KR100741848B1 - Silicon carbide single crystal growth device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단결정이 성장되는 도가니 내부의 수직 온도 분포를 선택적으로 제어하여 다결정 발생을 최소화하고 결정다형(polytype)을 제어할 수 있는 탄화규소 단결정 성장 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치는 단결정의 원료가 장입되어 가열, 승화되는 공간을 제공하는 도가니와, 상기 도가니의 상단으로부터 이격된 위치에 구비되며 하부면에 단결정 성장을 위한 시드가 구비되는 도가니 뚜껑과, 상기 도가니와 도가니 뚜껑 사이에 구비되어 상기 시드 상에 성장되는 단결정을 가이드하고 외부 환경으로부터 성장되는 단결정을 보호하는 역할을 하는 내부 지지 튜브 및 상기 내부 지지 튜브의 외측면의 둘레에 순차적으로 적층되어 구비되는 복수의 카본링을 포함하여 이루어지며, 상기 내부 지지 튜브 내부의 수직 온도 분포와 상기 각각의 카본링의 폭 사이의 상관 관계는, 상기 온도와 카본링의 폭이 반비례의 관계를 갖는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a silicon carbide single crystal growth apparatus capable of selectively controlling the vertical temperature distribution inside the crucible in which single crystals are grown, minimizing polycrystals and controlling polytypes. The apparatus includes a crucible that provides a space for charging and subliming single crystal raw materials, a crucible lid provided at a position spaced apart from an upper end of the crucible, and having a seed on the bottom surface for seed growth, and the crucible and crucible lid A plurality of carbon rings that are sequentially stacked around the inner support tube and the outer surface of the inner support tube which serve to guide the single crystals grown on the seed and protect the single crystals grown from the external environment. It is made, including the vertical temperature inside the inner support tube Po and the correlation between the width of each ring carbon is characterized in that the temperature and the carbon ring having a width inversely proportional.
탄화규소 단결정, 내부 지지 튜브, 카본링Silicon Carbide Monocrystalline, Inner Support Tube, Carbon Ring
Description
도 1은 종래 기술에 따른 탄화규소 단결정 성장에 사용되는 도가니의 모식도 및 단결정 길이방향의 온도구배 그래프를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a schematic diagram of a crucible used for growing silicon carbide single crystal and a temperature gradient graph in a single crystal longitudinal direction according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 구성도.2 is a block diagram of a silicon carbide single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
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도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 지지 튜브 및 카본링을 나타낸 도면.3 is a view showing the inner support tube and the carbon ring according to an embodiment of the present invention.
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도 4의 A는 종래의 일반적인 도가니를 이용한 경우의 도가니 내부의 수직 온도 분포를 나타낸 것이고, 도 4의 B 및 C는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치를 이용한 경우의 도가니 내부의 수직 온도 분포를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본링의 전체 적층 형태를 나타낸 도면. 4A shows the vertical temperature distribution inside the crucible in the case of using a conventional general crucible, and B and C in FIG. 4 show the inside of the crucible in the case of using the silicon carbide single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention. Figure showing vertical temperature distribution.
5 is a view showing the overall laminated form of the carbon ring according to an embodiment of the present invention.
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본 발명은 탄화규소 단결정 성장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단결정이 성장되는 도가니 내부의 수직 온도 분포를 선택적으로 제어하여 다결정 발생을 최소화하고 결정다형(polytype)을 제어할 수 있는 탄화규소 단결정 성장 장치에 관한 것이다.
차세대 반도체 소자 재료로서는 SiC, GaN, ZnO등의 광대역 반도체 재료가 유망한 것으로 기대되고 있다. 그러나 이들 광대역 반도체 재료 중 현재 단결정 잉곳(ingot) 성장기술이 확보되어 직경 2인치 이상의 대구경의 기판으로서 생산이 가능한 것은 SiC 단결정 재료 뿐이다.The present invention relates to a silicon carbide single crystal growth apparatus, and more particularly, silicon carbide single crystal growth capable of selectively controlling the vertical temperature distribution inside the crucible in which the single crystal is grown to minimize polycrystalline generation and control the polytype. Relates to a device.
