KR101976594B1 - 탄화규소 분말, 이의 제조 방법 및 단결정 성장 방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 탄화규소 분말은, 질소가 100 ppm 내지 5000 ppm의 농도로 포함한다.
실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법은, 규소를 포함하는 규소원(Si source), 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물을 포함하는 탄소원(C source)을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 가열하는 단계; 상기 혼합물을 냉각하는 단계; 및 상기 혼합물에 질소계 가스를 투입하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 단결정 성장 방법은, 도가니에 원료를 장입하는 단계; 상기 도가니를 가열하는 단계; 및 상기 원료가 승화되어 상기 도가니의 상부에 위치하는 홀더에 고정된 종자정에 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계를 포함하고, 상기 원료는 탄화규소 분말을 포함하고, 상기 탄화규소는 100 ppm 내지 5000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함한다.
실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법은, 규소를 포함하는 규소원(Si source), 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물을 포함하는 탄소원(C source)을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 가열하는 단계; 상기 혼합물을 냉각하는 단계; 및 상기 혼합물에 질소계 가스를 투입하는 단계를 포함한다.
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Description
실시예는 탄화규소 분말, 이의 제조 방법 및 단결정 성장 방법에 관한 것이다
탄화규소는 최근에 다양한 전자 소자 및 목적을 위한 반도체 재료로서 사용되고 있다. 탄화규소는 특히 물리적 강도 및 화학적 공격에 대한 높은 내성으로 인해 유용하다. 탄화규소는 또한 방사 경도(radiation hardness), 비교적 넓은 밴드갭, 높은 포화 전자 드리프트 속도(saturated electron drift velocity), 높은 조작 온도, 및 스펙트럼의 청색(blue), 보라(violet), 및 자외(ultraviolet) 영역에서의 높은 에너지 양자의 흡수 및 방출을 포함하는 우수한 전자적 성질을 가진다.
탄화규소 분말은 규소원(Si source)과 탄소원(C source) 등의 원료를 혼합한 후 가열하는 방법 등에 의해 제조될 수 있다. 탄화규소 분말의 제조방법으로서는 애치슨법, 탄소열환원공법, 액상고분자열분해법 또는 CVD 공법 등이 공지기술로서 알려져있다. 특히 고순도의 탄화규소 분말을 제조하기 위해서는 액상고분자열분해법 또는 탄소열환원공법을 이용하였다.
상기 제조 방법 등에 의해 제조되는 탄화규소 분말은 이를 원료로 하는 탄화규소 단결정 성장 장치를 이용하여 탄화규소 단결정을 성장할 수 있다. 이때, 상기 탄화규소 단결정 성장시 도펀트로 사용되는 질소의 경우에는, 상기 단결정 성장 공정시에 질소 가스를 단결정 성장 장치 내부로 투입하여 n형 탄화규소(n-type SiC) 단결정을 제조하는 것이 일반적이다.
그러나, 상기 n형 탄화규소 단결정을 제조시, 고온의 탄화규소 단결정 성장 장치 내에 상기 질소 가스를 균일하게 투입하는 것이 어려우며, 공정 단계가 추가되어 공정 효율 및 공정 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 상기 n형 탄화규소 단결정을 제조시, 단결정 성장 공정에서 질소 가스를 투입하지 않고 단결정을 성장시킬 수 있는 새로운 방법의 필요성이 요구된다.
실시예는 n-형(n-type) 탄화규소 단결정을 제조시 효율적인 도핑 농도 및 도핑의 균일도를 높일 수 있는 탄화규소 분말, 이의 제조 방법 및 상기 탄화규소 분말을 이용하여 제조되는 탄화규소 단결정 성장 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 탄화규소 분말은, 질소가 100 ppm 내지 5000 ppm의 농도로 포함한다.
실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법은, 규소를 포함하는 규소원(Si source), 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물을 포함하는 탄소원(C source)을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 가열하는 단계; 상기 혼합물을 냉각하는 단계; 및 상기 혼합물에 질소계 가스를 투입하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 단결정 성장 방법은, 도가니에 원료를 장입하는 단계; 상기 도가니를 가열하는 단계; 및 상기 원료가 승화되어 상기 도가니의 상부에 위치하는 홀더에 고정된 종자정에 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계를 포함하고, 상기 원료는 탄화규소 분말을 포함하고, 상기 탄화규소는 100 ppm 내지 5000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함한다.
