: 보호막의 단면 관찰Test Example 2: Cross-section observation of the protective film

상기 실시예 1에서 제조한 보호막이 구비된 종자정의 단면을 전자현미경으로 관찰하였다.The seed-defining cross section provided with the protective film prepared in Example 1 was observed with an electron microscope.

그 결과, 도 5에서 보듯이, 종자정의 후면에 다층의 보호막이 형성되었음을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 5, it was confirmed that a multi-layered protective film was formed on the rear surface of the seed crystal.

시험예 3: 보호막 표면 평가Test Example 3: Evaluation of the protective film surface

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 종자정에 구비된 보호막의 표면을 관찰하였다. 그 결과, 실시예 1에서 제조한 보호막은, 도 3의 (a)에서 보듯이, 박리나 크랙이 발생하지 않아 표면 상태가 우수하였다. 반면, 비교예 1에서 제조한 보호막은, 도 4의 (a)에서 보듯이, 박리 및 크랙이 발생하여 표면 상태가 불량하였다.The surface of the protective film provided in the seed tablets prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was observed. As a result, the protective film produced in Example 1 did not peel or crack as shown in Fig. 3 (a), and the surface state was excellent. On the other hand, in the protective film prepared in Comparative Example 1, peeling and cracking occurred as shown in Fig. 4 (a), and the surface state was poor.

또한, 상기 실시예 2의 단결정 잉곳 성장 이후에, 종자정에 구비된 보호막의 표면을 관찰하였다. 그 결과, 도 3의 (b)에서 보듯이, 단결정 잉곳 성장 이후에도 보호막에 홀 발생이나 소멸 등이 관찰되지 않았다.After the growth of the single crystal ingot of Example 2, the surface of the protective film provided on the seed crystal was observed. As a result, as shown in FIG. 3 (b), no hole generation or extinction was observed in the protective film even after the growth of the single crystal ingot.

아울러, 상기 비교예 1에서 제조한 보호막이 구비된 종자정을 이용하여 상기 실시예 2의 절차대로 단결정 잉곳을 성장시킨 후, 보호막의 표면을 관찰하였다. 그 결과, 도 4의 (b)에서 보듯이, 비교예의 경우 단결정 성장 이후에 보호막에 홀이 발생하였고 소멸이 관찰되었다.In addition, a single crystal ingot was grown according to the procedure of Example 2 using the seed crystal provided with the protective film prepared in Comparative Example 1, and then the surface of the protective film was observed. As a result, as shown in FIG. 4 (b), in the comparative example, holes were formed in the protective film after the growth of the single crystal and disappearance was observed.

시험예 4: 단결정 잉곳 표면의 크랙 평가Test Example 4: Evaluation of cracks on the surface of a single crystal ingot

상기 실시예 2에서 얻은 SiC 단결정 잉곳에 대해, 육안 혹은 광학 현미경을 이용해 잉곳 표면의 크랙을 확대하여 확인하였다. 그 결과, 잉곳 표면에 크랙이 발견되지 않았다.With respect to the SiC single crystal ingot obtained in Example 2, the cracks on the surface of the ingot were visually observed or observed using an optical microscope to confirm it. As a result, no crack was found on the surface of the ingot.

110: 종자정, 111: 종자정의 전면, 112: 종자정의 후면,
120: 보호막, 121': 제 1 코팅막, 121: 제 1 탄소질 층,
122': 제 2 코팅막, 122: 제 2 탄소질 층, 150: 접착제,
190: 종자정 홀더, 200: 반응용기, 210: 반응용기 몸체,
220: 개방형 덮개, 250: 거치대, 300: 원료 물질.110: seed crystal, 111: seed crystal front, 112: seed crystal rear face,
120: protective film, 121 ': first coating film, 121: first carbonaceous layer,
122 ': second coating film, 122: second carbonaceous layer, 150: adhesive,
190: seed holder, 200: reaction vessel, 210: reaction vessel body,
220: open cover, 250: stand, 300: raw material.

