KR20200010711A - 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법 - Google Patents

탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200010711A
KR20200010711A KR1020180085013A KR20180085013A KR20200010711A KR 20200010711 A KR20200010711 A KR 20200010711A KR 1020180085013 A KR1020180085013 A KR 1020180085013A KR 20180085013 A KR20180085013 A KR 20180085013A KR 20200010711 A KR20200010711 A KR 20200010711A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon carbide
carbide single
crucible
single crystal
seed crystal
Prior art date
Application number
KR1020180085013A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102107626B1 (ko
Inventor
은태희
전명철
이승석
여임규
김장열
서한석
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
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 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020180085013A priority Critical patent/KR102107626B1/ko
Publication of KR20200010711A publication Critical patent/KR20200010711A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102107626B1 publication Critical patent/KR102107626B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating

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

탄화규소 단결정 성장 장치는 하부 공간에 대응하는 저부에 종자정이 안착되는 도가니, 상기 도가니의 상부 공간의 중앙 공간을 둘러싸는 분말 받침대, 상기 도가니를 둘러싸는 단열재, 상기 단열재의 외부에 위치하는 가열부, 및 상기 도가니의 상기 상부 공간과 상기 하부 공간 사이에 위치하며 상기 종자정과 중첩하는 다공성 흑연판을 포함한다.

Description

탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법{APPARATUS FOR GROWING SILICON CARBIDE SINGLE CRYATAL AND METHOD FOR GROWING SILICON CARBIDE SINGLE CRYATAL}
본 기재는 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 탄화규소 단결정 성장 장치는 탄화규소 분말을 승화시켜 종자정에 탄화규소 단결정을 성장시키는 장치이다.
최근, 열팽창률에 따른 불량 해결을 위해 종자정을 도가니의 저부에 안착시킨 역승화법(Reverse Physical Vapor Transport)을 이용한 탄화규소 단결정 성장 장치가 이용되었다.
그런데, 이러한 종래의 탄화규소 단결정 성장 장치는 단결정 성장 시 도가니 내부의 상측으로부터 종자정으로 이동하는 다량의 복사열로 인해 종자정의 중앙 영역의 온도가 종자정의 테두리 영역의 온도 대비 높음으로써, 역승화된 탄화규소가 종자정의 테두리 영역부터 성장하기 때문에, 종자정 상에 중앙이 오목한 컨케이브(concave) 타입의 탄화규소 단결정이 성장되는 문제점이 있다.
일 실시예는, 도가니의 상측으로부터 종자정으로 이동하는 복사열의 적어도 일부를 차단함으로써, 종자정 상에 중앙이 볼록한 컨벡스(convex) 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법을 제공하고자 한다.
또한, 대면적 및 고품질의 탄화규소 단결정을 성장시키는 동시에, 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시킨 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법을 제공하고자 한다.
일 측면은 내부에 위치하는 상부 공간 및 하부 공간을 포함하며, 상기 하부 공간에 대응하는 저부에 종자정이 안착되는 도가니, 상기 도가니의 상기 상부 공간에 위치하여 탄화규소 분말이 장입되며, 상기 종자정의 중앙 영역과 대응하는 상기 상부 공간의 중앙 공간을 둘러싸는 분말 받침대, 상기 도가니를 둘러싸며, 상기 상부 공간의 상기 중앙 공간과 대응하는 개구부들을 포함하는 단열재, 상기 단열재의 외부에 위치하며, 상기 도가니를 가열하는 가열부, 및 상기 도가니의 상기 상부 공간과 상기 하부 공간 사이에 위치하며, 상기 종자정과 중첩하는 다공성 흑연판을 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치를 제공한다.
상기 종자정의 상기 중앙 영역의 온도는 상기 종자정의 상기 중앙 영역을 둘러싸는 상기 종자정의 테두리 영역의 온도 대비 낮을 수 있다.