실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법은 제조 공정 중에 질소계 가스를 투입하여 탄화규소 분말 내에 고농도의 질소를 포함하는 탄화규소 분말을 제조할 수 있다.
이에 따라, 상기 고농도의 질소를 포함하는 탄화규소 분말을 원료로 하여 n형 탄화규소 단결정을 성장시킬 때, 공정에서 따로 질소 가스를 투입하는 공정을 생략할 수 있어, 공정 비용의 절감 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 원재료 소스인 탄화규소 분말에 질소를 포함시켜, 동시에 단결정 성장 공정이 진행되므로, 탄화규소 단결정 내에 균일한 질소 도핑이 가능하여 고품질의 n형 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법의 공정 흐름도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 단결정 성장 방법의 공정 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 단결정 성장 방법의 공정 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 카바이드를 제조하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시예에 따른 탄화규소 분말을 제조하는 방법을 도시한 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 탄화규소 분말을 제조하는 방법은, 혼합물을 형성하는 단계(ST10); 혼합물을 가열하는 단계(ST20); 및 질소계 가스를 투입하는 단계(ST30)을 포함한다.
각 단계를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 혼합물을 형성하는 단계(ST10)에서는, 규소원(Si source) 및 탄소원(C source)을 준비하고, 이를 혼합하여 혼합 원료를 형성한다.
상기 규소원은 규소를 제공할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 규소원은 실리카졸, 이산화규소, 미세 실리카 및 석영 분말 등을 둘 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 규소 포함하는 유기 규소 화합물을 규소원으로 사용할 수 있다.
상기 탄소원은 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물을 포함할 수 있다.
상기 고체 탄소원은 카본 블랙(carbon black), 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 풀러렌(fullerene, C60) 등을 들 수 있다.
상기 유기 탄소 화합물로는 페놀(phenol) 수지, 프랑(franc) 수지, 자일렌(xylene) 수지, 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄(polyunrethane), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 셀룰로오스(cellulose), 제당, 피치(pitch), 타르(tar) 등을 사용할 수 있다.
이러한 탄소원 및 규소원은 용매를 이용한 습식 혼합 공정, 또는 용매를 이용하지 않은 건식 혼합 공정으로 혼합할 수 있다. 이때, 습식 혼합 공정에 의하면 탄소원과 규소원을 응집할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다. 그리고 건식 혼합 공정에 의하면 용매 사용에 따른 비용 및 오염 문제를 방지할 수 있으며, 탄화 공정 등을 생략할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
이러한 규소원 및 탄소원은 볼 밀(ball mill), 어트리션 밀(attrition bill) 등의 방법으로 혼합하여 혼합 분말을 회수한다. 혼합 분말은 체(sieve)에 의해 걸려져서 회수될 수 있다.
상기 규소원 및 상기 탄소원은 일정한 질량 비율로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 규소원에 포함된 규소에 대한 탄소원에 포함된 탄소의 몰(mole)비(이하 “규소에 대한 탄소의 몰비”)는 약 1:1.5 내지 1:3 일 수 있다. 규소에 대한 탄소의 몰비가 3을 초과하는 경우에는 탄소의 양이 많아 반응에 참여하지 않고 잔류하는 잔류 탄소의 양이 많아져서 회수율을 저하시킬 수 있다. 그리고 규소에 대한 탄소의 몰비가 1.5 미만인 경우에는 규소의 양이 많아 반응에 참여하지 않고 잔류하는 잔류 규소의 양이 많아져서 회수율을 저하시킬 수 있다. 즉 상기 규소에 대한 탄소의 몰비는 회수율을 고려하여 결정된 것이다.
상기 규소원이 반응 단계의 고온에서 기체 상태로 휘발되는 것을 고려하면, 규소에 대한 탄소의 몰비를 1.8 내지 2.7로 할 수 있다.
