KR20120139398A - 4Ｈ-ＳｉＣ단결정 성장방법 및 성장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4H -SiC 단결정 성장방법 및 성장장치4H-SiC 단결정 성장방법에 관한 것으로, 도가니의 길이를 늘리는 간단한 방법으로 도가니의 위치, 가열 온도 및 압력을 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업 없이도 4H -SiC 단결정을 용이하게 얻을 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은, 4H -SiC 단결정 성장방법의 경우, 종자정 홀더에 종자정을 부착하는 단계와, 종자정이 부착된 종자정 홀더를 반응챔버에 설치된 도가니 내부 상측에 종자정이 아래로 향하도록 장착하는 단계와, 도가니 내부에 단결정 원료인 SiC 분말을 장입하는 단계와, 도가니 내부를 감압하고 가열하여 단결정 원료를 승화시키는 단계를 포함하여 이루어지고, 도가니는 통상의 도가니 길이로부터 40 내지 50mm 증가시킨 150 내지 160mm의 길이를 갖는 개량형 도가니를 적용한 것을 특징으로 한다.

Description

4Ｈ-ＳｉＣ단결정 성장방법 및 성장장치{4H-SiC single crystal growth method and growth apparatus}

본 발명은 단결정 성장방법 및 성장장치에 관한 것으로, 특히 도가니의 길이를 늘리는 간단한 방법으로 도가니의 위치, 가열 온도 및 압력을 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업 없이도 4H-SiC 단결정을 얻을 수 있는 4H-SiC 단결정 성장방법 및 성장장치에 관한 것이다.

지금까지 대표적인 반도체 소자 재료로 Si가 널리 알려져 있지만 Si의 경우 물리적 한계에 직면함에 따라 차세대 반도체 소자 재료로서 SiC, GaN, AlN 및 ZnO 등의 광대역 반도체 재료가 각광을 받고 있다.

그러나 이들 광대역 반도체 재료 중 현재 단결정 잉곳(ingot) 성장 기술이 확보되어 직경 2인치 이상의 대구경 기판으로서의 생산이 가능한 것은 SiC 단결정 재료뿐이다.

SiC는 GaN, AlN 및 ZnO 에 비해 열적 안정성이 우수하고, 내산화성이 우수하다는 장점을 지니고 있고, 4.6W/Cm℃ 정도의 우수한 열전도 특성을 지니고 있기 때문에 고온에서 장시간 안정성이 요구되는 환경 하에서는 GaAs 또는 GaN과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체보다 훨씬 유용할 것으로 기대된다.

나아가 SiC는 비록 전자이동도가 Si에 비해 작으나, 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 실리콘의 2 내지 3배 정도이고 동작 한계온도가 650℃임에 따라 동작 한계온도가 200℃ 이하인 실리콘에 비하여 동작 한계온도가 훨씬 높다는 장점이 있다. 또한 화학적 기계적으로 강하여 극한 환경에서도 사용할 수 있는 소자로 제작이 가능하다.

이러한 SiC 결정은 그 성장온도에 따라 여러 종류로 분류되는데 그 중에서 대표적인 SiC로 6H-SiC단결정은 LED소자로, 4H-SiC 단결정은 전력소자로써 쓰이고 있다. 현재 친환경, 전력 손실 절감 차원에서 4H-SiC 단결정 기판을 제작하는 방법이 각광을 받고 있는 추세이다.

도 1은 종래기술에 의한 SiC 단결정 성장장치 및 성장방법을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 SiC 단결정 성장장치는 도가니(11)를 비롯하여 단열재(12a,12b,12b), 반응챔버(13) 및 히팅수단(14)을 포함하여 구성되었다.

이같은 구성을 갖는 종래기술에 따르면 도가니(11) 내에 단결정 원료(11a)를 장입한 후 가열하게 되면 상기 단결정 원료(11a)가 승화하면서 종자정(11b)에 단결정(11c)이 자라나는 형태로 생성된다.