상기 다공성 흑연판은 개기공(open pore) 구조를 가질 수 있다.
상기 다공성 흑연판의 기공률은 10% 이상일 수 있다.
상기 도가니를 수용하는 석영관을 더 포함하며, 상기 가열부는 상기 석영관 외부에 위치할 수 있다.
상기 단열재의 상기 개구부들은, 상기 도가니의 상기 상부 공간의 상기 중앙 공간과 대응하여 상기 도가니의 상측 외부 표면을 노출하는 제1 개구부, 및 상기 종자정의 상기 중앙 영역과 대응하여 상기 도가니의 하측 외부 표면을 노출하는 제2 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 일 측면은 상술한 탄화규소 단결정 성장 장치의 상기 분말 받침대에 상기 탄화규소 분말을 장입하고, 상기 도가니의 상기 저부에 상기 종자정을 안착하는 단계, 상기 도가니를 가열하는 단계, 상기 상부 공간으로부터 상기 하부 공간으로 이동하는 복사열의 적어도 일부를 상기 다공성 흑연판으로 차단하는 단계, 및 상기 종자정의 표면에 중앙이 볼록한 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 방법을 제공한다.
상기 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계는 상기 종자정의 상기 중앙 영역의 온도가 상기 종자정의 상기 중앙 영역을 둘러싸는 상기 종자정의 테두리 영역의 온도 대비 낮도록 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도가니의 상측으로부터 종자정으로 이동하는 복사열의 적어도 일부를 차단함으로써, 종자정 상에 중앙이 볼록한 컨벡스(convex) 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법이 제공된다.
또한, 대면적 및 고품질의 탄화규소 단결정을 성장시키는 동시에, 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시킨 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 효과 및 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법의 효과를 확인한 실험을 설명하기 위한 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치를 설명한다.
일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치는 역승화법(Reverse Physical Vapor Transport)을 이용한 탄화규소 단결정 성장 장치이나, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치(1000)는 탄화규소 분말(20)을 역승화하여 종자정(10) 상에 탄화규소 단결정으로 성장시킨다. 탄화규소 단결정 성장 장치(1000)는 도가니(100), 분말 받침대(200), 단열재(300), 가열부(400), 석영관(500), 및 다공성 흑연판(600)을 포함한다.
도가니(100)는 내부에 위치하는 상부 공간(110) 및 하부 공간(120)을 포함한다.
상부 공간(110)의 중앙 공간을 둘러싸도록 분말 받침대(200)가 위치한다. 상부 공간(110)은 탄화규소 분말(20)이 장입된 분말 받침대(200)가 위치하는 공간이다. 상부 공간(110)의 중앙 공간은 하부 공간(120)에 위치하는 종자정(10)의 중앙 영역과 대응한다. 상부 공간(110)은 하부 공간(120) 대비 넓은 부피를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
하부 공간(120)은 상부 공간(110)의 하측에 위치한다. 하부 공간(120)은 종자정(10)이 안착되는 저부와 경사진 측벽에 의해 정의될 수 있다. 하부 공간(120)은 종자정(10)이 위치하는 공간이다. 종자정(10)은 도가니(100)의 저부에 부착되지 않고 단순히 놓여진다. 이로 인해, 도가니(100)와 종자정(10) 사이의 열팽창계수 차이에 의해 종자정(10)이 구조적으로 변형되는 것이 억제된다.
분말 받침대(200)는 탄화규소 분말(20)을 저장한다. 분말 받침대(200)에는 탄화규소 분말(20)이 장입된다. 분말 받침대(200)는 도가니(100)의 상부 공간(110)에 위치한다. 분말 받침대(200)는 종자정(10)의 중앙 영역과 대응하는 상부 공간(110)의 중앙 공간을 둘러싼다.