상기 규소원 및 상기 탄소원은 균일하게 혼합되어 혼합물이 형성된다.
이어서, 혼합물을 가열하는 단계(ST20)에서는 상기 혼합물을 가열한다. 좀 더 구체적으로, 혼합물을 흑연 도가니에서 칭량한 후 고온 반응로, 일례로 흑연로(graphite)에 투입한 후 가열한다. 상기 탄화규소 분말이 형성되는 공정은 탄화(carbonization) 공정 및 합성(synthesis) 공정으로 구분될 수 있다.
상기 탄화 공정에서는 상기 유기 탄소 화합물이 탄화되어 탄소가 생성될 수 있다. 상기 탄화 공정은 약 600℃ 내지 약 1200℃의 온도에서 진행된다. 더 자세하게, 상기 탄화 공정은 약 800℃ 내지 약 1100℃의 온도에서 진행된다. 상기 고체 탄소원을 탄소원으로 사용할 경우에는 상기 탄화공정은 진행하지 않을 수 있다.
이후, 상기 합성 공정이 진행된다. 상기 합성 공정에서는 상기 규소원과 고체 탄소원이 반응하거나 또는 상기 규소원과 상기 유기 탄소 화합물이 반응하여, 아래의 반응식 1 및 2의 단계에 의하여 반응식 3의 전체 반응식에 의하여 탄화규소 분말 형성된다.
[반응식 1]
SiO2(s) + C(s) -> SiO(g) + CO(g)
[반응식 2]
SiO(g) + 2C(s) -> SiC(s) + CO(g)
[반응식 3]
SiO2(s) + 3C(s) -> SiC(s) + 2CO(g)
상술한 바와 같은 반응이 원활하게 일어날 수 있도록 가열 온도는 1300℃ 이상일 수 있다. 이때, 가열 온도를 1300~1900℃로 하여 제조된 탄화규소 분말이 저온 안정상인 베타상을 가지도록 할 수 있다. 이러한 베타상은 미세한 입자로 이루어져서 실리콘 카바이드의 강도 등을 향상할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 가열 온도를 1800℃를 초과하도록 하여 탄화규소 분말이 고온 안정상인 알파상을 가질 수도 있음은 물론이다. 상기 합성 공정은 약 1시간 내지 7시간 동안 진행될 수 있다.
상기 합성 공정 후 입성장 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 입성장 공정은 1800℃ 내지 2300℃ 의 온도에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 입성장 공정은 2000℃ 내지 2200℃ 의 온도에서 수행될 수 있다. 그러나, 상기 입성장 공정은 상기 합성 공정에서 연속하여 진행할 수도 있으며, 상기 합성 공정 후 냉각 후에 추가 공정으로 진행할 수도 있다. 또한, 작은 입도의 탄화규소 분말을 제조하는 경우에는 상기 입성장 공정을 생략될 수 있다.
이어서, 상기 질소계 가스를 투입하는 단계(ST30)에서는, 상기 가열된 고온 반응로, 일례로 흑연로(graphite)를 일정한 온도로 냉각시킨 후, 상기 도가니 내에 상기 질소계 가스를 투입한다. 상기 질소계 가스는 질소(N2) 가스 또는 암모니아(NH3) 가스를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 질소를 포함하는 다양한 가스를 포함할 수 있다.
상기 질소계 가스는 1300℃ 내지 1900℃의 온도에서 투입될 수 있다. 바람직하게는, 상기 질소계 가스는 1400℃ 내지 1800℃의 온도에서 투입될 수 있다. 상기 온도에서 상기 질소계 가스를 투입함으로써, 상기 혼합물 내의 질소 농도를 원활히 조절할 수 있다.
상기 질소계 가스는 5ℓ/min 내지 500ℓ/min 의 속도로 상기 도가니 내의 혼합물에 투입될 수 있다. 바람직하게는, 상기 질소계 가스는 20ℓ/min 내지 100ℓ/min 의 속도로 투입될 수 있다. 상기 질소계 가스가 5ℓ/min 미만으로 투입되는 경우에는 상기 탄화규소 분말을 원료로 하여 단결정 성장시 원하는 질소 도핑농도를 얻을 수 없다.
