Выращивание кристаллов карбида кремния в печи с использованием метода PVT (Private, VaT) для получения слитков SiC диаметром 6/8/12 дюймов.

Выращивание кристаллов карбида кремния в печи с использованием метода PVT (Private Vitality Technology) для получения слитков SiC диаметром 6/8/12 дюймов. Изображение предоставлено:

Краткое описание:

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

Отправьте нам электронное письмо

Функции

Принцип работы:

1. Загрузка сырья: порошок (или блок) карбида кремния высокой чистоты помещается на дно графитового тигля (зона высоких температур).

2. Вакуум/инертная среда: вакуум в камере печи (<10⁻³ мбар) или подача инертного газа (Ar).

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

4. Прохождение через газовую фазу: температурный градиент стимулирует диффузию газообразного вещества в область с низкой температурой (конец зародыша).

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

Ключевые параметры:

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

2. Давление: 1–100 мбар (низкое давление для уменьшения включения примесей).

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

Основные характеристики:

(1) Качество кристалла
Низкая плотность дефектов: плотность микротрубочек <1 см⁻², плотность дислокаций 10³~10⁴ см⁻² (за счет оптимизации затравки и контроля процесса).

Контроль поликристаллического типа: возможность выращивания 4H-SiC (основной тип), 6H-SiC, при этом доля 4H-SiC должна превышать 90% (необходимо точно контролировать температурный градиент и стехиометрическое соотношение газовой фазы).

(2) Характеристики оборудования
Высокая термостойкость: температура нагревательного элемента из графита >2500℃, корпус печи имеет многослойную теплоизоляцию (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: коэффициент конверсии сырья >70% (лучше, чем при использовании метода CVD).

Совместимость с большими размерами: серийное производство 6-дюймовых телевизоров уже налажено, 8-дюймовые находятся на стадии разработки.

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

Инвестиции в оборудование высоки (1,5–3 млн долларов за единицу), но себестоимость единицы подложки ниже, чем при использовании метода химического осаждения из газовой фазы (CVD).

Основные области применения:

1. Силовая электроника: подложка из SiC MOSFET для инверторов электромобилей и фотоэлектрических инверторов.

2. Радиочастотные устройства: базовые станции 5G, эпитаксиальная подложка GaN-на-SiC (в основном 4H-SiC).

3. Устройства для экстремальных условий эксплуатации: датчики высоких температур и давления для аэрокосмического и атомного энергетического оборудования.

Технические параметры:

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

XKH Services:

Компания XKH предоставляет полный комплекс услуг по обслуживанию печей для PVT-обработки SiC, включая индивидуальную настройку оборудования (проектирование теплового поля, автоматическое управление), разработку технологических процессов (контроль формы кристаллов, оптимизация дефектов), техническое обучение (эксплуатация и техническое обслуживание) и послепродажную поддержку (замена графитовых деталей, калибровка теплового поля), чтобы помочь клиентам достичь высококачественного массового производства кристаллов SiC. Мы также предоставляем услуги по модернизации технологических процессов для постоянного повышения выхода кристаллов и эффективности роста, с типичным сроком выполнения 3-6 месяцев.