As next-generation semiconductor device materials, broadband semiconductor materials such as SiC, GaN, and ZnO are expected to be promising. However, among these broadband semiconductor materials, only SiC single crystal materials can be produced as single crystal ingot growth technology and can be produced as large diameter substrates having a diameter of 2 inches or more.
특히, SiC는 1500℃ 이하에서 열적 안정성이 우수하고 산화성 분위기에서의 안정성도 뛰어나며, 4.6W/cm℃ 정도의 큰 열전도도를 갖고 있기 때문에, 고온에서 장시간 안정성이 요구되는 환경 하에서는 GaAs 또는 GaN와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체보다 훨씬 유용할 것으로 기대된다.In particular, SiC has excellent thermal stability at 1500 ° C or lower, excellent stability in an oxidizing atmosphere, and has a large thermal conductivity of about 4.6W / cm ° C. It is expected to be much more useful than III-V compound semiconductors.
SiC는 비록 전자 이동도가 실리콘에 비해 작으나, 밴드갭이 실리콘의 2~3배 정도이어서 동작 한계온도가 650℃이고 따라서 동작 한계온도가 200℃ 이하인 Si에 비하여 동작 한계온도가 훨씬 높다는 장점이 있다. 또한 화학적 및 기계적으로 강하므로 극한 환경에서도 사용할 수 있는 소자로 제작이 가능하다. Although SiC has a smaller electron mobility than silicon, the band gap is about 2 to 3 times higher than that of silicon, so the operating limit temperature is 650 ° C. Therefore, the operating limit temperature is much higher than that of Si having an operating limit temperature of 200 ° C or less. . It is also chemically and mechanically strong, making it possible to fabricate devices that can be used in extreme environments.
이러한 재료의 본질적 물성차이에 기인한 소자의 성능 한계는 JFOM (Johnson`s Figure of Merit), KFOM (Keyes`s Figure of Merit), BFOM (Baliga`s Figure of Merit) 및 BHFFOM(Baliga`s FOM for high-frequency)과 같은 여러 가지의 지표계수를 비교해 보면 쉽게 비교 가능하다.The performance limitations of the device due to the intrinsic physical differences of these materials are JFOM (Johnson`s Figure of Merit), KFOM (Keyes`s Figure of Merit), BFOM (Baliga`s Figure of Merit) and BHFFOM (Baliga`s FOM). It is easy to compare various index coefficients such as for high-frequency.
예를 들어 높은 주파수와 대전력의 응용의 이점을 나타내는 JFOM은 트랜지스터의 전력과 주파수의 한계를 항복전압과 포화전자 이동속도로부터 유도한 비교계수로서 SiC가 Si에 비해 600배 이상이다. For example, JFOM, which shows the advantages of high frequency and high power applications, is a comparative coefficient derived from the breakdown voltage and the saturation electron moving speed of the transistor's power and frequency limits, and SiC is 600 times higher than that of Si.
이와 같이 우수한 물성을 가지는 SiC를 이용한 소자가 현재 하루가 다르게 발표되면서 SiC의 응용범위 및 그 파급효과가 매우 빠른 속도로 광범위해지고 있다.As the device using SiC having such excellent physical properties is announced differently every day, the scope of application of SiC and its ripple effect are widening at a very high speed.
예를 들면, SiC는 자동차 또는 우주항공 등의 고온 집적회로, 내방사능 소자, Ⅲ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅵ 연계소자, 초정밀 멤스(MEMS) 소자, 엑스레이 마스크, 자외선(UV) 탐지기, 청색 발광소자(LED) 등에 응용되고 있다.For example, SiC is a high temperature integrated circuit, a radiation resistant device, a III-V-IV-VI associated device, an ultra-precision MEMS device, an X-ray mask, an ultraviolet (UV) detector, a blue light emitting device (such as an automobile or aerospace). LED) and the like.
이러한 소자에 사용되기 위해서는 탄화규소 단결정의 균일한 품질이 주요한 사항인데, 일반적으로 단결정을 성장하는 과정에서 성장길이 방향으로의 도가니 내부 온도구배가 원료측에 가까울수록 온도가 많이 높아지기 때문에 최종 성장후 성장된 탄화규소의 결정다형(polytype) 및 결함분포 등의 균일성이 달라지는 현상이 발생된다(도 1 참조). 이로인해 탄화규소 단결정의 수율도 저하된다. In order to be used in such devices, the uniform quality of the silicon carbide single crystal is a major issue.In general, the temperature increases in the crucible in the direction of growth length in the process of growing the single crystal. A phenomenon in which uniformity such as polytype and defect distribution of the silicon carbide is changed (see FIG. 1) occurs. This also lowers the yield of silicon carbide single crystals.
