KR20230151794A - 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법 - Google Patents

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군산대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법에 관한 것이다.
본 발명의 갈륨비소 단결정 성장장치는, 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖고, 2 내지 5℃/cm의 온도구배를 갖는 제1 구역, 제1 구역의 상부에 위치하고 1.5 내지 4℃/cm의 온도구배를 갖는 제2 구역, 제2 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제3 구역 및 제3 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제4 구역을 포함한다.

Description

갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법{GaAs SINGLE CRYSTAL GROWTH APPARATUS AND GROWTH METHOD}
본 발명은 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 성장구간에 따라 온도구배와 성장속도를 적절한 수치로 제어하여, 고액계면이 평탄하고 결함이 적은 고품위의 갈륨비소 단결정을 성장시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
갈륨비소(GaAs) 기판은 화합물 반도체로서 실리콘(Si) 반도체보다 탁월한 특성으로 인해 인공 위성 및 군사용 등 특수 용도로만 사용되었으나, 단일 원소 반도체인 Si, Ge 반도체가 갖고 있지 않은 발광 및 수광 특성을 지니고 있어서 광소자 및 광센서로 활용이 가능하며, LD, LED, 레이저 다이오드, 태양전지 등의 생산에 활용되고 있다.
갈륨비소(GaAs) 기판은 전자 이동 속도가 빠르고 고주파 특성이 있어서 고속 동작 소자, 이동 및 위성 통신으로 활용될 수 있다.
갈륨비소 단결정 잉곳 성장방법에는 쵸크랄스키(Czochralski: CZ) 성장방법, 액상밀봉-쵸크랄스키(Liquid Encapsulated Czochralski: LEC) 성장방법, 수직온도구배(Vertical Gradient Freeze: VGF) 성장방법, 수평온도구배(Horizontal Gradient Freeze: HGF) 성장방법 등이 있다.
과거에는 생산 수율 및 대구경화의 장점으로 인하여 LEC법에 의한 단결정 성장이 주류를 이루었으나, 현재는 VGF법이 주류를 이루고 있다. 그 이유는 수직온도구배 성장방법이 저결함 밀도 및 낮은 스트레스로 인해 제품 수명이 오래갈 수 있는 장점이 있기 때문이다.
다만 수직온도구배 성장방법의 4인치 이상 대구경 성장 공정에서는 쌍정(twin) 및 다결정(poly crystal) 등의 결함 발생률 상승의 문제가 있다. 응고과정에서 형성되는 고체-액체 계면이 오목하거나 볼록하면 성장되는 방향과 열팽창되는 부분의 차이로 인해서 결함이 발생된다.
갈륨비소 단결정의 품질을 향상하기 위해서는 수직온도구배 성장방법에서의 고액계면의 평탄화를 위한 공정 제어가 필요하다.
본 발명은 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 성장구간에 따라 온도구배와 성장속도를 적절한 수치로 제어하여, 고액계면이 평탄하고 결함이 적은 고품위의 갈륨비소 단결정을 성장시키는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치는, 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖고, 2 내지 5℃/cm의 온도구배를 갖는 제1 구역, 제1 구역의 상부에 위치하고 1.5 내지 4℃/cm의 온도구배를 갖는 제2 구역, 제2 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제3 구역 및 제3 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제4 구역을 포함한다.
제2 구역의 온도구배는 상기 제1 구역의 온도구배보다 작고, 제3 구역의 온도구배는 상기 제2 구역의 온도구배보다 작고, 제4 구역의 온도구배 및 제3 구역의 온도구배는 같을 수 있다.
제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1 내지 1.7mm/hr이고, 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1.7 내지 2.5mm/hr이고, 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 2.5 내지 3.5mm/hr이고, 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1 내지 1.7mm/hr일 수 있다.
제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도 및 상기 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 동일한 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 구역의 온도구배는 3℃/cm이고, 제2 구역의 온도구배는 2.5℃/cm이고, 제3 구역 및 제4 구역의 온도구배는 2℃/cm일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1.4mm/hr이고, 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 2mm/hr이고, 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 3mm/hr이고, 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1.4mm/hr일 수 있다.
갈륨비소 단결정 성장장치는 도가니 및 히터를 포함하고, 히터는 복수개가 수직으로 배열된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장방법은, 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖는 갈륨비소 단결정 성장장치의 하단부에 위치하는 제1 구역의 온도구배를 2 내지 5℃/cm로 제어하는 단계; 제1 구역의 상부에 위치하는 제2 구역의 온도구배를 1.5 내지 4℃/cm로 제어하는 단계; 제2 구역의 상부에 위치하는 제3 구역의 온도구배를 1 내지 3℃/cm로 제어하는 단계; 및 제3 구역의 상부에 위치하는 제4 구역의 온도구배를 1 내지 3℃/cm로 제어하는 단계를 포함한다.