하지만, 종래기술에 의하면 다른 형태의 단결정에 비하여 성장온도 영역이 좁고 조건이 비교적 까다로운 4H-SiC 단결정(113)을 성장시키기 위해서 도가니의 위치, 가열 온도 및 압력을 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업을 수행해야만 하였으며 그럼에도 불구하고 결과적으로 만족할만한 성과를 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 도가니의 길이를 늘리는 간단한 방법으로 도가니의 위치, 가열 온도 및 압력을 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업 없이도 4H -SiC 단결정을 얻을 수 있는 4H -SiC 단결정 성장방법 및 성장장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 4H-SiC 성장방법은, 종자정 홀더에 종자정을 부착하는 단계와; 상기 종자정이 부착된 종자정 홀더를 반응챔버에 설치된 도가니 내부 상측에 종자정이 아래로 향하도록 장착하는 단계와; 상기 도가니 내부에 단결정 원료인 SiC 분말을 장입하는 단계와; 상기 도가니 내부를 감압하고 가열하여 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 도가니는 통상의 도가니 길이로부터 40 내지 50mm 증가시킨 150 내지 160mm의 길이를 갖는 개량형 도가니를 적용한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 종자정은 6H-SiC 단결정을 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 종자정 홀더에 대한 종자정의 부착을 위해 슈가(sugar) 카본 페이스트 및 포토레지스트를 접착제로 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 종자정 홀더는 고밀도의 흑연을 소재로 하여 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 개량형 도가니를 둘러싸는 단열재 및 상기 단열재를 둘러싸는 반응챔버를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단열재는 흑연 섬유를 압착하여 일정 두께를 갖는 원관 형태로 형성시킨 흑연 펠트인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 개량형 도가니 내부를 가열하기 위해 상기 반응챔버 외부를 둘러싼 고주파 유도코일이 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계를 진행하기 전에 1300℃ 내지 1500℃의 온도와 진공압력으로 2시간 내지 3시간 동안 가열하여 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계를 진행하기 전에 불활성 가스를 도가니 내부 및 상기 도가니와 단열재 사이에 주입하여 남아 있는 공기를 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계에서 본격적인 감암 및 가열에 의해 단결정 원료를 승화시키기 전에는, 상기 단결정 원료가 성장온도에 도달하기까지 대기압을 유지토록 한 것을

한편, 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정은 상기 4H-SiC 단결정 성장방법에 의해 제조된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치는, 통상의 도가니 길이보다 40 내지 50mm 증가된 150 내지 160mm의 길이를 갖는 개량형 도가니와; 종자정이 부착된 상태로 상기 개량형 도가니의 내부 상측에 장착되는 종자정 홀더와; 상기 개량형 도가니를 둘러싸는 단열재와; 상기 개량형 도가니와 단열재를 수용하는 반응챔버와; 상기 도가니 내부를 가열하기 위해 상기 반응챔버 외부를 둘러싸 설치된 고주파 유도코일을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 종자정 홀더는 고밀도의 흑연을 소재로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단열재는 흑연 섬유를 압착하여 일정 두께를 갖는 원관 형태로 형성시킨 흑연 펠트가 복수층으로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장방법 및 성장장치는, 도가니의 길이를 늘리는 간단한 방법으로 도가니의 위치, 가열 온도 및 압력을 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업 없이도 4H-SiC 단결정을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 도가니의 길이를 조절하는 간단한 방법으로 종자정에 영향을 미치는 성장온도를 달리하여 다양한 종류의 단결정을 성장시킬 수 있는 응용이 가능해진다.

도 1은 종래기술에 의한 SiC 단결정 성장장치 및 성장방법을 설명하기 위한 단면 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치의 구성을 설명하기 위한 종단면 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치에서 4H-SiC 단결정의 성장원리를 설명하기 위한 종단면 구성도.
도 4는 폴리타입 단결정의 생성을 위한 온도영역을 표시한 그래프.
도 5는 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6a 내지 도 6c는 종자정의 설치 및 4H-SiC 단결정의 성장을 설명하기 위한 일련의 참조도.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치의 구성을 설명하기 위한 종단면 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치에서 4H-SiC 단결정의 성장원리를 설명하기 위한 종단면 구성도이며, 도 4는 폴리타입 단결정의 생성을 위한 온도영역을 표시한 그래프이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치는 개량형 도가니(110)와, 종자정 홀더(120)와, 단열재(140)와, 반응챔버(150)와, 고주파 유도코일(160)을 포함하여 구성되며, 통상의 일반적인 도가니의 길이보다 40 내지 50mm 증가(H2로 표시)된 150 내지 160mm의 길이(H1으로 표시)를 갖는 상기 개량형 도가니(110)를 구비한 것을 핵심적인 기술로 하여 4H-SiC 단결정(190)을 원활하게 성장시킬 수 있게 된다.