Claims (15)

(1) 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정의 후면에 보호막을 형성하는 단계;
(2) 반응용기의 하부에 SiC 원료 물질을 장입하고, 반응용기의 상부에 상기 종자정을 접착 없이 배치하는 단계; 및
(3) 상기 SiC 원료 물질로부터 상기 종자정의 전면에 SiC 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하고,
여기서 상기 보호막은 제 1 탄소질 층 및 제 2 탄소질 층을 포함하며,
상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는,
SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
(1) forming a protective film on the rear surface of seed crystal of silicon carbide (SiC) single crystal;
(2) charging SiC raw material into the lower part of the reaction vessel and disposing the seed seed on the upper part of the reaction vessel without adhesion; And
(3) growing a SiC single crystal ingot on the seed definition front surface from the SiC raw material,
Wherein the protective film comprises a first carbonaceous layer and a second carbonaceous layer,
Wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer have different physical properties,
Growing method of SiC single crystal ingot.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (1)이
(a) 바인더 수지 및 필러를 함유하는 제 1 조성물 및 제 2 조성물을 제조하는 단계;
(b) SiC 단결정의 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층을 형성하는 단계를 포함하여 수행되는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 1,
If step (1)
(a) preparing a first composition and a second composition containing a binder resin and a filler;
(b) coating the first composition on the seed-defining rear surface of the SiC single crystal and carbonizing or graphitizing the first composition to form a first carbonaceous layer; And
(c) coating the second composition on the surface of the first carbonaceous layer and carbonizing or graphitizing the second composition to form a second carbonaceous layer.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 조성물과 상기 제 2 조성물이 액상의 조성물이고,
상기 제 1 조성물이 상기 제 2 조성물보다 더 낮은 고형분 함량을 갖는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the first composition and the second composition are liquid compositions,
Wherein the first composition has a lower solids content than the second composition.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 탄소질 층이 상기 제 1 탄소질 층보다 더 많은 양의 필러를 갖는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the second carbonaceous layer has a greater amount of filler than the first carbonaceous layer.
제 1 항에 있어서,
상기 반응용기가 종자정 홀더 없이 상부 내벽에 거치대를 구비하고, 상기 종자정은 상기 거치대에 접착 없이 올려져 배치되는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction vessel has a holder on an upper inner wall without a seed holder, and the seed holder is placed on the holder without being adhered.
제 1 항에 있어서,
상기 반응용기가 종자정 홀더 없이 상부에 홈이 패인 거치대를 구비하고, 상기 종자정은 상기 거치대의 홈에 접착 없이 끼워져서 배치되는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction vessel has a holder with a groove on the top without a seed holder and the seed holder is disposed without being adhered to the groove of the holder.
제 6 항에 있어서,
상기 반응용기가 개방형의 상부 구조를 가지고 상기 종자정에 의해 상기 반응용기가 밀폐되는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the reaction vessel has an open top structure and the reaction vessel is sealed by the seed crystal.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (3)에서 성장된 SiC 단결정 잉곳이 4인치 이상의 구경을 갖는, SiC 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the SiC single crystal ingot grown in step (3) has a diameter of 4 inches or more.
(a) 바인더 수지 및 필러를 함유하는 제 1 조성물 및 제 2 조성물을 제조하는 단계;
(b) 탄화규소(SiC) 단결정의 종자정의 후면에 상기 제 1 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 1 탄소질 층을 형성하는 단계;
(c) 상기 제 1 탄소질 층의 표면에 상기 제 2 조성물을 코팅하고 탄화 내지 흑연화시켜 제 2 탄소질 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는, 보호막이 구비된 종자정의 제조방법.
(a) preparing a first composition and a second composition containing a binder resin and a filler;
(b) forming a first carbonaceous layer by coating and carbonizing or graphitizing the first composition on a seed-defining rear surface of a silicon carbide (SiC) single crystal;
(c) coating and carbonizing or graphitizing the second composition on the surface of the first carbonaceous layer to form a second carbonaceous layer, wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer Wherein the protective film has different physical properties.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 조성물이 상기 제 2 조성물보다 더 낮은 고형분 함량을 갖고,