보다 구체적으로, 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1 내지 1.7mm/hr로 제어하는 단계; 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1.7 내지 2.5mm/hr로 제어하는 단계; 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 2.5 내지 3.5mm/hr로 제어하는 단계; 및 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1 내지 1.7mm/hr로 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법에 의해 제조된 갈륨비소 단결정 잉곳은 구역별 온도구배 및 성장속도의 제어에 의해 고액계면이 평탄하고 쌍정(twin) 및 다결정(poly crystal) 등의 결함이 적어 품질이 좋다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법의 구역별 온도구배 및 성장속도의 제어에 의해 4인치 이상의 대구경화가 가능하다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치 및 성장방법은 최적의 성장속도를 제어하여 공정시간을 단축할 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치의 온도구배 및 성장속도의 변화를 주어야하는 제1 구역 내지 제4 구역을 표현한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치에서의 온도구배 및 성장속도 변화에 따른 부위별 표면 형상을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치의 모식도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 갈륨비소(GaAs) 단결정 성장장치는, 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖는다. 보다 구체적으로 수직온도구배 냉각법(Vertical Gradient Freeze: VGF)을 이용하는 갈륨비소 단결정 성장장치이다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치는 성장구간별로 온도구배 및 성장속도 중 어느 하나 이상을 제어하여 고품위의 갈륨비소 단결정을 성장시킬 수 있다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치는 갈륨비소 단결정이 성장할 때의 성장변수인 온도구배와 성장속도를 성장 구간별로 적절하게 변화시킨다. 이로써 고상-액상의 계면의 형상이 평탄하게 되고, 열응력이 감소되어 고품위 갈륨비소 단결정을 얻을 수 있게 될 수 있다.
먼저, 단결정 성장에 영향을 주는 두가지 요소와 결정성과의 관계를 구체적으로 서술한다.
첫째로 온도구배와 결정성의 관계이다. 온도구배가 크면 고상-액상 계면에서 열응력을 크게 받으므로 전위 밀도가 커지지만 고상-액상 계면의 형상을 평탄하게 만들어준다. 온도구배가 작으면 열응력이 작아져서 전위 밀도는 감소하나 고상-액상 계면의 형상이 오목하여(concave) 쌍정(twin)이나 다결정(poly crystal) 등의 결함 발생을 초래할 수 있다.
둘째로 단결정 성장속도와 결정성의 관계이다. 성장속도는 계면의 안정성을 유지하는 중요한 요소로서 성장속도가 온도구배에 비해 너무 크면 과냉각(supercooling) 층이 두꺼워져 계면이 불안하며 전위 밀도가 증가하는 경향을 가진다.
결정성에 영향을 주는 이러한 온도구배와 성장속도의 적절한 이론적 관계는 하기와 같은 관계식 1로 정의된다.
[관계식 1]
여기서 △Hv는 갈륨비소(GaAs)의 응고 잠열(3.87KJ/cm3)이고, KS는 고상의 열전도율(0.062W/cm·deg)이고, KL은 액상의 열전도율((0.5+0.2)KL 또는 (0.5-0.2)KL)이고, dTS/dx 및 dTL/dx는 온도 기울기이며, 둘은 거의 같다고 가정하고 계산한다.
따라서 하기와 같이 정의된다.
위의 식을 실제 공정에 적용하기에는 매우 긴 공정 시간이 소요되므로 본 발명의 발명자는 실험 데이터를 이용하여 계산식에 비해 6배 내지 10배 정도의 성장속도를 적용하여 공정에 사용하였다.
본 발명의 발명자는 위와 같은 단결정 요소(factor)들을 이용하여 각 구역별 특성에 따라 적절한 온도구배와 성장속도를 적용하여 고품위 단결정을 얻어냈다.
이에 따른 본 발명의 갈륨비소 단결정 성장장치는, 2 내지 5℃/cm의 온도구배를 갖는 제1 구역, 제1 구역의 상부에 위치하고 1.5 내지 4℃/cm의 온도구배를 갖는 제2 구역, 제2 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제3 구역 및 제3 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제4 구역을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치의 온도구배 및 성장속도의 변화를 주어야하는 제1 구역 내지 제4 구역을 표현한 모식도이다.
