Metoda PVT do hodowania kryształów węglika krzemu o długich kryształach w piecu o średnicy 6/8/12 cali

Węglik krzemu oporowy, długi kryształ, rosnący w piecu, metoda PVT, wlewki SiC o wymiarach 6/8/12 cali. Obraz wyróżniony

Krótki opis:

Piec oporowy do wzrostu węglika krzemu (metoda PVT, metoda fizycznego transferu pary) to kluczowe urządzenie do wzrostu monokryształów węglika krzemu (SiC) metodą wysokotemperaturowej sublimacji i rekrystalizacji. Technologia ta wykorzystuje ogrzewanie oporowe (element grzejny z grafitu) do sublimacji surowca SiC w wysokiej temperaturze 2000–2500°C, a następnie rekrystalizuje w niskiej temperaturze (kryształ zarodkowy), tworząc wysokiej jakości monokryształ SiC (4H/6H-SiC). Metoda PVT jest głównym procesem masowej produkcji podłoży SiC o średnicy 6 cali i mniejszej, które są szeroko stosowane w przygotowaniu podłoży półprzewodników mocy (takich jak tranzystory MOSFET, SBD) oraz urządzeń radiowych (GaN-on-SiC).

Wyślij do nas e-mail

Cechy

Zasada działania:

1. Załadunek surowca: proszek SiC o wysokiej czystości (lub blok) umieszczony na dnie tygla grafitowego (strefa wysokiej temperatury).

2. Próżnia/środowisko obojętne: w komorze pieca należy zastosować próżnię (<10⁻³ mbar) lub przepuścić gaz obojętny (Ar).

3. Sublimacja w wysokiej temperaturze: nagrzewanie rezystancyjne do temperatury 2000~2500℃, rozkład SiC na Si, Si₂C, SiC₂ i inne składniki fazy gazowej.

4. Przenoszenie fazy gazowej: gradient temperatury powoduje dyfuzję materiału fazy gazowej do obszaru o niskiej temperaturze (koniec ziarna).

5. Wzrost kryształu: Faza gazowa rekrystalizuje na powierzchni kryształu zarodkowego i rośnie w kierunku kierunkowym wzdłuż osi C lub osi A.

Kluczowe parametry:

1. Gradient temperatury: 20~50℃/cm (kontrola szybkości wzrostu i gęstości defektów).

2. Ciśnienie: 1~100 mbar (niskie ciśnienie mające na celu ograniczenie gromadzenia się zanieczyszczeń).

3. Szybkość wzrostu: 0,1~1 mm/h (wpływa na jakość kryształu i wydajność produkcji).

Główne cechy:

(1) Jakość kryształu
Niska gęstość defektów: gęstość mikrotubul <1 cm⁻², gęstość dyslokacji 10³~10⁴ cm⁻² (dzięki optymalizacji zarodków i kontroli procesu).

Sterowanie typu polikrystalicznego: umożliwia wzrost 4H-SiC (główny nurt), 6H-SiC, udział 4H-SiC >90% (konieczna jest dokładna kontrola gradientu temperatury i stosunku stechiometrycznego fazy gazowej).

(2) Wydajność sprzętu
Wysoka stabilność temperaturowa: temperatura korpusu grzewczego wykonanego z grafitu >2500℃, korpus pieca wyposażony jest w wielowarstwową konstrukcję izolacyjną (taką jak filc grafitowy + płaszcz chłodzony wodą).

Kontrola jednorodności: osiowe/promieniowe wahania temperatury rzędu ±5°C zapewniają spójność średnicy kryształu (odchylenie grubości podłoża 6-calowego <5%).

Stopień automatyzacji: Zintegrowany system sterowania PLC, monitorowanie w czasie rzeczywistym temperatury, ciśnienia i szybkości wzrostu.

(3) Zalety technologiczne
Wysokie wykorzystanie materiału: wskaźnik konwersji surowca >70% (lepszy niż w przypadku metody CVD).

Duża kompatybilność rozmiarów: masowa produkcja modelu 6-calowego została już osiągnięta, model 8-calowy jest na etapie rozwoju.

(4) Zużycie energii i koszty
Zużycie energii przez pojedynczy piec wynosi 300~800 kWh, co stanowi 40%~60% kosztów produkcji podłoża SiC.

Inwestycja w sprzęt jest wysoka (1,5M 3M na jednostkę), ale koszt jednostkowy podłoża jest niższy niż w przypadku metody CVD.

Główne zastosowania:

1. Elektronika mocy: Podłoże SiC MOSFET do falownika pojazdu elektrycznego i falownika fotowoltaicznego.

2. Urządzenia Rf: stacja bazowa 5G, podłoże epitaksjalne GaN-na-SiC (głównie 4H-SiC).

3. Urządzenia pracujące w ekstremalnych warunkach: czujniki wysokich temperatur i wysokiego ciśnienia dla sprzętu lotniczego i energetyki jądrowej.

Parametry techniczne:

Specyfikacja	Bliższe dane
Wymiary (dł. × szer. × wys.)	2500 × 2400 × 3456 mm lub dostosuj
Średnica tygla	900 mm
Maksymalne ciśnienie próżniowe	6 × 10⁻⁴ Pa (po 1,5 h próżni)
Szybkość wycieku	≤5 Pa/12h (wygrzewanie)
Średnica wału obrotowego	50 mm
Prędkość obrotowa	0,5–5 obr./min
Metoda ogrzewania	Ogrzewanie oporowe elektryczne
Maksymalna temperatura pieca	2500°C
Moc grzewcza	40 kW × 2 × 20 kW
Pomiar temperatury	Dwukolorowy pirometr na podczerwień
Zakres temperatur	900–3000°C
Dokładność temperatury	±1°C
Zakres ciśnienia	1–700 mbar
Dokładność kontroli ciśnienia	1–10 mbar: ±0,5% pełnej skali; 10–100 mbar: ±0,5% pełnej skali; 100–700 mbar: ±0,5% pełnej skali
Typ operacji	Ładowanie od dołu, opcje bezpieczeństwa ręcznego/automatycznego
Funkcje opcjonalne	Podwójny pomiar temperatury, wiele stref grzewczych

Usługi XKH:

Firma XKH zapewnia kompleksową obsługę pieca SiC PVT, w tym dostosowanie urządzeń (projektowanie pola termicznego, sterowanie automatyczne), rozwój procesu (kontrola kształtu kryształu, optymalizacja defektów), szkolenia techniczne (obsługa i konserwacja) oraz wsparcie posprzedażowe (wymiana elementów grafitowych, kalibracja pola termicznego), aby pomóc klientom osiągnąć wysoką jakość masowej produkcji kryształów SiC. Oferujemy również usługi modernizacji procesów, aby stale zwiększać wydajność produkcji kryształów i efektywność wzrostu, z typowym czasem realizacji wynoszącym 3-6 miesięcy.