상기 제 2 탄소질 층이 상기 제 1 탄소질 층보다 더 많은 양의 필러를 갖는, 보호막이 구비된 종자정의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the first composition has a lower solids content than the second composition,
Wherein the second carbonaceous layer has a greater amount of filler than the first carbonaceous layer.
제 9 항에 있어서,
상기 바인더 수지가 페놀 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 피치계 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴산 수지, 푸란계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합 수지이고,
상기 필러가 카본계 필러, 금속계 필러, 또는 이들의 복합 필러인, 보호막이 구비된 종자정의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the binder resin is a phenol resin, a polyacrylonitrile resin, a pitch resin, a polyvinyl chloride resin, a polyacrylic resin, a furan resin, an epoxy resin,
Wherein the filler is a carbon-based filler, a metal-based filler, or a composite filler thereof.
제 9 항에 있어서,
상기 단계 (c) 이후에, 상기 제 2 탄소질 층 상에 1~8개의 추가적인 탄소질 층들을 더 형성하는 단계를 포함하며,
이때 상기 추가적인 탄소질 층들은 상기 제 2 조성물을 이용하여 형성되는, 보호막이 구비된 종자정의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising one to eight additional carbonaceous layers on the second carbonaceous layer after step (c)
Wherein the additional carbonaceous layers are formed using the second composition.
탄화규소(SiC) 단결정의 종자정, 및
상기 종자정의 후면에 형성된 보호막을 포함하고,
여기서 상기 보호막은
상기 종자정의 후면에 접하는 제 1 탄소질 층, 및
상기 제 1 탄소질 층 상에 형성된 제 2 탄소질 층을 포함하며,
상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 서로 다른 물성을 갖는,
보호막이 구비된 종자정.
Seed crystals of silicon carbide (SiC) single crystals, and
And a protective film formed on the rear surface of the seed layer,
Here,
A first carbonaceous layer in contact with the seed-defining rear surface, and
And a second carbonaceous layer formed on the first carbonaceous layer,
Wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer have different physical properties,
Seeds with protective coating.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 탄소질 층과 상기 제 2 탄소질 층은 바인더 수지 및 필러를 포함하는 조성물이 탄화 내지 흑연화된 것이고,
이때 상기 제 2 탄소질 층이 상기 제 1 탄소질 층에 비해 더 큰 두께와 더 많은 양의 필러를 갖는, 보호막이 구비된 종자정.
14. The method of claim 13,
Wherein the first carbonaceous layer and the second carbonaceous layer are formed by carbonizing or graphitizing a composition comprising a binder resin and a filler,
Wherein the second carbonaceous layer has a greater thickness and a greater amount of filler than the first carbonaceous layer.
제 14 항에 있어서,
상기 바인더 수지가 페놀 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 피치계 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴산 수지, 푸란계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합 수지이고,
상기 필러가 카본계 필러, 금속계 필러, 또는 이들의 복합 필러인, 보호막이 구비된 종자정. 15. The method of claim 14,
Wherein the binder resin is a phenol resin, a polyacrylonitrile resin, a pitch resin, a polyvinyl chloride resin, a polyacrylic resin, a furan resin, an epoxy resin,
Wherein the filler is a carbon-based filler, a metal-based filler, or a composite filler thereof.
KR1020170161520A 2016-12-20 2017-11-29 Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter KR102058870B1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170161520A KR102058870B1 (en) 2017-11-29 2017-11-29 Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter
JP2019533159A JP7011129B2 (en) 2016-12-20 2017-12-20 How to grow a large-diameter silicon carbide single crystal ingot
CN201780079360.7A CN110168147B (en) 2016-12-20 2017-12-20 Method for culturing large-diameter silicon carbide single crystal ingot
US16/470,849 US11339498B2 (en) 2016-12-20 2017-12-20 Method for growing single crystal silicon carbide ingot having large diameter
EP17882910.7A EP3561158A4 (en) 2016-12-20 2017-12-20 Method for growing single crystal silicon carbide ingot having large diameter
PCT/KR2017/015132 WO2018117645A2 (en) 2016-12-20 2017-12-20 Method for growing single crystal silicon carbide ingot having large diameter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170161520A KR102058870B1 (en) 2017-11-29 2017-11-29 Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190102776A Division KR102214314B1 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190062885A true KR20190062885A (en) 2019-06-07
KR102058870B1 KR102058870B1 (en) 2019-12-24