실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법에 따르면, 상기 제조 방법에 의해 제조되는 탄화규소 분말은 100 ppm 내지 5000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄화규소 분말은 500 ppm 내지 2000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 방법에 의해 제조되는 탄화규소 분말을 원료로 하여 n형 탄화규소 단결정 성장시에 공정 중 질소 가스를 투입하는 추가적인 공정을 생략할 수 있으며, 원재료 소스인 탄화규소 분말과 동시에 질소를 공급할 수 있으므로, 질소 농도가 균일한 n형 탄화규소 단결정을 성장할 수 있다.
이하 제조예 및 비교예들을 통하여 실시예를 좀더 상세하게 설명한다. 제조예들은 실시예를 좀더 명확하게 설명하기 위하여 제시한 것에 불과하며, 실시예가 제조예들로 한정되는 것은 아니다.
제조예
1
50g의 퓸드 실리카(fumed silica), 63g의 페놀수지를 혼합하여 혼합물을 형성하였다. 이때 상기 퓸드 실리카의 평균 입경은 50㎚이고, 상기 페놀 수지는 탄화 공정 후 탄소 잔존률이 약 60%이었다. 또한 원료는 도가니 500φ × 100H에 6㎏을 투입하였다.
이후, 상기 혼합물은 승온 온도를 3℃/min으로 하여 850℃의 온도에서 5시간 동안 탄화공정을 거치고, 승온 온도를 5℃/min으로 하여 1700℃의 온도에서 3시간 동안 합성 공정을 거치고, 승온 온도를 5℃/min으로 하여 2100℃의 온도에서 1시간 동안 입성장 공정을 거쳐 탄화규소 분말을 형성한다. 이후, 1400℃의 온도에서 1시간 동안 질소 가스를 5ℓ/min의 속도로 투입하였다.
반응 분위기는 탄화공정 및 입성장 공정에서는 프로세스 가스로서 아르곤(Ar) 가스를 투입하였으며, 합성 공정에서는 초기 진공도 5 × 12-2 Torr 이하에서 시작하여 지속 로타리 펌프를 가동하며 진행되었다.
제조예
2
질소 가스를 1600℃의 온도에서 1시간 동안 10ℓ/min의 속도로 투입하였다는 점을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 탄화규소 분말을 제조하였다.
제조예
3
암모니아 가스를 1600℃의 온도에서 1시간 동안 5ℓ/min의 속도로 투입하였다는 점을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 탄화규소 분말을 제조하였다.
비교예
질소계 가스 즉, 질소 가스 또는 암모니아 가스를 투입하지 않았다는 점을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 탄화규소 분말을 제조하였다.
| 제조예 1 | 제조예 2 | 제조예 3 | 비교예 | |
| 질소농도(ppm) | 500 | 1200 | 960 | 80 |
표 1을 참조하면, 비교예에 비하여 제조예 1 내지 3에 따른 탄화규소 분말의 질소 농도가 더 높은 것을 알 수 있다. 즉, 상기 비교예 1에서 불순물에 의한 질소 농도보다 질소 가스를 투입한 제조예 1 내지 제조예 3의 질소 농도가 더 높은 것을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 탄화규소 분말 제조 공정 중 질소계 가스 즉, 질소 가스 또는 암모니아 가스 등을 투입하여 탄화규소 분말 내에 질소 농도를 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법을 설명한다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법은, 원료를 장입하는 단계(ST10); 가열하는 단계(ST20); 및 단결정을 성장시키는 단계(ST30)을 포함한다.
또한, 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 장치는, 도가니(100), 상부 덮개(130), 종자정 홀더(160), 단열재(200), 석영관(400) 및 발열 유도부(500)를 포함한다.
원료를 장입하는 단계(ST10)에서는, 상기 도가니(100)의 원료 수용부에 원료를 장입할 수 있다. 상기 원료(120)는 규소 및 탄소를 포함할 수 있다. 더 구체적으로는, 상기 원료(120)는 탄화규소 화합물을 포함할 수 있다. 상기 도가니(100)는 탄화규소 분말(SiC powder)을 포함하는 원료를 수용할 수 있다. 또한, 상기 탄화규소 분말은 질소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄화규소 분말은 100 ppm 내지 5000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 탄화규소 분말은 500 ppm 내지 2000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함할 수 있다.
