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하민탄,신윤지,배시영,유용재,정성민 한국전기전자재료학회 2019 전기전자재료학회논문지 Vol.32 No.6
The top seeded solution growth (TSSG) method is an alternative technique to grow high-quality SiC crystals that has been actively studied for the last two decades. However, the TSSG method has different issues that need to be resolved when compared to the commercial SiC crystal growing method, i.e., physical vapor transport (PVT). A particular issue of the TSSG method of results from the presence of liquid droplets on the grown crystal that can remain even after crystal growth; this induces residual stress on the crystal surface. Hence, the residual droplet causes several unwanted effects on the crystal such as the initiation of micro-cracks, micro-pipes, and polytype inclusions. Therefore, this study investigated the formation of the residual droplet through multiphysics simulations and lead to the development of a liquid droplet removal method. As a result, we found that although residual liquid droplets significantly apply residual stress on the grown crystal, these could be vaporized by adopting thermal annealing processes after the relevant crystal growing steps. 차세대 SiC 단결정 성장법인 상부종자 용액성장법(Top Seeded Solution Growth; TSSG)은 고품질의 SiC 단결정을 얻을 수 있는 기법으로 최근 활발히 연구개발되고 있지만 이 방법은 종래에 상용화된 승화재결정법(Physical Vapor Transport; PVT)과는 다른 결정성장시의 문제점이 존재한다. 본 연구에서는 고상의 SiC 성장결정상에 액상의 Si 융액이 잔류하고 이가 그대로 고화된 Si 잔류액적에 대하여 고찰하였다. Si 잔류액적의 생성과 이에 따른 응력상태를 Field Phase 기법 등의 다중물리계산을 통하여 정성적으로 분석하고, 잔류액적의 제거를 위해 성장종료후 성장로의 냉각온도를 제어하며 Si 잔류액적을 제거하고 잔류액적 유무에 따른 표면응력 차이를 분석 고찰하였다.
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전자기 유도가열식 단결정 성장로의 온도 구배제어에 있어 복사열 전달의 효과
박태용,신윤지,하민탄,배시영,임영수,정성민 한국전기전자재료학회 2019 전기전자재료학회논문지 Vol.32 No.6
In order to fabricate high-quality SiC substrates for power electronic devices, various single crystal growing methods were prepared. These include the physical vapor transport (PVT) and top seeded solution growth (TSSG) methods. All the suggested SiC growth methods generally use induction-heating furnaces. The temperature distribution in this system can be easily adjusted by changing the hot-zone design. Moreover, precise temperature control in the induction-heating furnace is favorably required to grow a high-quality crystal. Therefore, in this study, we analyzed the heat transfer in these furnaces to grow SiC crystals. As the growth temperature of SiC crystals is very high, we evaluated the effect of radiation heat transfer on the temperature distribution in induction-heating furnaces. Based on our simulation results, a heat transfer strategy that controls the radiation heat transfer was suggested to obtain the optimal temperature distribution in the PVT and TSSG methods. 전력반도체용 기판으로 사용되는 SiC 단결정 기판의 성장법인 승화재결정법(Physical Vapor Transport; PVT)과 용액성장법(Top Seeded Solution Growth; TSSG)에 있어, 이러한 결정성장공정에 공통적으로 활용되는 가열방식인 유도가열법에 대한 연구를 수행하였다. 효율적인 온도분포제어는 결정성장공정에 매우 중요한 요소로서, 유도가열로에서의 열전달기구에 대한 이해는 매우 중요하다. 알려진 바와 같이 SiC 결정성장온도는 매우 고온으로서 여러가지 열전달기구중 복사에 의한 열전달이 중요하다고 알려져있다. 본 연구에서는 다중물리시뮬레이션 기법을 이용하여 이중도가니 구조의 유도가열로에서 복사열전달의 중요성을 평가하고 흑연도가니의 방사율 제어를 통하여 PVT 및 TSSG 공정에 걸맞는 유리한 온도분포를 갖는 핫존 구조를 제시하였다.
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