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전기전자재료학회논문지 / v.32, no.6, 2019년, pp.522-527

전자기 유도가열식 단결정성장로의 온도구배제어에 있어 복사열전달의 효과

Effect of Radiation Heat Transfer on the Control of Temperature Gradient in the Induction Heating Furnace for Growing Single Crystals

박태용, 신윤지, 하민탄, 배시영, 임영수, 정성민

Tae-Yong Park, Yun-Ji Shin, Minh-Tan Ha, Si-Young Bae, Young-Soo Lim, Seong-Min Jeong

초록(국문)

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. 

초록(영문)

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.

키워드

  • SiC
  • Singe crystal growth
  • Induction heating furnace
  • Radiation heat transfer
  • Simulation

DOI

https://doi.org/10.4313/JKEM.2019.32.6.522