Family

ID=66849989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170161520A KR102058870B1 (en) 2016-12-20 2017-11-29 Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102058870B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019236A (en) * 2019-08-12 2021-02-22 에스케이씨 주식회사 Seed attachment method
EP3812485A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-28 SKC Co., Ltd. Adhesive layer for seed crystal, method for preparing a laminate using the same, and method for preparing a wafer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001114599A (en) 1999-10-15 2001-04-24 Denso Corp Method of and device for producing single crystal
KR20120022791A (en) * 2009-11-30 2012-03-12 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Method for producing monocrystal
KR20120121454A (en) * 2011-04-27 2012-11-06 엘지이노텍 주식회사 Seed holding apparatus and apparatus for fabricating ingot comprising the same
CN103603037A (en) * 2013-11-26 2014-02-26 河北同光晶体有限公司 Silicon carbide seed crystal bonding device
KR20150075220A (en) * 2013-12-24 2015-07-03 재단법인 포항산업과학연구원 Method for growing single crystal silicon carbide

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001114599A (en) 1999-10-15 2001-04-24 Denso Corp Method of and device for producing single crystal
KR20120022791A (en) * 2009-11-30 2012-03-12 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Method for producing monocrystal
KR20120121454A (en) * 2011-04-27 2012-11-06 엘지이노텍 주식회사 Seed holding apparatus and apparatus for fabricating ingot comprising the same
CN103603037A (en) * 2013-11-26 2014-02-26 河北同光晶体有限公司 Silicon carbide seed crystal bonding device
KR20150075220A (en) * 2013-12-24 2015-07-03 재단법인 포항산업과학연구원 Method for growing single crystal silicon carbide

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019236A (en) * 2019-08-12 2021-02-22 에스케이씨 주식회사 Seed attachment method
EP3812485A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-28 SKC Co., Ltd. Adhesive layer for seed crystal, method for preparing a laminate using the same, and method for preparing a wafer
US11447889B2 (en) 2019-10-22 2022-09-20 Senic Inc. Adhesive layer of seed crystal, method for preparing a laminate using the same, and method for preparing a wafer

Also Published As

Publication number Publication date
KR102058870B1 (en) 2019-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101809642B1 (en) Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter
JP7011129B2 (en) How to grow a large-diameter silicon carbide single crystal ingot
JP7044265B2 (en) A method for producing a seed crystal containing a protective film, a method for producing an ingot to which the protective film is applied, a method for attaching a seed crystal containing the protective film and a method for adhering the seed crystal.
JP4514339B2 (en) Method and apparatus for growing silicon carbide single crystal
JP5071406B2 (en) Composite bonding method of seed crystal for SiC single crystal growth by solution method
KR102058870B1 (en) Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter
KR102242438B1 (en) Seed attachment method
KR102549445B1 (en) SiC SEED CRYSTAL SUPPORT MEMBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
KR101538556B1 (en) Apparatus and method for large diameter single crystal growth using physical coupling
KR102214314B1 (en) Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter
KR102177759B1 (en) Seed attachment method
KR102323184B1 (en) Laminate, method of manufacturing a ingot and method of manufacturing a wafer
KR102102543B1 (en) Preparing method of seed with protective layer method for growing silicon carbide ingot, and seed with protective layer
KR102058873B1 (en) Method for growing silicon carbide single crystal ingot with large diameter
KR102109805B1 (en) Apparatus for growing silicon carbide single crystal ingot
JP2006347868A (en) Apparatus and method of fixing seed crystal
TWI725840B (en) Adhesive layer of seed crystal, method of manufacturing a laminate applied the same and method of manufacturing a wafer
KR20140087342A (en) Seed holder adhesion method, and growing nethod for single crystal using seed holder
JP2011057468A (en) Crucible, method for producing aluminum nitride single crystal, and aluminum nitride single crystal
JPH10291896A (en) Inner shield for apparatus for pulling up single crystal
KR20130072012A (en) Sintered body and method for the same

Legal Events

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