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탄화 규소(Silicon Carbide)의 단결정 성장 방법 및 응용분야 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.13 no.6, 2010년, pp.64 - 74  

박종휘 (동의대 용합부품공학과) ,  이원재 (동의대 용합부품공학과)

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문제 정의

  • 이러한 SiC 발전 동향과 함께 우리 정부에서도 세계 시장 선점을 위한 10대 소재(WPM, World Premier Material)로 SiC를 선정했다. 2018년까지 1조2000억원을 투입해 900억달러 이상의 매출 효과를 거둔다는 목표이다. 이와 같이 국내외적으로 녹색성장과 에너지절감 등의 이유로 에너지가 절감되는 전력소자의 필요성이 강구되고 있는 현제 SiC는 Si을 대신할 유력한 전력소자로 각광받고 있음을 보여준다.
  • 하지만, 상기의 결정들은 성장 시 필요한 압력 및 온도 등의 제어가 쉽지 않아 재현성을 구현하는데 문제가 있으며, 결정의 주요한 결함으로 알려져 있는 Micropipe, Planar Defect, Dislocation, Carbon Inclusion 등의 생성이 탄화규소(SiC) 단결정을 상용화하는데 가장 큰 문제로 인식되고 있다. 여기서는 다양한 SiC 단결정 성장 방법과 SiC 소재의 응용 분야 등을 간단히 소개하고자한다.

가설 설정

  • 3. (a)SiC 물성이 파워디바이스의 성능에 미치는 영향, (b) Si와 SiC의 결정 구조.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광역 에너지 금지대역을 갖는 새로운 반도체 재료로 연구되고 있는 것은 어떤 것이 있는가? 이러한 물리적인 한계의 문제를 해결 하기 위해 광역 에너지 금지대역을 갖는 새로운 반도체 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이런 차세대 반도체 소자 재료로서 SiC, GaN, AlN, ZnO 등의 광대역 반도체 재료가 많이 연구되고 있으나 잉곳성장의 어려움 등으로 인하여 잉곳 성장 기술이 확보되어 기판으로 생산성이 뛰어난 것은 SiC 밖에 없으며, 고내열, 고열전도, 고내전압특성을 고루 갖춘 탄화규소(Silicon Carbide)반도체가 21세기를 이끌 대안으로 주목 받고 있는 실정이다.1)
SOI에서 근본적인 초고집적화의 장애는 무엇인가? 이러한 상황에서 현재 많은 반도체 분야를 차지하고 있는 실리콘의 경우 SOI(Silicon on Insulator)기술이 이를 뒷받침하고 있지만 실리콘 반도체의 열적 특성의 한계와 SOI의 방열특성 및 고밀도 절연특성의 한계 등으로 시스템 IC의 초고집적화 및 초고속화 등에 따른 고밀도 발열 문제를 궁극적으로 해결할 수 없다. 또한, Sub-system들 간의 isolation문제는 근본적인 초고집적화의 장애로 대두되고 있다. 이러한 물리적인 한계의 문제를 해결 하기 위해 광역 에너지 금지대역을 갖는 새로운 반도체 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
SOI 기술의 문제점은? 이러한 상황에서 현재 많은 반도체 분야를 차지하고 있는 실리콘의 경우 SOI(Silicon on Insulator)기술이 이를 뒷받침하고 있지만 실리콘 반도체의 열적 특성의 한계와 SOI의 방열특성 및 고밀도 절연특성의 한계 등으로 시스템 IC의 초고집적화 및 초고속화 등에 따른 고밀도 발열 문제를 궁극적으로 해결할 수 없다. 또한, Sub-system들 간의 isolation문제는 근본적인 초고집적화의 장애로 대두되고 있다.
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