분말 받침대(200)는 상부가 오픈(open)된 구조를 가질 수 있다. 분말 받침대(200)에 장입된 탄화규소 분말(20)이 Si, Si2C, 및 SiC2 등을 포함하는 탄화규소 가스로 승화될 경우, 분말 받침대(200)의 상부로부터 도가니(100)의 상부 공간(110)의 중앙 공간과 다공성 흑연판(600)을 거쳐 하부 공간(120)에 위치하는 종자정(10) 상으로 이동할 수 있다. 종자정(10) 상으로 이동한 탄화규소 가스는 탄화규소 단결정으로 성장할 수 있다.
단열재(300)는 도가니(100)를 둘러싸며, 도가니(100)의 상부 공간(110)의 중앙 공간과 대응하는 개구부들을 포함한다. 단열재(300)는 도가니(100)의 상부 공간(110)의 중앙 공간과 대응하여 도가니(100)의 상측 외부 표면을 노출하는 제1 개구부(310) 및 종자정(10)의 중앙 영역과 대응하여 도가니(100)의 하측 외부 표면을 노출하는 제2 개구부(320)를 포함한다.
가열부(400)는 단열재(300)의 외부인 석영관(500)의 외부에 위치하며, 석영관(500) 및 단열재(300)에 둘러싸인 도가니(100)를 가열한다.
석영관(500)은 도가니(100) 및 단열재(300)를 수용한다. 석영관(500)의 외부에는 가열부(400)가 위치한다.
다공성 흑연판(600)은 도가니(100)의 상부 공간(110)과 하부 공간(120) 사이에 위치한다. 다공성 흑연판(600)은 종자정(10)을 커버하며, 종자정(10)과 완전히 중첩한다. 다공성 흑연판(600)은 상부 공간(110)으로부터 하부 공간(120)으로 통하는 복사열의 적어도 일부를 차단한다. 다공성 흑연판(600)은 도가니(100)의 상부로부터 상부 공간(110)을 통하는 제1 복사열(RH1)의 적어도 일부를 차단하여 제1 복사열(RH1) 대비 낮은 제2 복사열(RH2)이 하부 공간(120)을 통해 종자정(10)의 중앙 영역으로 전달되도록 제어한다.
다공성 흑연판(600)은 개기공(open pore) 구조를 가지며, 탄화규소 분말(20)로부터 승화된 탄화규소 가스는 상부 공간(110)으로부터 다공성 흑연판(600)의 개기공을 통해 하부 공간(120)의 종자정(10) 상으로 이동한다.
다공성 흑연판(600)의 기공률은 10% 이상이다. 일례로, 다공성 흑연판(600)의 기공률은 10% 내지 90%일 수 있다. 상부 공간(110)으로부터 하부 공간(120)으로 이동하는 제1 복사열(RH1)의 차단량 및 상부 공간(110)으로부터 하부 공간(120)으로 이동하는 탄화규소 분말(20)로부터 승화된 탄화규소 가스의 이동량을 제어하기 위해 다공성 흑연판(600)의 기공률 및 다공성 흑연판(600)의 두께를 조절할 수 있다.
다공성 흑연판(600)이 상부 공간(110)으로부터 하부 공간(120)으로 이동하는 제1 복사열(RH1)의 적어도 일부를 차단함으로써, 제1 복사열(RH1) 대비 낮은 제2 복사열(RH2)이 하부 공간(120)의 종자정(10)의 중앙 영역으로 전달되기 때문에, 종자정(10)의 중앙 영역의 온도(Tc)는 종자정(10)의 중앙 영역을 둘러싸는 종자정(10)의 테두리 영역의 온도(Te) 대비 낮다. 이와 같이, 종자정(10)의 온도구배(Tc < Te)에 따라 종자정(10)의 테두리 영역 대비 중앙 영역에서 탄화규소 단결정 성장 속도가 향상되기 때문에, 종자정(10) 상에 중앙이 볼록한 컨벡스(convex) 타입의 탄화규소 단결정이 성장된다.