온도구배를 제어하는 것에 관하여, 탄화규소 단결정 성장에서 기존의 온도구배 제어용 내부장치 또는 방법은 단결정의 반경방향의 온도를 제어하는데 국한되었고 이로 인해 성장길이에 따라 변화되는 온도변화를 제어할 수 없었으며 도가니를 성장 챔버에 장착한 후 코일 내부에 도가니를 위치시키면, 도가니에 놓인 위치에 의해 원료표면에서 결정까지의 온도구배가 정해져 버리는 단점이 있다. With regard to controlling the temperature gradient, the internal device or method for temperature gradient control in silicon carbide single crystal growth was limited to controlling the radial temperature of the single crystal and therefore could not control the temperature change that changed with the growth length. If the crucible is placed inside the coil after the crucible is mounted in the growth chamber, the temperature gradient from the surface of the raw material to the crystal is determined by the position of the crucible.
그리고 위와 같이 온도구배가 정해져 버리는 일반적인 도가니를 사용하는 경우에는 시뮬레이션을 통한 온도분포를 일일이 확인하여 적절한 온도구배를 제어하기 위해 다양한 도가니의 형태를 변화시켜가면서 제작하여야 하고 탄화규소 결정 성장시 다른 성장 공정조건을 구현하기 위해 변화시키는 경우, 튜브내의 온도분포가 변화하여 한번 제작된 튜브는 이를 능동적이고 용이하게 대처할 수 없으므로 탄화규소 단결정 성장이 어렵거나 단결정의 품질이 나빠질 수 있다. And in case of using the general crucible where the temperature gradient is determined as above, it should be manufactured by changing the shape of various crucibles in order to check the temperature distribution through simulation and to control the appropriate temperature gradient. In the case of changing to implement the conditions, the temperature distribution in the tube is changed, and thus, once manufactured, the tube cannot be actively and easily cope with, and silicon carbide single crystal growth may be difficult or the quality of the single crystal may be degraded.
따라서 보다 짧은 시간내에 능동적으로 대체할 수 있고 온도구배를 자유롭게 조절하는 방법을 제안하였다. 이 발명은 소모품 제작 비용이 저렴하고 간단한 방법으로 온도구배를 자유롭게 제어함으로써 품질이 우수한 탄화규소 단결정 성장이 가능하다. Therefore, we proposed a method to actively replace the temperature gradient within a short time and to freely control the temperature gradient. The present invention enables the silicon carbide single crystal growth of high quality by freely controlling the temperature gradient in a simple and inexpensive manufacturing cost.
본 발명은 단결정이 성장되는 도가니 내부의 수직 온도 분포를 선택적으로 제어하여 다결정 발생을 최소화하고 결정다형(polytype)을 제어할 수 있는 탄화규소 단결정 성장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a silicon carbide single crystal growth apparatus capable of selectively controlling the vertical temperature distribution inside the crucible in which single crystals are grown to minimize polycrystals and control polytypes.
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본 발명에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치는 단결정의 원료가 장입되어 가열, 승화되는 공간을 제공하는 도가니와, 상기 도가니의 상단으로부터 이격된 위치에 구비되며 하부면에 단결정 성장을 위한 시드가 구비되는 도가니 뚜껑과, 상기 도가니와 도가니 뚜껑 사이에 구비되어 상기 시드 상에 성장되는 단결정을 가이드하고 외부 환경으로부터 성장되는 단결정을 보호하는 역할을 하는 내부 지지 튜브 및 상기 내부 지지 튜브의 외측면의 둘레에 순차적으로 적층되어 구비되는 복수의 카본링을 포함하여 이루어진다.
상기 내부 지지 튜브 내부의 수직 온도 분포와 상기 각각의 카본링의 폭 사이의 상관 관계는, 상기 온도와 카본링의 폭이 반비례의 관계를 갖는다.
또한, 상기 내부 지지 튜브의 재질은 그라파이트, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐 중 어느 하나이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치를 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 지지 튜브 및 카본링을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치는 도가니(19), 도가니 뚜껑(15) 및 내부 지지 튜브의 조합으로 이루어진다.