이같은 본 발명의 핵심적인 기술은 간단해보이지만 매우 독특한 방법이라 할 수 있는데, 이전에 주로 도가니의 위치, 가열 온도, 압력을 정밀하게 조절하는 난해한 작업에만 집중하였던 전통적인 방식에서 완전히 탈피하여 새로운 대안을 제시하고 있기 때문이다. 이같은 본 발명의 핵심적인 기술은 전통적인 방식에 비해 그 구현방법이 단순하고 4H-SiC 단결정(190)을 보다 원활하게 얻을 수 있다.

이처럼 본 발명에서 통상의 도가니 길이보다 40 내지 50mm 증가(H2로 표시)된 150 내지 160mm의 길이(H1으로 표시)를 갖는 개량형 도가니(110)를 구비하였을 때 각종 조건들을 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업 없이도 4H-SiC 단결정(190)을 보다 확실하게 성장시킬 수 있는 이론적인 근거를 설명하면 다음과 같다.

즉, 개량형 도가니(110)의 길이를 늘리게 되면 종자정(130)이 장착되어 단결정이 성장되는 개량형 도가니(110)의 내부 상측 부위가 온도가 가장 높은 고주파 유도코일(160)의 중앙영역(CH)으로부터 그 늘어난 길이만큼 자연스럽게 멀어지게 된다. 참고로 도 3에 기재된 도면부호 'CH2'방향으로 갈수록 고주파 유도코일(150)의 중앙영역(CH)으로부터 멀어질수록 상대적으로 낮은 온도범위에 위치하게 된다. 이에 따라 종자정(130)의 위치가 4H-SiC 단결정(190)을 성장시킬 수 있는 가장 신뢰도 높은 온도 영역대인 도 4의 'P zone'에 자연스럽게 위치하게 되는 것이다. 주목할 점은 이같이 개량형 도가니(110)의 길이를 늘리는 간단한 방법에 의해 코일과 도가니의 상대적인 위치, 가열 온도 및 압력 등의 조건을 복합적으로 정밀하게 맞추는 고도로 난해한 작업 없이도 4H-SiC 단결정을 성장시킬 수 있다는 점이다.

한편, 상기 개량형 도가니(110)는 SiC의 승화온도 이상의 융점을 갖는 물질로 제작되는데, 예컨대 흑연으로 제작되거나 흑연 재질 상에 실리콘카바이드의 승화온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 물질은 SiC 단결정이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 탄화물로는 금속 질화물을 이용할 수 있으며, 특히 Ta, Hf, Nb, Zr, W, V와 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물과 탄소가 이루는 탄화물과, Ta, Hf, Nb, Zr, W, V와 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물과 질소가 이루는 질화물을 이용할 수 있다. 또한, 개량형 도가니(110) 내에 장입되는 단결정 원료(170)로는 SiC 분말이 사용된다.

상기 종자정 홀더(120)는 개량형 도가니(110) 내에서 종자정(130)을 붙잡는 역할을 하는 것으로, 고밀도의 흑연을 소재로 제작되며 종자정(130)을 안정적으로 붙잡을 수 있도록 종자정(130)에 비해 넓은 형태로 구비된다. 또한, 상기 종자정 홀더(120)는 종자정(130)이 부착된 상태로 개량형 도가니(110)의 내부 상측에 장착된다. 상기 종자정 홀더(120)가 상기 개량형 도가니(110)에 장착되기 전에는 그 일면에 종자정(130)을 부착시켜야 하는데, 슈가(sugar), 카본 페이스트(carbon paste) 및 포토레지스트(photoresist) 중 어느 하나를 이용하여 종자정 홀더(120)에 종자정(130)을 부착하면 된다. 물론 다양한 다른 종류의 접착제를 사용해도 무방하다.

여기서 2인치 이상의 4H-SiC 단결정을 성장시키기 위한 종자정(130)으로는 6H-SiC 종자정을 사용한다. 흔히 4H-SiC 단결정을 성장시키기 위해 6H-SiC 종자정을 사용하는 것이 일반적인 것으로 알려져 있으나 본 발명에 의하면 6H-SiC 종자정을 사용해도 동일한 결과를 얻을 수 있기 때문에 굳이 고가의 4H-SiC 종자정을 사용할 필요가 없는 것이다. 참고로, 6H-SiC 단결정의 경우 4H-SiC 단결정에 비해 성장되는 영역이 상대적으로 넓기 때문에 4H-SiC 단결정에 비해 생산이 쉽고 저렴하다는 장점이 있다.