즉, 도가니(100)의 상측으로부터 종자정(10)으로 이동하는 복사열의 적어도 일부를 다공성 흑연판(600)을 이용해 차단함으로써, 종자정(10) 상에 중앙이 볼록한 컨벡스(convex) 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장 장치(1000)가 제공된다.
한편, 다공성 흑연판(600)이 상부 공간(110)과 하부 공간(120) 사이에 위치하지 않을 경우, 도가니(100)의 상부로부터의 제1 복사열(RH1)이 모두 종자정(10)의 중앙 영역으로 전달되기 때문에, 종자정(10)의 중앙 영역의 온도(Tc)가 종자정(10)의 테두리 영역의 온도(Te) 대비 높게 된다. 이 경우, 종자정(10)의 온도구배(Tc > Te)에 따라 종자정(10)의 중앙 영역 대비 테두리 영역에서 탄화규소 단결정 성장 속도가 향상되기 때문에, 종자정(10) 상에 중앙이 오목한 컨케이브(concave) 타입의 탄화규소 단결정이 성장된다. 중앙이 오목한 컨케이브 타입의 탄화규소 단결정은 중앙이 볼록한 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정 대비 대면적으로 형성되기 어려운 동시에 단결정 성장 시 중앙 부분에 불순물 등이 응집되어 고품질의 탄화규소 단결정으로 성장되기 어려운 문제점이 있다.
또한, 다공성 흑연판(600)이 상부 공간(110)과 하부 공간(120) 사이에 위치하지 않을 경우, 도가니(100)의 상부로부터의 제1 복사열(RH1)이 모두 종자정(10)의 중앙 영역으로 전달되기 때문에, 탄화규소 분말(20)이 장입된 분말 받침대(200)와 종자정(10) 사이의 온도 차이를 작게 만들어 탄화규소 단결정의 성장 속도를 저하시키는 문제점이 있다.
그러나, 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치(1000)는 상부 공간(110)과 하부 공간(120) 사이에 위치하는 다공성 흑연판(600)을 포함함으로써, 대면적 및 고품질의 탄화규소 단결정인 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 동시에, 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시킨다.
즉, 대면적 및 고품질인 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 동시에, 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시키는 탄화규소 단결정 성장 장치(1000)가 제공된다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법을 설명한다.
다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법은 상술한 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치를 이용하여 탄화규소 단결정을 성장시킨다.
도 2는 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3은 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 우선, 탄화규소 단결정 성장 장치의 분말 받침대(200)에 탄화규소 분말(20)을 장입하고, 도가니(100)의 저부에 종자정(10)을 안착한다(S100).
구체적으로, 도가니(100)의 내부의 상부 공간(110)에 위치하는 분말 받침대(200)에 탄화규소 분말(20)을 장입한다. 그리고 탄화규소로 이루어진 종자정(10)을 마련하고, 종자정(10)을 흑연 받침대 위에 단순히 놓고, 이를 도가니(100) 내부의 하부 공간(120)과 대응하는 저부에 안착한다.
다음, 도가니(100)를 가열한다(S200).
구체적으로, 가열부(400)를 이용해 도가니(100)를 가열한다. 1000℃ 미만의 온도와 진공 압력으로 2시간 내지 3시간 동안 도가니(100)를 가열하여 도가니(100)에 포함된 불순물을 제거한다. 이후, 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스를 주입하여 도가니(100) 내부 및 도가니(100)와 단열재(300) 사이에 남아있는 공기를 제거한다. 여기서, 불활성 가스를 이용한 퍼징(purging) 공정은 2회 내지 3회 반복할 수 있다.
이어서, 압력을 대기압으로 높인 후, 가열부(400)를 이용하여 도가니(100)를 2000℃ 내지 2300℃의 온도로 가열한다. 여기서, 대기압을 유지하는 이유는 결정 성장 초기에 원하지 않는 결정 다형의 발생을 방지하기 위한 것일 수 있다.