상기 도가니(19)는 단결정의 원료가 장입되는 공간이며, 상기 도가니(19) 내에 장입된 원료는 히터(도시하지 않음)에 의해 가열, 승화되어 상기 도가니 뚜껑(15)의 시드 상에 단결정으로 성장하게 된다. 상기 도가니 뚜껑(15)은 상기 도가니(19)의 상단으로부터 이격된 위치에 구비되며 상기 도가니 뚜껑(15)의 하부면에는 도면에 도시하지 않았지만 단결정 성장을 위한 시드(seed)가 구비된다.
한편, 상기 내부 지지 튜브는 상기 도가니(19)와 도가니 뚜껑(15) 사이에 위치되어 상기 시드 상에 성장되는 단결정을 가이드함과 동시에 외부 환경으로부터 단결정을 보호하는 역할을 수행한다.
상기 내부 지지 튜브는 구체적으로, 내부 지지 튜브(17)와 카본링(10,11,12,13,14)으로 구성된다. 상기 내부 지지 튜브(17)는 시드 상에 성장되는 단결정을 실질적으로 가이드하는 역할을 수행하며, 일 예로 도 3에 도시한 바와 같이 원통형의 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 내부 지지 튜브(17)는 그라파이트(graphite), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 카본링(10,11,12,13,14)은 링 형상을 갖으며, 상기 내부 지지 튜브의 외측면 상에 그 둘레를 따라 구비된다. 또한, 상기 카본링은 복수개로 구성되며 각각의 카본링은 상기 내부 지지 튜브의 외측면 상에 밀착하여 구비됨에 따라, 각각의 카본링의 내부 직경(R)은 서로 동일하다(도 3 참조). 반면, 도 3에 도시한 바와 같이 각각의 카본링의 외부 직경은 서로 다르게 설정될 수 있다. 각각의 카본링의 내부 직경(R)이 동일함이 전제된 상태에서 각각의 카본링의 외부 직경을 서로 다르게 설정할 수 있다는 것은 각각의 카본링의 폭이 서로 다를 수 있음을 의미한다.
이와 같이 각각의 카본링의 폭을 서로 다르게 설정하는 이유는, 성장되는 단결정의 길이 방향의 온도 분포에 대응하기 위함이다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 성장되는 단결정의 길이 방향의 온도 분포 즉, 도가니 내부의 수직 온도 분포는 원료에 가까울수록 온도가 높아지는 경향이 있으며 이에 따라, 다양한 형태의 도가니가 요구되는 문제가 있는데, 본 발명은 이에 대한 대안을 제시하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 도가니 내부의 수직 온도 분포에 따라 온도가 상대적으로 높은 부위의 도가니 둘레에는 상대적으로 작은 폭의 카본링을 장착시키고 온도가 상대적으로 낮은 부위의 도가니 둘레에는 상대적으로 큰 폭의 카본링을 장착시킨다. 달리 표현하여, 도가니 내부의 수직 온도 분포와 카본링의 폭이 반비례의 관계를 갖는다고 할 수 있다.
이와 같은 카본링들의 적층에 의해 도 4의 B 및 C와 같은 균일한 수직 온도 분포를 얻을 수 있게 된다. 반면, 도 4의 A는 종래의 일반적인 도가니를 이용한 경우의 도가니 내부의 수직 온도 분포를 나타낸 것으로서, 원료에 가까울수록 온도가 상승되는 경향을 나타냄을 알 수 있다. 상기 도 4의 B 및 C와 같은 수직 온도 분포는 다결정 및 결정다형이 최소화된 단결정의 성장을 담보하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카본링의 전체 적층 형태는 도가니 내부의 수직 온도 분포에 따라 도 5에 도시한 바와 같이 파이프 형태로 구현하거나 원뿔 형태로 구현할 수 있다. The silicon carbide single crystal growth apparatus according to the present invention is a crucible that provides a space where a single crystal raw material is charged, heated and sublimed, and is provided at a position spaced apart from an upper end of the crucible and provided with a seed for single crystal growth on a lower surface thereof. An inner support tube provided between the lid and the crucible and the crucible lid to guide the single crystals grown on the seed and to protect the single crystals grown from the external environment and sequentially around the outer surface of the inner support tube It consists of a plurality of carbon rings are stacked.