상기 단열재(140)는 상기 개량형 도가니(110)를 외측에서 직접적으로 둘러싼 형태로 구비되어 개량형 도가니(110)의 온도를 유지시켜주는 기능을 한다. 상기 단열재(140)로는 단결정 성장온도를 지속적으로 보존할 수 있도록 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 관상 원통형으로 제작한 흑연 펠트를 사용한다. 또한, 상기 단열재(140)의 단열효과를 더욱 증대시키기 위해 상기 흑연 펠트를 복층으로 하여 상기 개량형 도가니(110)를 둘러싸도록 하는 것이 바람직하다.

상기 반응챔버(150)는 상기 개량형 도가니(110) 및 단열재(140)의 설치공간을 제공하는 역할을 하는 것으로서 상기 단열재(140)보다 외측에서 상기 개량형 도가니(110)를 둘러싸 수용하는 관형태의 석영관(quartz tube)으로 구비된다.

상기 고주파 유도코일(160)은 상기 개량형 도가니(110) 내부를 가열하기 위해 반응챔버(150) 외부를 휘감아 둘러싸도록 설치된다. 상기 고주파 유도 코일(160)은 고주파 전류를 흐르게 함으로써 개량형 도가니(110)를 가열하게 되며, 그 특성상 중앙영역(CH)의 온도가 가장 높고 상기 중앙영역(CH)에서 멀어질수록 온도가 낮아진다.

계속해서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 4H-SiC 단결정 성장장치에 의한 4H-SiC 단결정 성장방법에 대해 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다. 참고로 도 5는 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6a 내지 도 6c는 종자정의 설치 및 4H-SiC 단결정의 성장을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장방법은 개량형 도가니 마련단계(S110), 종자정 부착단계(S120), 종자정 홀더 장착단계(S130), 단결정 원료 장입단계(S140), 불순물 제거단계(S150), 불활성 가스 주입단계(S160), 단결정 원료 승화단계(S170)를 포함하여 이루어진다. 아래에서는 상기 단계들 각각에 대해 설명한다.

먼저, 개량형 도가니 마련단계(S110)가 진행된다. 상기 개량형 도가니 마련단계(S110)에서는 통상의 개량형 도가니(110) 길이로부터 40 내지 50mm 증가시킨 150 내지 160mm의 길이를 갖도록 한 개량형 도가니(110)를 제작한다.

이후, 종자정 부착단계(S120)가 진행된다. 상기 종자정 부착단계(S120)에서는, 상기 개량형 도가니(110)에 장입하기 전에 도 6a와 같이 종자정 홀더(120)에 종자정(130)을 부착한다. 이를 위해 슈가(sugar), 카본 페이스트(carbon paste) 및 포토레지스트(photoresist) 중 어느 하나를 접착제로 이용한다. 도 6b는 종자정 홀더(120)에 종자정(130)이 부착된 형태를 보여주고 있다. 여기서, 상기 4H-SiC 단결정을 성장시키기 위한 종자정(130)으로는 4H-SiC 종자정에 비해 가격이 저렴하고 구하기 쉬운 6H-SiC 종자정을 사용한다.

이후, 종자정 홀더 장착단계(S130)가 진행된다. 상기 종자정 홀더 장착단계(S130)에서는, 상기 종자정(130)이 부착된 종자정 홀더(120)를 본 발명에 의한 4H-SiC 단결정 성장장치 내로 장입시켜 개량형 도가니(110) 내부 상측에 장착한다. 이때, 종자정 홀더(120)의 하부면이 개량형 도가니(110) 내부 상측에 장착되도록 하여 종자정 홀더(120)에 부착된 종자정(130)의 상면이 하측을 향하도록 한다.

이후, 단결정 원료 장입단계(S140)가 진행된다. 단결정 원료 장입단계(S140)에서는 단결정 원료(170)인 SiC 분말을 장입하며, 장입된 단결정 원료(170)인 SiC 분말은 개량형 도가니(110)의 내측 하부를 채우게 된다.

이후, 불순물 제거단계(S150)가 진행된다. 상기 불순물 제거단계(S150)에서는 1300℃ 내지 1500℃의 온도와 진공압력으로 2 시간 내지 3시간 동안 가열한다. 이로써 상기 개량형 도가니(110)에 포함된 불순물을 제거할 수 있다.

이후, 불활성 가스 주입단계(S160)가 진행된다. 상기 불활성 가스 주입단계(S160)에서는 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스를 개량형 도가니(110) 내부 및 개량형 도가니(110)와 단열재(140) 사이에 주입하여 남아있는 공기를 제거하게 된다.

