Выращивание кристаллов карбида кремния в печах с сопротивлением 6/8/12 дюймов методом PVT

Краткое описание:

Печь для роста карбида кремния с сопротивлением (метод PVT, метод физического переноса паров) является ключевым оборудованием для выращивания монокристаллов карбида кремния (SiC) методом высокотемпературной сублимации-рекристаллизации. Технология использует резистивный нагрев (графитовый нагревательный элемент) для сублимации исходного материала SiC при высокой температуре 2000–2500 ℃ и рекристаллизации в области низких температур (затравочный кристалл) для формирования высококачественного монокристалла SiC (4H/6H-SiC). Метод PVT является основным процессом для массового производства подложек SiC размером 6 дюймов и менее, который широко используется для подготовки подложек силовых полупроводников (таких как МОП-транзисторы, SBD) и радиочастотных устройств (GaN-на-SiC).

Написать нам письмо

Функции

Принцип работы：

1. Загрузка сырья: порошок (или блок) SiC высокой чистоты, помещенный на дно графитового тигля (зона высокой температуры).

2. Вакуум/инертная среда: вакуумируйте камеру печи (<10⁻³ мбар) или пропустите инертный газ (Ar).

3. Высокотемпературная сублимация: резистивный нагрев до 2000~2500 ℃, разложение SiC на Si, Si₂C, SiC₂ и другие газофазные компоненты.

4. Перенос газовой фазы: градиент температуры вызывает диффузию материала газовой фазы в область с низкой температурой (затравочный конец).

5. Рост кристалла: Газовая фаза перекристаллизовывается на поверхности затравочного кристалла и растет в направлении вдоль оси С или оси А.

Основные параметры:

1. Температурный градиент: 20~50℃/см (контроль скорости роста и плотности дефектов).

2. Давление: 1~100 мбар (низкое давление для уменьшения попадания примесей).

3.Скорость роста: 0,1~1 мм/ч (влияет на качество кристаллов и эффективность производства).

Основные характеристики:

(1) Качество кристаллов
Низкая плотность дефектов: плотность микротрубочек <1 см⁻², плотность дислокаций 10³~10⁴ см⁻² (благодаря оптимизации затравки и контролю процесса).

Контроль поликристаллического типа: можно выращивать 4H-SiC (основной), 6H-SiC, доля 4H-SiC >90% (необходимо точно контролировать градиент температуры и стехиометрическое соотношение газовой фазы).

(2) Производительность оборудования
Высокая температурная стабильность: температура графитового нагревательного элемента >2500 ℃, корпус печи имеет многослойную изоляционную конструкцию (например, графитовый войлок + водоохлаждаемая рубашка).

Контроль однородности: осевые/радиальные колебания температуры ±5 °C обеспечивают постоянство диаметра кристалла (отклонение толщины подложки 6 дюймов <5%).

Степень автоматизации: Интегрированная система управления ПЛК, мониторинг температуры, давления и скорости роста в режиме реального времени.

(3) Технологические преимущества
Высокая степень использования материала: степень конверсии сырья >70% (лучше, чем метод химического осаждения из газовой фазы).

Совместимость с большими размерами: налажено массовое производство 6-дюймовых дисплеев, 8-дюймовые находятся в стадии разработки.

(4) Потребление энергии и стоимость
Энергопотребление одной печи составляет 300–800 кВт·ч, что составляет 40–60 % от себестоимости производства подложки SiC.

Инвестиции в оборудование высоки (1,5–3 млн за единицу), но стоимость субстрата за единицу ниже, чем при использовании метода химического осаждения из газовой фазы.

Основные приложения:

1. Силовая электроника: подложка SiC MOSFET для инвертора электромобиля и фотоэлектрического инвертора.

2. Радиочастотные устройства: базовая станция 5G на эпитаксиальной подложке GaN-on-SiC (в основном 4H-SiC).

3. Устройства для экстремальных условий: датчики высоких температур и давления для аэрокосмического и атомно-энергетического оборудования.

Технические параметры：

Спецификация	Подробности
Размеры (Д × Ш × В)	2500 × 2400 × 3456 мм или по индивидуальному заказу
Диаметр тигля	900 мм
Предельное вакуумное давление	6 × 10⁻⁴ Па (через 1,5 часа вакуума)
Скорость утечки	≤5 Па/12 ч (прожиг)
Диаметр вала вращения	50 мм
Скорость вращения	0,5–5 об/мин
Метод нагрева	Электрический резистивный нагрев
Максимальная температура печи	2500°С
Мощность нагрева	40 кВт × 2 × 20 кВт
Измерение температуры	Двухцветный инфракрасный пирометр
Диапазон температур	900–3000°С
Точность температуры	±1°С
Диапазон давления	1–700 мбар
Точность контроля давления	1–10 мбар: ±0,5% полной шкалы; 10–100 мбар: ±0,5% полной шкалы; 100–700 мбар: ±0,5% полной шкалы
Тип операции	Нижняя загрузка, ручные/автоматические опции безопасности
Дополнительные функции	Двойное измерение температуры, несколько зон нагрева

Услуги XKH:

Компания XKH предоставляет полный комплекс услуг по обслуживанию печей для обработки SiC PVT, включая настройку оборудования (проектирование теплового поля, автоматическое управление), разработку процесса (контроль формы кристаллов, оптимизация дефектов), техническое обучение (эксплуатация и техническое обслуживание) и послепродажную поддержку (замена графитовых деталей, калибровка теплового поля), помогая клиентам добиться массового производства высококачественных кристаллов SiC. Мы также предоставляем услуги по модернизации процесса для постоянного повышения выхода кристаллов и эффективности роста. Срок выполнения заказа обычно составляет 3–6 месяцев.