Silisyum karbür dirençli uzun kristal fırınında 6/8/12 inç SiC külçe kristali PVT yöntemiyle yetiştirilmesi

Kısa Açıklama:

Silisyum karbür dirençli büyütme fırını (PVT yöntemi, fiziksel buhar transfer yöntemi), yüksek sıcaklıkta süblimasyon-yeniden kristalleşme prensibiyle silisyum karbür (SiC) tek kristalinin büyütülmesi için önemli bir ekipmandır. Bu teknoloji, SiC ham maddesini 2000~2500℃ gibi yüksek bir sıcaklıkta süblime etmek için dirençli ısıtma (grafit ısıtma gövdesi) kullanır ve düşük sıcaklık bölgesinde (tohum kristali) yeniden kristalleştirerek yüksek kaliteli bir SiC tek kristali (4H/6H-SiC) oluşturur. PVT yöntemi, 6 inç ve altındaki SiC alt tabakalarının seri üretiminde ana akım prosestir ve güç yarı iletkenlerinin (MOSFET'ler, SBD gibi) ve radyo frekans cihazlarının (GaN-on-SiC) alt tabaka hazırlığında yaygın olarak kullanılır.

Bize e-posta gönderin

Özellikler

Çalışma prensibi:

1. Hammadde yükleme: Yüksek saflıkta SiC tozu (veya blok), grafit potanın dibine (yüksek sıcaklık bölgesine) yerleştirilir.

2. Vakum/inert ortam: Fırın haznesini vakumlayın (<10⁻³ mbar) veya inert gaz (Ar) geçirin.

3. Yüksek sıcaklıkta süblimasyon: 2000~2500℃'ye kadar dirençli ısıtma, SiC'nin Si, Si₂C, SiC₂ ve diğer gaz fazı bileşenlerine ayrışması.

4. Gaz fazı iletimi: Sıcaklık gradyanı, gaz fazındaki malzemenin düşük sıcaklık bölgesine (tohum ucu) difüzyonunu yönlendirir.

5. Kristal büyümesi: Gaz fazı, tohum kristalinin yüzeyinde yeniden kristalleşir ve C ekseni veya A ekseni boyunca yönlü bir şekilde büyür.

Başlıca parametreler:

1. Sıcaklık gradyanı: 20~50℃/cm (büyüme hızını ve kusur yoğunluğunu kontrol eder).

2. Basınç: 1~100 mbar (safsızlık oluşumunu azaltmak için düşük basınç).

3. Büyüme hızı: 0,1~1 mm/saat (kristal kalitesini ve üretim verimliliğini etkiler).

Başlıca özellikler:

(1) Kristal kalitesi
Düşük kusur yoğunluğu: mikrotübül yoğunluğu <1 cm⁻², dislokasyon yoğunluğu 10³~10⁴ cm⁻² (tohum optimizasyonu ve proses kontrolü yoluyla).

Polikristalin tip kontrolü: 4H-SiC (ana akım), 6H-SiC ve %90'ın üzerinde 4H-SiC oranına sahip yapılar yetiştirilebilir (sıcaklık gradyanının ve gaz fazı stokiyometrik oranının doğru şekilde kontrol edilmesi gerekir).

(2) Ekipman performansı
Yüksek sıcaklık kararlılığı: grafit ısıtma gövdesi sıcaklığı >2500℃, fırın gövdesi çok katmanlı yalıtım tasarımına sahiptir (örneğin grafit keçe + su soğutmalı ceket).

Tekdüzelik kontrolü: ±5 °C'lik eksenel/radyal sıcaklık dalgalanmaları, kristal çapının tutarlılığını sağlar (6 inçlik alt tabaka kalınlığı sapması <%5).

Otomasyon düzeyi: Entegre PLC kontrol sistemi, sıcaklık, basınç ve büyüme hızının gerçek zamanlı izlenmesi.

(3) Teknolojik avantajlar
Yüksek malzeme kullanım oranı: Hammadde dönüşüm oranı >%70 (CVD yönteminden daha iyi).

Büyük boyut uyumluluğu: 6 inçlik seri üretim tamamlandı, 8 inçlik üretim geliştirme aşamasındadır.

(4) Enerji tüketimi ve maliyet
Tek bir fırının enerji tüketimi 300~800 kW·saat olup, SiC alt tabakasının üretim maliyetinin %40~%60'ını oluşturmaktadır.

Ekipman yatırımı yüksek (birim başına 1,5 milyon - 3 milyon), ancak birim alt tabaka maliyeti CVD yöntemine göre daha düşük.

Temel uygulamalar:

1. Güç elektroniği: Elektrikli araç invertörleri ve fotovoltaik invertörler için SiC MOSFET alt tabakası.

2. RF cihazları: 5G baz istasyonu GaN-on-SiC epitaksiyel alt tabaka (çoğunlukla 4H-SiC).

3. Aşırı ortam cihazları: Havacılık ve nükleer enerji ekipmanları için yüksek sıcaklık ve yüksek basınç sensörleri.

Teknik parametreler:

Özellikler	Detaylar
Boyutlar (Uzunluk × Genişlik × Yükseklik)	2500 × 2400 × 3456 mm veya isteğe göre
Pota Çapı	900 mm
Nihai Vakum Basıncı	6 × 10⁻⁴ Pa (1,5 saatlik vakumdan sonra)
Sızıntı Oranı	≤5 Pa/12h (fırınlama)
Dönme Mili Çapı	50 mm
Dönme Hızı	0,5–5 devir/dakika
Isıtma Yöntemi	Elektrik dirençli ısıtma
Maksimum Fırın Sıcaklığı	2500°C
Isıtma Gücü	40 kW × 2 × 20 kW
Sıcaklık Ölçümü	Çift renkli kızılötesi pirometre
Sıcaklık Aralığı	900–3000°C
Sıcaklık Doğruluğu	±1°C
Basınç Aralığı	1–700 mbar
Basınç Kontrol Doğruluğu	1–10 mbar: ±0,5% FS; 10–100 mbar: ±0,5% FS; 100–700 mbar: ±0,5% FS
İşlem Türü	Alttan yükleme, manuel/otomatik güvenlik seçenekleri
İsteğe Bağlı Özellikler	Çift sıcaklık ölçümü, çoklu ısıtma bölgeleri

XKH Hizmetleri:

XKH, müşterilerinin yüksek kaliteli SiC kristal seri üretimini gerçekleştirmelerine yardımcı olmak için ekipman özelleştirmesi (termal alan tasarımı, otomatik kontrol), proses geliştirme (kristal şekli kontrolü, kusur optimizasyonu), teknik eğitim (işletme ve bakım) ve satış sonrası destek (grafit parça değişimi, termal alan kalibrasyonu) dahil olmak üzere SiC PVT fırınının tüm süreç hizmetini sunmaktadır. Ayrıca, kristal verimini ve büyüme verimliliğini sürekli olarak iyileştirmek için tipik 3-6 aylık bir teslim süresiyle proses yükseltme hizmetleri de sunmaktayız.