도 1을 참고하여 각 구역의 온도구배 및 성장속도를 설명하면 하기와 같다.
제1 구역
제1 구역의 도가니는 144℃의 콘 형태의 도가니(cone crucible)을 이용할 수 있다. 이 구역에서는 고액계면 형상의 불안정성으로 인하여 쌍정(twin)이나 다결정(poly crystal) 등의 결함 생성의 빈도가 높을 수 있다. 이러한 결함을 억제하려면 고액계면 형상을 보다 평탄하게 해야 한다. 이를 위해 큰 온도구배와 이에 대한 이론적 계산 식에 근거하여 열응력을 최소화하면서도 계면을 평탄하게 유지할 수 있는 성장속도를 주어 성장시킨다.
제1 구역의 온도구배는 2 내지 5℃/cm이다. 보다 구체적으로 제1 구역의 온도구배는 2.5 내지 4℃/cm일 수 있다. 더욱 구체적으로 제1 구역의 온도구배는 3℃/cm일 수 있다. 제1 구역의 온도구배가 너무 크면 고액계면이 평탄하지 못해 쌍정이나 다결정 등의 결함이 많이 발생하여 갈륨비소 단결정 잉곳의 품질이 떨어질 수 있다.
제1 구역의 성장속도는 1 내지 1.7mm/hr일 수 있다. 보다 구체적으로 제1 구역의 성장속도는 1.2 내지 1.6mm/hr일 수 있다. 더욱 구체적으로 제1 구역의 성장속도는 1.4mm/hr일 수 있다.
제2 구역
갈륨비소 잉곳(ingot)의 콘(cone) 성장구간을 지나 몸체(body)의 성장시에는 콘(cone) 부위에 비해 쌍정(twin)의 발생 빈도가 현격히 낮아진다. 따라서 성장속도를 증가하여 공정시간을 대폭 감소시킬 수 있다. 하지만 이러한 성장 속도가 큰 폭으로 변화되면 고액계면 형상의 불균형을 가져와 다결정(poly crystal)의 생성이나 열응력에 의한 전위 밀도의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 열응력을 최소화하면서 공정시간을 단축하기위해 제1 구역과 제3 구역의 중간 정도의 성장속도에 제1 구역과 동일하거나 작은 온도구배를 적용하여 공정을 진행시킬 수 있다.
제2 구역의 온도구배는 1.5 내지 4℃/cm이다. 보다 구체적으로 제2 구역의 온도구배는 2 내지 3℃/cm일 수 있다. 더욱 구체적으로 제2 구역의 온도구배는 2.5℃/cm일 수 있다. 제2 구역의 온도구배가 너무 크면 고액계면이 평탄하지 못해 쌍정이나 다결정 등의 결함이 많이 발생하여 갈륨비소 단결정 잉곳의 품질이 떨어질 수 있다.
제2 구역의 온도구배는 제1 구역의 온도구배보다 작을 수 있다.
제2 구역의 성장속도는 1.7 내지 2.5mm/hr일 수 있다. 보다 구체적으로 제2 구역의 성장속도는 1.9 내지 2.3mm/hr일 수 있다. 더욱 구체적으로 제2 구역의 성장속도는 2mm/hr일 수 있다.
제3 구역
제3 구역에서는 성장속도를 콘(cone) 부위에 2 내지 3배 정도 증가시킬 수 있다. 이에 따라 고액계면 형상이 볼록(convex)해지므로 이를 평탄하게 하면서 전위 밀도를 낮추기 위해 콘을 형성시키는 부분보다 작은 온도구배를 적용할 수 있다.
제3 구역의 온도구배는 1 내지 3℃/cm이다. 보다 구체적으로 제3 구역의 온도구배는 1.5 내지 2.5℃/cm일 수 있다. 더욱 구체적으로 제3 구역의 온도구배는 2℃/cm일 수 있다. 제3 구역의 온도구배가 너무 크면 고액계면이 평탄하지 못해 쌍정이나 다결정 등의 결함이 많이 발생하여 갈륨비소 단결정 잉곳의 품질이 떨어질 수 있다.
제3 구역의 온도구배는 제2 구역의 온도구배보다 작을 수 있다.
제3 구역의 성장속도는 2.5 내지 3.5mm/hr일 수 있다. 보다 구체적으로 제3 구역의 성장속도는 2.8 내지 3.3mm/hr일 수 있다. 더욱 구체적으로 제3 구역의 성장속도는 3mm/hr일 수 있다.