이어서, 도가니를 가열하는 단계(ST20); 및 단결정을 성장시키는 단계(ST30)에서는 상기 도가니(100) 외부에 위치하는 발열 유도부(500)에 의해 상기 도가니(100)를 가열할 수 있다. 상기 발열 유도부(500)는 상기 도가니(100)의 외부에 위치한다. 상기 발열 유도부(500)는 일례로, 고주파 유도 코일일 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 상기 도가니(100)를 가열할 수 있다. 즉, 상기 도가니(100)에 수용되는 상기 원료를 원하는 온도로 가열할 수 있다.
상기 발열 유도부(500)에서 유도 가열되는 중심 영역이 상기 도가니(100)의 중심부보다 낮은 위치에 형성된다. 따라서, 상기 도가니(100)의 상부 및 하부에 서로 다른 가열온도 영역을 갖는 온도구배가 형성된다. 즉, 발열 유도부(500)의 중심부인 핫존(hot zone, HZ)이 상기 도가니(100)의 중심에서 상대적으로 낮은 위치에 형성되어, 핫존(HZ)을 경계로 상기 도가니(100)의 하부의 온도가 상기 도가니(100) 상부의 온도보다 높게 형성된다. 이러한 온도구배로 인하여 탄화규소 원료의 승화가 일어난다. 이에 따라, 상기 승화된 원료 가스가 상기 도가니의 상부에 위치하는 종자정으로 이동하여 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.
실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법은, 원료로서, 고농도의 질소를 포함하는 탄화규소 분말을 이용하여, 단결정을 성장시킨다. 이에 따라, 실시예에 따른 탄화규소 단결정 성장 방법에 의해 제조되는 탄화규소 단결정의 질소 도핑 농도는 향상될 수 있으며, 농도가 균일한 n형 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.
이하 제조예 및 비교예들을 통하여 실시예를 좀더 상세하게 설명한다. 제조예들은 실시예를 좀더 명확하게 설명하기 위하여 제시한 것에 불과하며, 실시예가 제조예들로 한정되는 것은 아니다.
제조예
4
상기 제조예 2에 의해 제조되는 탄화규소 분말을 원료로 하여 상기 도가니 내에 투입한 후 단결정 성장 온도로 도가니를 가열하여 탄화규소 단결정을 성장시켰다.
비교예
2
상기 비교예 1에 의해 제조되는 탄화규소 분말을 원료로 하여 상기 도가니 내에 투입한 후 단결정 성장 온도로 도가니를 가열하고, 질소 가스 5ℓ/min을 투입하여 탄화규소 단결정을 성장시켰다.
| 제조예 4 | 비교예 2 | |
| 도핑 농도(ppm) | 5×1018 | 2×1018 |
표 2를 참조하면, 제조예 4에 따른 탄화규소 단결정이 비교예 2에 따른 탄화규소 단결정에 비해 질소 도핑 농도가 더 높은 것을 알 수 있다. 즉, 원료로서 고농도의 질소를 포함하는 탄화규소 분말을 이용하여 n형 탄화규소 단결정을 성장시에 질소 가스를 따로 투입하여 n형 탄화규소 단결정을 성장시키는 것보다 높은 질소 도핑 농도를 가지는 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 탄화규소 단결정은 공정시 따로 질소를 투입하는 공정을 생략할 수 있고, 또한 원재료 소스(source)인 탄화규소 분말 내에 질소를 포함하여 탄화규소 단결정을 성장시키므로 균일하고 높은 질소 농도를 가지는 n형 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (15)
- 삭제
- 삭제
- 규소를 포함하는 규소원(Si source), 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물을 포함하는 탄소원(C source)을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 가열하여 상기 규소원 및 상기 탄소원을 합성하는 단계;
상기 혼합물을 냉각하는 단계; 및
상기 혼합물에 질소계 가스를 투입하는 단계를 포함하고,
상기 규소원은 실리카졸, 이산화 실리콘, 미세 실리카 및 석영 분말로 구성되는 그룹으로부터 선택되고,
