탄화규소(SiC)는 와이드 밴드갭 반도체 소재로서 현대 과학 기술 응용 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 탄화규소는 뛰어난 열 안정성, 높은 전기장 내성, 의도적인 전도성 등 우수한 물리적 및 광학적 특성을 가지고 있어 광전자 소자와 태양 전지 소자에 널리 사용됩니다. 더욱 효율적이고 안정적인 전자 소자에 대한 수요가 증가함에 따라 탄화규소 성장 기술 개발은 중요한 과제로 떠올랐습니다.
그렇다면 SiC 성장 과정에 대해 얼마나 알고 계신가요?
오늘은 탄화규소 단결정 성장을 위한 세 가지 주요 기술, 즉 물리적 기상 수송(PVT), 액상 에피택시(LPE), 고온 화학 기상 증착(HT-CVD)에 대해 논의해보겠습니다.
물리적 증기 전달 방식(PVT)
물리 기상 전이법은 가장 일반적으로 사용되는 탄화규소 성장 공정 중 하나입니다. 단결정 탄화규소의 성장은 주로 고온 조건에서 탄화규소 분말의 승화와 종자 결정에 대한 재증착에 의존합니다. 폐쇄된 흑연 도가니에서 탄화규소 분말을 고온으로 가열하면, 온도 구배를 제어하여 탄화규소 증기가 종자 결정 표면에 응축되어 점차 큰 크기의 단결정으로 성장합니다.
현재 당사가 공급하는 단결정 SiC의 대부분은 이러한 성장 방식으로 제조됩니다. 또한 이는 업계의 주류 방식이기도 합니다.
액상 에피택시(LPE)
탄화규소 결정은 고체-액체 계면에서 결정 성장 공정을 통해 액상 에피택시(liquid phase epitaxy)를 통해 제조됩니다. 이 방법에서는 탄화규소 분말을 고온에서 규소-탄소 용액에 용해시킨 후, 온도를 낮추어 용액에서 탄화규소가 침전되어 종자 결정 위에서 성장합니다. LPE법의 주요 장점은 낮은 성장 온도에서 고품질 결정을 얻을 수 있고, 비용이 비교적 저렴하며, 대량 생산에 적합하다는 것입니다.
고온 화학 기상 증착(HT-CVD)
실리콘과 탄소를 함유한 가스를 고온의 반응 챔버에 주입하면, 화학 반응을 통해 탄화규소 단결정층이 시드 결정 표면에 직접 증착됩니다. 이 방법의 장점은 가스의 유량과 반응 조건을 정밀하게 제어하여 고순도이고 결함이 적은 탄화규소 결정을 얻을 수 있다는 것입니다. HT-CVD 공정은 우수한 특성을 가진 탄화규소 결정을 생산할 수 있으며, 이는 특히 고품질 소재가 필요한 응용 분야에 매우 유용합니다.
탄화규소의 성장 과정은 그 응용 및 개발의 초석입니다. 끊임없는 기술 혁신과 최적화를 통해 이 세 가지 성장 방법은 각기 다른 역할을 수행하며 다양한 상황의 요구를 충족하고 탄화규소의 중요한 위치를 확보합니다. 연구와 기술 발전이 심화됨에 따라 탄화규소 소재의 성장 과정은 지속적으로 최적화되고 전자 소자의 성능은 더욱 향상될 것입니다.
(검열)
게시 시간: 2024년 6월 23일