제4 구역
단결정의 성장이 마무리되는 부분으로서 선단효과(end effect)가 발생하므로 성장속도가 빠르면 이 구역에서는 큰 열응력이 발생하므로 전위 밀도가 증가한다. 이를 억제하기위해 이 구역에서는 작은 성장속도를 이용하며 이에 대한 온도구배는 작아진 온도구배를 그대로 적용하여 진행시킬 수 있다.
제4 구역의 온도구배는 1 내지 3℃/cm이다. 보다 구체적으로 제4 구역의 온도구배는 1.5 내지 2.5℃/cm일 수 있다. 더욱 구체적으로 제4 구역의 온도구배는 2℃/cm일 수 있다. 제4 구역의 온도구배가 너무 크면 고액계면이 평탄하지 못해 쌍정이나 다결정 등의 결함이 많이 발생하여 갈륨비소 단결정 잉곳의 품질이 떨어질 수 있다.
제4 구역의 온도구배는 제3 구역의 온도구배와 동일할 수 있다.
제4 구역의 성장속도는 1 내지 1.7mm/hr일 수 있다. 보다 구체적으로 제4 구역의 성장속도는 1.2 내지 1.6mm/hr일 수 있다. 더욱 구체적으로 제4 구역의 성장속도는 1.4mm/hr일 수 있다. 제4 구역의 성장속도는 제1 구역의 성장속도와 동일할 수 있다.
한편 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치에서의 온도구배 및 성장속도 변화에 따른 부위별 표면 형상을 나타낸 모식도이다.
도 2에서 점선은 제1 구역 내지 제4 구역 모두 같은 온도구배, 성장속도를 적용한 상태의 고액계면 형상이고, 실선은 본 발명의 갈륨비소 단결정 성장장치에 따라 제1 구역 내지 제4 구역의 온도구배 및 성장속도를 변화시켰을 때의 고액계면 형상이다. 도 2에 따르면 본 발명의 일 실시예와 같이 구역을 나누어 온도구배 및 성장속도를 제어하면 고액계면이 그렇지 않은 경우보다 평탄하다는 것을 알 수 있다.
한편 도 3은 본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치의 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치는 도가니(10) 및 히터(20)를 포함한다.
도가니(10)는 제1 구역 내지 제4 구역으로 온도구배와 성장속도가 제어되는 곳이며, 원재료인 다결정 상태의 갈륨비소 덩어리들을 용해하고 단결정으로 응고시켜 성장시키는 곳이다.
도가니(10) 내부 직경은 4인치 이상일 수 있다. 따라서 도가니에서 성장하는 갈륨비소 단결정 잉곳의 직경은 4인치 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로 도가니 내부 직경 및 잉곳의 직경은 6인치 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장장치의 온도구배 및 성장속도 제어로 4인치 이상의 대구경의 단결정을 성장시킬 수 있다.
도 3에서의 히터(20)는 실제로 바깥 방향으로 나와있는 것이 아니며, 보기 쉽게 단면을 잘라 보여준 것이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 히터는 복수개가 수직으로 배열된 것일 수 있다. 보다 구체적으로 히터의 개수는 8개일 수 있다. 복수개의 히터(20)는 각 구역의 온도구배 및 성장속도를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장방법은 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖는 갈륨비소 단결정 성장장치의 하단부에 위치하는 제1 구역의 온도구배를 2 내지 5℃/cm로 제어하는 단계; 제1 구역의 상부에 위치하는 제2 구역의 온도구배를 1.5 내지 4℃/cm로 제어하는 단계; 제2 구역의 상부에 위치하는 제3 구역의 온도구배를 1 내지 3℃/cm로 제어하는 단계; 및 제3 구역의 상부에 위치하는 제4 구역의 온도구배를 1 내지 3℃/cm로 제어하는 단계를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1 내지 1.7mm/hr로 제어하는 단계; 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1.7 내지 2.5mm/hr로 제어하는 단계; 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 2.5 내지 3.5mm/hr로 제어하는 단계; 및 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1 내지 1.7mm/hr로 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
각 구역에서의 온도구배 및 성장속도의 수치범위는 성장장치 부분에서 설명하였으므로 생략한다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장방법에 의해 성장된 갈륨비소 단결정 잉곳의 직경은 4인치 이상일 수 있다. 잉곳의 캐리어 농도는 1.0x1018cc/cm2 이상일 수 있다. 잉곳의 EPD(Etched Pit Density)는 1000개 이하일 수 있다. 잉곳의 길이는 150mm 이상일 수 있다. 잉곳의 모빌리티는 40001/cm2·Vs 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 갈륨비소 단결정 성장방법에 의해 성장된 갈륨비소 단결정 잉곳은 광디바이스, 태양전지, RF 소자, 마이크로 LED 등에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예
제1 구역에서는 3℃/cm 온도구배를 갖도록 하였으며 그에 상응하는 성장속도는 약 2.8mm/hr이나 이에 1/2로 낮추어서 1.4mm/hr로 제어하였다. 이러한 성장속도에서도 고액계면은 평탄하게 유지되었고, 열응력은 감소되어 이 구역에서 고품위 단결정을 얻을 수 있었다.
