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논문 상세정보

저항가열 방식에 의한 SiC 단결정 성장 조건에 관한 연구

A study on the SiC single crystal growth conditions by the resistance heating method

초록

저항가열 방식으로 제작된 설비를 이용하여 SiC 단결정을 성장하였다. 성장 조건에 따라 결정의 성장 양상이 달랐으며, 원료부의 온도와 결정 성장부의 온도에 따라 각각 온도 설정이 필요함을 알았다. 본 논문에서는 SiC 결정의 성장 온도에 따른 성장 결과에 대하여 고찰해 보았으며, 이에 대한 결과를 보고하고자 한다.

Abstract

6H-SiC single crystals were grown by using a resistance heating system. It was recognized that the growth behavior was different according to the different growth temperatures. It was revealed that the temperatures at the source feeding and at the crystal growth position had to be controlled independently. In this report, the effect of growth temperature on the SiC crystal growth was discussed.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SiC 단결정
SiC 단결정이 기존의 Si 반도체를 대체할 수 있는 차세대 반도체 소재로 주목 받는 이유는?
높은 밴드갭 에너지(6.2 eV)를 나타내기 때문에 전력용 반도체로서

SiC 단결정은 높은 밴드갭 에너지(6.2 eV)를 나타내기 때문에 전력용 반도체로서 기존의 Si 반도체를 대체할 수 있는 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 성장 온도가 비교적 높기 때문에 SiC 단결정 성장에서 열원으로 고주파 유도가열(Radio Frequency Induction Heating) 방식을 채택하고 있다.

성장 공정의 고려
성장 공정의 고려가 중요한 의미가 있을 것으로 생각되는 이유는?
유사한 성장 공정으로 성장되는 AlN 단결정의 경우에서도 중요하게 고려되어야 하며[4, 5], 이는 결정의 생산원가에도 영향을 미치는 요인

본 연구에서는 SiC 단결정을 성장하기 위하여 상하의2대역 저항가열 방식을 적용한 성장 장비를 개발하고 이를 이용하여 직경 2인치급의 6H-SiC 단결정을 성장한 결과를 보고하고자 한다. 특히, 성장 압력을 낮음에 따라 결정의 성장온도가 낮은 조건에서 성장하는가에 대한 것을 알아보고자 하였으며, 이러한 성장 공정의 고려는 유사한 성장 공정으로 성장되는 AlN 단결정의 경우에서도 중요하게 고려되어야 하며[4, 5], 이는 결정의 생산원가에도 영향을 미치는 요인이 되므로 중요한 의미가 있을 것으로 사료된다. 또한, 그라파이트로 사용되는 부자재의 수명 변화는 온도에 매우 영향을 받고 있음은 실험을 통해서 조사되었기 때문에, 이에 대한 대책 마련을 위하여 성장 온도를 낮추는 성장 공정의 설정이 필요하다고 사료된다.

유도가열 방식으로성장
SiC 단결정이 열원인 고주파 유도가열 방식으로성장하는 이유는?
성장 온도가 비교적 높기 때문

2 eV)를 나타내기 때문에 전력용 반도체로서 기존의 Si 반도체를 대체할 수 있는 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 성장 온도가 비교적 높기 때문에 SiC 단결정 성장에서 열원으로 고주파 유도가열(Radio Frequency Induction Heating) 방식을 채택하고 있다. 그러나, 최근 유도가열 방식으로성장된 단결정과 저항가열식으로 성장된 단결정의 품질에 대한 비교 고찰을 통하여 저항 가열방식의 적용 가능성을 모색해보려는 시도에 대한 필요성이 공식적인 논문의 연구 보고는 없으나, 소수의 연구 개발 필요성을 인식하고 있다[1-3].

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참고문헌 (5)

  1. R. Gerhardt, "Properties and applications of silicon carbide" (InTech, Croatia, 2011) p. 361. 
  2. S.M. Kang, "Step growth and defects formation on growth interface for SiC sublimation growth", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 9 (1999) 558. 
  3. S.M. Kang, "The study on the formation of growth steps in the sublimation growth of SiC single crystals", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 11 (2001) 1. 
  4. G.P. Yin and S.M. Kang, "A study on the dependance of crucible dimension on AlN single crystal growth", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 25 (2015) 1. 
  5. S.M. Kang, "A study on the crystalline phases of AlN single crystals grown by PVT method", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 24 (2015) 54. 

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