상기 고체 탄소원은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 및 풀러렌으로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 상기 유기 탄소 화합물은 페놀 수지, 프랑 수지, 크실렌 수지, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 알코올, 셀룰로오스, 피치, 타르 및 당류로 구성되는 그룹으로부터 선택되고,
상기 합성하는 단계는, 프로세스 가스로 아르곤(Ar) 가스를 이용하며 1300℃ 내지 1900℃의 온도에서 1시간 내지 7시간 동안 진행되고,
상기 질소계 가스를 투입하는 단계는 상기 냉각하는 단계 이후에 진행되며 상기 합성하는 단계보다 낮은 온도 및 짧은 시간 동안 진행되고,
상기 질소계 가스를 투입하는 단계에서 상기 질소계 가스는, 질소 가스(N2 gas) 또는 암모니아 가스(NH3 gas) 포함하고, 1300℃ 내지 1900℃의 온도에서 20ℓ/min 내지 100ℓ/min의 속도로 투입되고,
상기 합성하는 단계 및 상기 질소계 가스를 투입하는 단계 사이에 진행되는 입성장 단계를 더 포함하고,
상기 입성장 단계는 1800℃ 내지 2300℃의 온도에서 진행되며, 상기 합성하는 단계보다 높은 온도 및 짧은 시간 동안 진행되고,
질소가 500 ppm 내지 2000 ppm의 농도로 포함되는 탄화규소 분말 제조 방법. - 삭제
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- 삭제
- 삭제
- 도가니에 원료를 장입하는 단계;
상기 도가니를 가열하는 단계; 및
상기 원료가 승화되어 상기 도가니의 상부에 위치하는 홀더에 고정된 종자정에 탄화규소 단결정을 성장시키는 단계를 포함하고,
상기 홀더는 탄소를 포함하며 상기 종자정은 탄화규소를 포함하고,
상기 원료는 탄화규소 분말을 포함하고,
상기 탄화규소 분말은,
규소를 포함하는 규소원(Si source), 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물을 포함하는 탄소원(C source)을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 가열하여 상기 규소원 및 상기 탄소원을 합성하는 단계;
상기 혼합물을 냉각하는 단계; 및
상기 혼합물에 질소계 가스를 투입하는 단계를 포함하는 제조 방법으로 제조하고,
상기 규소원은 실리카졸, 이산화 실리콘, 미세 실리카 및 석영 분말로 구성되는 그룹으로부터 선택되고,
상기 고체 탄소원은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 및 풀러렌으로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 상기 유기 탄소 화합물은 페놀 수지, 프랑 수지, 크실렌 수지, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 알코올, 셀룰로오스, 피치, 타르 및 당류로 구성되는 그룹으로부터 선택되고,
상기 합성하는 단계는, 프로세스 가스로 아르곤(Ar) 가스를 이용하며 1300℃ 내지 1900℃의 온도에서 1시간 내지 7시간 동안 진행되고,
상기 질소계 가스를 투입하는 단계는 상기 냉각하는 단계 이후에 진행되며 상기 합성하는 단계보다 낮은 온도 및 짧은 시간 동안 진행되고,
상기 질소계 가스를 투입하는 단계에서 상기 질소계 가스는, 질소 가스(N2 gas) 또는 암모니아 가스(NH3 gas) 포함하고, 1300℃ 내지 1900℃의 온도에서 20ℓ/min 내지 100ℓ/min의 속도로 투입되고,
상기 합성하는 단계 및 상기 질소계 가스를 투입하는 단계 사이에 진행되는 입성장 단계를 더 포함하고,
상기 입성장 단계는 1800℃ 내지 2300℃의 온도에서 진행되며, 상기 합성하는 단계보다 높은 온도 및 짧은 시간 동안 진행되고,
상기 탄화규소 분말은 500 ppm 내지 2000 ppm의 농도를 가지는 질소를 포함하는 단결정 성장 방법. - 삭제
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