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전기전자재료학회논문지 / v.32, no.6, 2019년, pp.516-521

상부종자 용액성장에 있어 성장결정상 잔류액적의 영향

Effect of Residual Droplet on the Solution-Grown SiC Single Crystals

하민탄, 신윤지, 배시영, 유용재, 정성민

Minh-Tan Ha, Yun-Ji Shin, Si-Young Bae, Yong-Jae Yoo, Seong-Min Jeong

초록(국문)

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.  

초록(영문)

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.

키워드

  • SiC
  • Singe crystal growth
  • Solution growth
  • Liquid droplet

DOI

https://doi.org/10.4313/JKEM.2019.32.6.516