제2 구역에서는 2mm/hr로 성장속도를 증가하였으며 고액계면의 형상이 계속 볼록(convex)해지는 것을 막기위해 평탄화를 위해 온도구배를 2.5℃/cm로 감소시켜주었다.
제3 구역에서는 성장속도를 3mm/hr로 증가시켰고 온도구배를 다시 2℃/cm로 감소시켜 잉곳(ingot) 뒷부분의 열응력 발생을 최소화시켰다.
제4 구역에서는 온도구배를 2℃/cm로 유지하며 성장속도를 제1 구역과 동일한 속도로 최소화하여 선단효과(end effect)로 인한 열응력을 최소화하였다.
그 결과 도 2와 같이 구역별로 온도구배 및 성장속도를 제어하지 않은 경우(점선)보다 고액계면이 평탄(실선)하며 갈륨비소 단결정의 결함이 적다는 것을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 : 도가니 20 : 히터

Claims (9)

  1. 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖는 갈륨비소 단결정 성장장치에 있어서,
    2 내지 5℃/cm의 온도구배를 갖는 제1 구역,
    상기 제1 구역의 상부에 위치하고 1.5 내지 4℃/cm의 온도구배를 갖는 제2 구역,
    상기 제2 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제3 구역 및
    상기 제3 구역의 상부에 위치하고 1 내지 3℃/cm의 온도구배를 갖는 제4 구역을 포함하는 갈륨비소 단결정 성장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구역의 온도구배는 상기 제1 구역의 온도구배보다 작고,
    상기 제3 구역의 온도구배는 상기 제2 구역의 온도구배보다 작고,
    상기 제4 구역의 온도구배 및 상기 제3 구역의 온도구배는 같은,
    갈륨비소 단결정 성장장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1 내지 1.7mm/hr이고,
    상기 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1.7 내지 2.5mm/hr이고,
    상기 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 2.5 내지 3.5mm/hr이고,
    상기 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1 내지 1.7mm/hr인,
    갈륨비소 단결정 성장장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도 및 상기 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 동일한 것인
    갈륨비소 단결정 성장장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구역의 온도구배는 3℃/cm이고,
    상기 제2 구역의 온도구배는 2.5℃/cm이고,
    상기 제3 구역 및 제4 구역의 온도구배는 2℃/cm인,
    갈륨비소 단결정 성장장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1.4mm/hr이고,
    상기 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 2mm/hr이고,
    상기 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 3mm/hr이고,
    상기 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도는 1.4mm/hr인,
    갈륨비소 단결정 성장장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 갈륨비소 단결정 성장장치는 도가니 및 히터를 포함하고,
    상기 히터는 복수개가 수직으로 배열된 것인,
    갈륨비소 단결정 성장장치.
  8. 하부에서 상부로 갈수록 온도가 높아지는 수직방향의 온도구배를 갖는 갈륨비소 단결정 성장장치의 하단부에 위치하는 제1 구역의 온도구배를 2 내지 5℃/cm로 제어하는 단계;
    상기 제1 구역의 상부에 위치하는 제2 구역의 온도구배를 1.5 내지 4℃/cm로 제어하는 단계;
    상기 제2 구역의 상부에 위치하는 제3 구역의 온도구배를 1 내지 3℃/cm로 제어하는 단계; 및
    상기 제3 구역의 상부에 위치하는 제4 구역의 온도구배를 1 내지 3℃/cm로 제어하는 단계;
    를 포함하는 갈륨비소 단결정 성장방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1 내지 1.7mm/hr로 제어하는 단계;
    상기 제2 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1.7 내지 2.5mm/hr로 제어하는 단계;
    상기 제3 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 2.5 내지 3.5mm/hr로 제어하는 단계; 및
    상기 제4 구역의 갈륨비소 단결정 성장속도를 1 내지 1.7mm/hr로 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 갈륨비소 단결정 성장방법.
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