다음, 상부 공간(110)으로부터 하부 공간(120)으로 이동하는 복사열의 적어도 일부를 다공성 흑연판(600)으로 차단한다(S300).
구체적으로, 도가니(100)를 2000℃ 내지 2300℃의 온도로 가열할 때, 상부 공간(110)과 하부 공간(120) 사이에 위치하여 종자정(10)과 중첩하는 다공성 흑연판(600)을 이용해, 도가니(100)의 상부로부터 상부 공간(110)을 통하는 제1 복사열(RH1)의 적어도 일부를 차단하여 제1 복사열(RH1) 대비 낮은 제2 복사열(RH2)을 하부 공간(120)을 통해 종자정(10)의 중앙 영역으로 전달한다.
다음, 종자정(10)의 표면에 중앙이 볼록한 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시킨다(S400).
구체적으로, 먼저 대기압을 유지하며 탄화규소 분말(20)을 성장 온도까지 승온 시킨다. 그리고, 도가니(100) 내부를 1토르(torr) 내지 20토르(torr)로 감압하여 성장 압력으로 유지시키면서, 탄화규소 분말(20)을 승화시켜 종자정(10) 상에 탄화규소 단결정을 성장시킨다.
이때, 다공성 흑연판(600)이 상부 공간(110)으로부터 하부 공간(120)으로 이동하는 제1 복사열(RH1)의 적어도 일부를 차단하여, 종자정(10)의 중앙 영역의 온도(Tc)가 종자정(10)의 중앙 영역을 둘러싸는 종자정(10)의 테두리 영역의 온도(Te) 대비 낮기 때문에, 종자정(10)의 온도구배(Tc < Te)에 따라 종자정(10) 상에 중앙이 볼록한 컨벡스(convex) 타입의 탄화규소 단결정이 성장된다.
이상과 같이, 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법은, 상부 공간(110)과 하부 공간(120) 사이에 위치하는 다공성 흑연판(600)을 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치(1000)를 이용해 탄화규소 단결정을 성장시킴으로써, 대면적 및 고품질의 탄화규소 단결정인 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 동시에, 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시킨다.
즉, 대면적 및 고품질인 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 동시에, 탄화규소 단결정의 성장 속도를 향상시키는 탄화규소 단결정 성장 방법이 제공된다.
이하, 도 4를 참조하여 상술한 일 실시예에 따른 탄화규소 성장 장치의 효과 및 다른 실시예에 따른 탄화규소 성장 방법의 효과를 확인한 실험을 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 효과 및 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법의 효과를 확인한 실험을 설명하기 위한 사진이다.
도 4를 참조하면, 실험을 통하여 원료 분말과 종자정 사이에 다공성 흑연판을 삽입하지 않은 상태(종래 기술)와 삽입한 상태(발명 기술)에 따라 동일 조건에서 탄화규소 단결정 성장 실험하여 잉곳(ingot)을 얻었다.
종래 기술로 성장한 잉곳(SC2)은 발명 기술로 성장한 잉곳(SC1) 대비 탄화규소 단결정의 성장 속도(성장량)가 현저히 낮은 동시에 잉곳의 외곽 부분이 잉곳의 중심 부분보다 더 빨리 성장한 컨케이브(concave) 형태를 보이고 있다.
발명 기술로 성장한 잉곳(SC1)은 종래 기술로 성장한 잉곳(SC2) 대비 탄화규소 단결정의 성장 속도(성장량)의 급격히 향상된 동시에 잉곳의 중심 부분이 잉곳의 외곽 부분보다 더 빨리 성장한 컨벡스(convex) 형태를 보이고 있다.
즉, 실험을 통해 상술한 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 효과 및 다른 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법의 효과를 확인하였다.