이후, 단결정 원료 승화단계(S170)가 진행된다. 상기 단결정 원료 승화단계(S170)에서는 처음에는 압력을 대기압으로 높인 후, 고주파 유도코일(160)을 이용하여 개량형 도가니(110)를 2000℃ 내지 2300℃의 온도로 가열한다. 여기서, 대기압을 유지하는 이유는 결정 성장 초기에 4H-SiC 단결정이 아닌 다른 종류의 단결정이 생성되는 것을 방지하기 위한 것으로 우선은 대기압을 유지하면서 단결정 원료(170)를 성장온도까지 승온시켜준다. 이후, 성장장치 내부를 20[mbar] 내지 60[mbar]으로 감압하여 성장 압력으로 유지시키면서 가열하여 단결정 원료(170)를 승화시키면 도 6c에 도시된 것처럼 종자정(130) 상에 전력소자에 유망한 4H-SiC 단결정(190)이 성장된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110 : 개량형 도가니 120 : 종자정 홀더
130 : 종자정 140 : 단열재
150 : 반응챔버 160 : 고주파 유도코일
170 : 단결정 원료 190 : 4H-SiC 단결정

Claims (14)

1. 4H-SiC 단결정 성장방법으로서,
   종자정 홀더에 종자정을 부착하는 단계와;
   상기 종자정이 부착된 종자정 홀더를 반응챔버에 설치된 도가니 내부 상측에 종자정이 아래로 향하도록 장착하는 단계와;
   상기 도가니 내부에 단결정 원료인 SiC 분말을 장입하는 단계와;
   상기 도가니 내부를 감압하고 가열하여 상기 단결정 원료를 승화시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
   상기 도가니는 통상의 도가니 길이로부터 40 내지 50mm 증가시킨 150 내지 160mm의 길이를 갖는 개량형 도가니를 적용한 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 종자정은 6H-SiC 단결정을 사용하는 것을 특징으로 하는 6H-SiC 단결정 성장방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 종자정 홀더에 대한 종자정의 부착을 위해 슈가(sugar) 카본 페이스트 및 포토레지스트를 접착제로 사용하는 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 종자정 홀더는 고밀도의 흑연을 소재로 하여 이루어진 것을 특징으로 하는 4H 단결정 성장장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 개량형 도가니를 둘러싸는 단열재 및 상기 단열재를 둘러싸는 반응챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 단열재는 흑연 섬유를 압착하여 일정 두께를 갖는 원관 형태로 형성시킨 흑연 펠트인 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 개량형 도가니 내부를 가열하기 위해 상기 반응챔버 외부를 둘러싼 고주파 유도코일이 설치된 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 단결정 원료를 승화시키는 단계를 진행하기 전에 1300℃ 내지 1500℃의 온도와 진공압력으로 2시간 내지 3시간 동안 가열하여 도가니에 포함된 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 단결정 원료를 승화시키는 단계를 진행하기 전에 불활성 가스를 도가니 내부 및 상기 도가니와 단열재 사이에 주입하여 남아 있는 공기를 제거하는 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 단결정 원료를 승화시키는 단계에서 본격적인 감암 및 가열에 의해 단결정 원료를 승화시키기 전에는, 상기 단결정 원료가 성장온도에 도달하기까지 대기압을 유지토록 한 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정 성장방법.
11. 제1항 내지 제10항의 4H-SiC 단결정 성장방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 4H-SiC 단결정.
12. 통상의 도가니 길이보다 40 내지 50mm 증가된 150 내지 160mm의 길이를 갖는 개량형 도가니와;
    종자정이 부착된 상태로 상기 개량형 도가니의 내부 상측에 장착되는 종자정 홀더와;
    상기 개량형 도가니를 둘러싸는 단열재와;
    상기 개량형 도가니와 단열재를 수용하는 반응챔버와;
    상기 도가니 내부를 가열하기 위해 상기 반응챔버 외부를 둘러싸 설치된 고주파 유도코일을 포함하여 구성되는 4H 단결정 성장장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 종자정 홀더는 고밀도의 흑연을 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 4H 단결정 성장장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 단열재는 흑연 섬유를 압착하여 일정 두께를 갖는 원관 형태로 형성시킨 흑연 펠트가 복수층으로 구비된 것을 특징으로 하는 4H 단결정 성장장치.

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