The correlation between the vertical temperature distribution inside the inner support tube and the width of each carbon ring is inversely related to the temperature and the width of the carbon ring.
In addition, the material of the inner support tube is any one of graphite, molybdenum, tantalum, tungsten.
Hereinafter, a silicon carbide single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 2 is a block diagram of a silicon carbide single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing the inner support tube and the carbon ring according to an embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 2, the single crystal growth apparatus according to the embodiment of the present invention is composed of a combination of the
The
Meanwhile, the inner support tube is positioned between the
The inner support tube is specifically composed of an
On the other hand, the carbon ring (10, 11, 12, 13, 14) has a ring shape, it is provided along the periphery on the outer surface of the inner support tube. In addition, the carbon ring is composed of a plurality and each carbon ring is provided on the outer surface of the inner support tube in close contact, the inner diameter (R) of each carbon ring is the same as each other (see Fig. 3). On the other hand, as shown in Figure 3, the outer diameter of each carbon ring may be set differently. Under the premise that the inner diameter R of each carbon ring is the same, the outer diameter of each carbon ring can be set differently, which means that the width of each carbon ring can be different.
The reason for setting the width of each carbon ring differently in this way is to correspond to the temperature distribution in the longitudinal direction of the grown single crystal. As described in the prior art, the temperature distribution in the longitudinal direction of the grown single crystal, that is, the vertical temperature distribution inside the crucible tends to increase in temperature as it is closer to the raw material, thereby requiring various types of crucibles. The invention seeks to suggest an alternative.
To this end, in the present invention, according to the vertical temperature distribution inside the crucible, a relatively small width of the carbon ring is mounted around the crucible of the portion where the temperature is relatively high, and a relatively large width of the carbon is around the crucible of the portion where the temperature is relatively low. Fit the ring. In other words, it can be said that the vertical temperature distribution inside the crucible and the width of the carbon ring have an inverse relationship.
By stacking such carbon rings, it is possible to obtain a uniform vertical temperature distribution such as B and C of FIG. 4. On the other hand, FIG. 4A shows the vertical temperature distribution inside the crucible in the case of using a conventional general crucible, and it can be seen that the closer to the raw material, the higher the temperature is. Vertical temperature distributions such as B and C of FIG. 4 ensure growth of single crystals with minimal polycrystals and polymorphs.
According to an embodiment of the present invention, the entire stacked form of the carbon ring may be implemented in a pipe form or a cone form as shown in FIG. 5 according to the vertical temperature distribution inside the crucible.
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본 발명에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
도가니와 도가니 뚜껑 사이에 내부 지지 튜브를 구비시키고 상기 내부 지지 튜브의 외측면 상에 카본링들을 구비시키며, 내부 지지 튜브 또는 도가니 내부의 수직 온도 분포에 따라 상기 서로 다른 두께를 갖는 카본링들을 선택적으로 배치시킴으로써 내부 지지 튜브 또는 도가니 내부의 수직 온도 분포를 균일하게 제어할 수 있게 된다.
이를 통해, 단결정 성장시 결정다형을 효과적으로 제어할 수 있게 되며 다결정의 생성을 억제할 수 있게 된다. The silicon carbide single crystal growth apparatus according to the present invention has the following effects.
An inner support tube is provided between the crucible and the crucible lid, and carbon rings are provided on the outer surface of the inner support tube, and the carbon rings having the different thicknesses are selectively selected according to the vertical temperature distribution inside the inner support tube or crucible. By arranging, it becomes possible to uniformly control the vertical temperature distribution inside the inner support tube or the crucible.
Through this, it is possible to effectively control the crystal polymorphism during single crystal growth and to suppress the production of polycrystals.
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0365593A (en) * | 1989-08-02 | 1991-03-20 | Nippon Mining Co Ltd | Single crystal growing apparatus |
| US5443034A (en) | 1994-08-17 | 1995-08-22 | Solec International, Inc. | Method and apparatus for increasing silicon ingot growth rate |
| KR980002310A (en) * | 1996-06-05 | 1998-03-30 | 알. 뢰머, 게르트 켈러 | Method for manufacturing single crystal and apparatus therefor |
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