본 이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도가니(100), 분말 받침대(200), 단열재(300), 가열부(400), 다공성 흑연판(600)

Claims (8)

  1. 내부에 위치하는 상부 공간 및 하부 공간을 포함하며, 상기 하부 공간에 대응하는 저부에 종자정이 안착되는 도가니;
    상기 도가니의 상기 상부 공간에 위치하여 탄화규소 분말이 장입되며, 상기 종자정의 중앙 영역과 대응하는 상기 상부 공간의 중앙 공간을 둘러싸는 분말 받침대;
    상기 도가니를 둘러싸며, 상기 상부 공간의 상기 중앙 공간과 대응하는 개구부들을 포함하는 단열재;
    상기 단열재의 외부에 위치하며, 상기 도가니를 가열하는 가열부; 및
    상기 도가니의 상기 상부 공간과 상기 하부 공간 사이에 위치하며, 상기 종자정과 중첩하는 다공성 흑연판
    을 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 종자정의 상기 중앙 영역의 온도는 상기 종자정의 상기 중앙 영역을 둘러싸는 상기 종자정의 테두리 영역의 온도 대비 낮은 탄화규소 단결정 성장 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 다공성 흑연판은 개기공(open pore) 구조를 가지는 탄화규소 단결정 성장 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 다공성 흑연판의 기공률은 10% 이상인 탄화규소 단결정 성장 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 도가니를 수용하는 석영관을 더 포함하며,
    상기 가열부는 상기 석영관 외부에 위치하는 탄화규소 단결정 성장 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 단열재의 상기 개구부들은,
    상기 도가니의 상기 상부 공간의 상기 중앙 공간과 대응하여 상기 도가니의 상측 외부 표면을 노출하는 제1 개구부; 및
    상기 종자정의 상기 중앙 영역과 대응하여 상기 도가니의 하측 외부 표면을 노출하는 제2 개구부
    를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 장치.
  7. 제1항에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 상기 분말 받침대에 상기 탄화규소 분말을 장입하고, 상기 도가니의 상기 저부에 상기 종자정을 안착하는 단계;
    상기 도가니를 가열하는 단계;
    상기 상부 공간으로부터 상기 하부 공간으로 이동하는 복사열의 적어도 일부를 상기 다공성 흑연판으로 차단하는 단계; 및
    상기 종자정의 표면에 중앙이 볼록한 컨벡스(convex) 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계
    를 포함하는 탄화규소 단결정 성장 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 컨벡스 타입의 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계는 상기 종자정의 상기 중앙 영역의 온도가 상기 종자정의 상기 중앙 영역을 둘러싸는 상기 종자정의 테두리 영역의 온도 대비 낮도록 수행하는 탄화규소 단결정 성장 방법.
KR1020180085013A 2018-07-20 2018-07-20 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법 KR102107626B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180085013A KR102107626B1 (ko) 2018-07-20 2018-07-20 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180085013A KR102107626B1 (ko) 2018-07-20 2018-07-20 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200010711A true KR20200010711A (ko) 2020-01-31
KR102107626B1 KR102107626B1 (ko) 2020-05-08

Family

ID=69369268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180085013A KR102107626B1 (ko) 2018-07-20 2018-07-20 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102107626B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112126975A (zh) * 2020-09-18 2020-12-25 山东国晶电子科技有限公司 碳化硅单晶生长装置
CN112877772A (zh) * 2021-01-13 2021-06-01 哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司 一种高效生长低应力碳化硅单晶体的方法
CN113337886A (zh) * 2021-06-04 2021-09-03 哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司 一种pvt法高质量体单晶生长热场装置及方法
CN112831840B (zh) * 2020-12-30 2022-05-10 湖南三安半导体有限责任公司 一种单晶生长装置
