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열 플라스마에 의한 탄화규소 나노입자와 응용

전문가 제언: ○ 탄화규소(SiC)는 비산화물계 세라믹스의 대표적 소재이며 분체, 단결정, 소결체, 박막 등 여러 가지 형태로 이용되고 있다. 특히 내마모성이나 고온강도, 화학적 안정성이 우수하여 연마제나 구조용 세라믹스에 사용되어 왔다. 최근에는 반도체 제조공정 재료, IT, 환경, 에너지 및 우주 등의 응용분야로 확대되고 있다.

○ 반도체 제조공정에 사용되고 있는 세라믹 부품의 주요 소재로는 Quartz, SiC, Al2O3, AlN 등이 사용되고 있다. 특히 국내 반도체 산업은 그 규모가 매우 커서 사용하는 Quartz 소재만 해도 그 금액이 상상을 초월한다. 최근 반도체 공정이 집적화되고, 사용하는 실리콘 웨이퍼의 크기가 대형화되면서 석영유리의 취약점을 보완할 수 있는 재료로 탄화규소가 각광을 받고 있다.

○ 이 문헌은 열플라스마를 이용하여 SiC 나노입자를 합성하는 연구에 관한 것이다. 또한 이 나노입자를 이용하여 기능성 세라믹스를 제조하고 반도체 공정에의 사용 예를 설명하고 있다.

○ SiC는 소결이 어려운 재료이므로 그간 적당한 소결보조제를 사용하고 열간 프레스를 이용해 소결하였다. 여기서는 나노입자를 적당히 첨가하여 소결보조제를 사용하지 않고 치밀한 SiC 소결체를 제조하고 있다. 이는 나노입자가 가지고 있는 표면활성이 치밀화의 구동력으로 작용하고 있다고 추정하고 있다. 또한 Al2O3 분말에 SiC 나노입자를 첨가하여 Al2O3-SiC 나노복합체를 제조하였다. 이것은 Al2O3 세라믹스에 비해 경도나 강도 등의 기계적 특성과 비유전율 특성이 우수하다

○ 국내에서도 CVD-SiC에 대한 연구가 출연연구소와 대학에서 실시되었으나 제품의 실용화에 이르지 못하고 있다. 일본의 경우 카본을 전문적으로 생산하는 업체들이 SiC 제조에 참여하고 있지만 국내에서는 원료에 대한 전문 생산업체가 없어 개발이 어려울 것으로 생각된다. 그러나 반도체 분야의 부자재 시장이 상당히 크므로 국내 기업들도 제조와 이용에 많은 관심을 가져주길 바란다.

저자: Mikio Konishi
자료유형: 학술정보