2인치 SiC 잉곳 Dia50.8mmx10mmt 4H-N 단결정

SiC 결정 성장 기술

SiC의 특성상 단결정 성장이 어렵습니다. 이는 주로 대기압에서 Si:C의 화학양론비가 1:1인 액상이 존재하지 않기 때문이며, 반도체 산업의 주류인 직접 드로잉법, 낙하 도가니법과 같은 보다 성숙한 성장 방법으로는 SiC를 성장시킬 수 없습니다. 이론적으로 Si:C의 화학양론비가 1:1인 용액은 압력이 10E5atm 이상이고 온도가 3200℃ 이상일 때만 얻을 수 있습니다. 현재 주류를 이루는 방법으로는 PVT법, 액상법, 고온 기상 화학 증착법이 있습니다.

당사가 제공하는 SiC 웨이퍼와 결정은 주로 물리적 기상 수송(PVT)을 통해 성장되며, 다음은 PVT에 대한 간략한 소개입니다.

물리 기상 수송(PVT) 방법은 1955년 Lely가 발명한 기상 승화 기술에서 유래했습니다. 이 기술은 SiC 분말을 흑연 튜브에 넣고 고온으로 가열하여 SiC 분말을 분해 및 승화시킨 후, 흑연 튜브를 냉각시켜 분해된 기상 SiC 분말 성분이 흑연 튜브 주변에 SiC 결정으로 증착 및 결정화되는 방식입니다. 이 방법은 대면적 SiC 단결정을 얻기 어렵고 흑연 튜브 내부의 증착 공정 제어도 어렵지만, 후대 연구자들에게 새로운 아이디어를 제공합니다.

러시아의 YM Tairov 등은 이를 바탕으로 SiC 결정의 결정 모양과 핵 생성 위치 제어가 어려운 문제를 해결하는 종자 결정(seed crystal) 개념을 도입했습니다. 이후 연구자들은 계속해서 개선하여 오늘날 산업적으로 사용되는 물리 기상 전이(PVT) 방법을 개발했습니다.

PVT는 가장 초기의 SiC 결정 성장 방법으로서, 현재 SiC 결정 성장에 가장 널리 사용되는 방법입니다. 다른 방법에 비해 성장 장비에 대한 요구 사항이 낮고, 성장 공정이 간단하며, 제어성이 뛰어나고, 개발 및 연구가 활발하며, 이미 산업화되었습니다.