WO2023236025A1 (zh) * 2022-06-07 2023-12-14 眉山博雅新材料股份有限公司 一种晶体制备装置及晶体制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200368827Y1 (ko) * 2004-05-17 2004-12-03 구갑렬 승화법에 의한 탄화규소 단결정 성장시 사용되는 분리형 도가니 내피와 오목한 형상의 상부 도가니 뚜껑으로 이루어진 도가니
KR100798810B1 (ko) * 2006-02-27 2008-01-28 네오세미테크 주식회사 탄화규소 단결정 성장장치
KR20140126371A (ko) * 2012-04-20 2014-10-30 투-식스 인코포레이티드 대구경 고품질 ＳｉＣ 단결정, 방법 및 장치
KR101619610B1 (ko) * 2014-09-18 2016-05-11 주식회사 포스코 대구경 단결정 성장장치 및 성장방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200368827Y1 (ko) * 2004-05-17 2004-12-03 구갑렬 승화법에 의한 탄화규소 단결정 성장시 사용되는 분리형 도가니 내피와 오목한 형상의 상부 도가니 뚜껑으로 이루어진 도가니
KR100798810B1 (ko) * 2006-02-27 2008-01-28 네오세미테크 주식회사 탄화규소 단결정 성장장치
KR20140126371A (ko) * 2012-04-20 2014-10-30 투-식스 인코포레이티드 대구경 고품질 ＳｉＣ 단결정, 방법 및 장치
KR101619610B1 (ko) * 2014-09-18 2016-05-11 주식회사 포스코 대구경 단결정 성장장치 및 성장방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112126975A (zh) * 2020-09-18 2020-12-25 山东国晶电子科技有限公司 碳化硅单晶生长装置
CN112831840B (zh) * 2020-12-30 2022-05-10 湖南三安半导体有限责任公司 一种单晶生长装置
CN112877772A (zh) * 2021-01-13 2021-06-01 哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司 一种高效生长低应力碳化硅单晶体的方法
CN113337886A (zh) * 2021-06-04 2021-09-03 哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司 一种pvt法高质量体单晶生长热场装置及方法
WO2023236025A1 (zh) * 2022-06-07 2023-12-14 眉山博雅新材料股份有限公司 一种晶体制备装置及晶体制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102107626B1 (ko) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102107626B1 (ko) 탄화규소 단결정 성장 장치 및 탄화규소 단결정 성장 방법
JP3898278B2 (ja) 炭化ケイ素単結晶の製造方法及びその製造装置
KR20120082873A (ko) ＳｉＣ 단결정의 승화 성장
JP5560862B2 (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造装置
JPH11508531A (ja) Ｃｖｄによって目的物をエピタキシアル成長させる装置と方法
JPH11116399A (ja) 炭化タンタルのコーティング方法及びこの方法を用いて製造した単結晶製造装置
JP4108782B2 (ja) 核上に単結晶シリコンカーバイドを形成するための装置および方法
JP3419144B2 (ja) 単結晶成長装置
JP2000264795A (ja) 炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法
JP2001518706A (ja) インプランテーションによってドープされたシリコンカーバード半導体を熱的に回復させる方法
US6800136B2 (en) Axial gradient transport apparatus and process
JP4052678B2 (ja) 大形炭化珪素単結晶成長装置
JP2006298722A (ja) 単結晶炭化ケイ素基板の製造方法
JPH1045499A (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法およびそれに用いる種結晶
JP2008239480A (ja) 半導体結晶
JPH0637354B2 (ja) 炭化珪素単結晶成長方法および装置
JP3982022B2 (ja) 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置
KR102670425B1 (ko) 탄화규소 단결정의 제조방법 및 제조장치
JPH06183897A (ja) 炭化ケイ素単結晶の成長方法
JP3717562B2 (ja) 単結晶の製造方法
KR100906281B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 열실드 구조물 및 이를 이용한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치
JP3725700B2 (ja) 化合物単結晶の成長装置及び成長方法
JPH07237999A (ja) 炭化珪素単結晶の成長方法
JP2004284870A (ja) 窒化物単結晶の製造方法およびその製造装置
US20240052520A1 (en) System and method of producing monocrystalline layers on a substrate

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