Método CVD para produção de matérias-primas de SiC de alta pureza em forno de síntese de carboneto de silício a 1600℃

Descrição curta:

Um forno de síntese (CVD) de carboneto de silício (SiC). Utiliza a tecnologia de Deposição Química de Vapor (CVD) para ₄ fontes gasosas de silício (por exemplo, SiH₄, SiCl₄) em um ambiente de alta temperatura, no qual reagem com fontes de carbono (por exemplo, C₃H₈, CH₄). Um dispositivo essencial para o crescimento de cristais de carboneto de silício de alta pureza em um substrato (grafite ou semente de SiC). A tecnologia é usada principalmente para preparar substrato monocristalino de SiC (4H/6H-SiC), que é o principal equipamento de processo para a fabricação de semicondutores de potência (como MOSFETs e SBDs).

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Princípio de funcionamento:

1. Fornecimento de precursores. Os gases de silício (ex.: SiH₄) e de carbono (ex.: C₃H₈) são misturados proporcionalmente e alimentados na câmara de reação.

2. Decomposição em alta temperatura: Em uma alta temperatura de 1500~2300℃, a decomposição do gás gera átomos ativos de Si e C.

3. Reação de superfície: átomos de Si e C são depositados na superfície do substrato para formar uma camada de cristal de SiC.

4. Crescimento de cristais: através do controle do gradiente de temperatura, fluxo de gás e pressão, para alcançar o crescimento direcional ao longo do eixo c ou do eixo a.

Parâmetros principais:

· Temperatura: 1600~2200℃ (>2000℃ para 4H-SiC)

· Pressão: 50~200 mbar (baixa pressão para reduzir a nucleação de gás)

· Razão de gás: Si/C≈1,0~1,2 (para evitar defeitos de enriquecimento de Si ou C)

Principais características:

(1) Qualidade do cristal
Baixa densidade de defeitos: densidade de microtúbulos < 0,5 cm², densidade de deslocamentos < 10⁴ cm².

Controle do tipo policristalino: pode cultivar 4H-SiC (convencional), 6H-SiC, 3C-SiC e outros tipos de cristais.

(2) Desempenho do equipamento
Estabilidade em alta temperatura: aquecimento por indução de grafite ou aquecimento por resistência, temperatura >2300℃.

Controle de uniformidade: flutuação de temperatura ±5℃, taxa de crescimento 10~50μm/h.

Sistema de gás: Medidor de vazão mássica de alta precisão (MFC), pureza do gás ≥99,999%.

(3) Vantagens tecnológicas
Alta pureza: Concentração de impurezas de fundo <10¹⁶ cm⁻³ (N, B, etc.).

Tamanho grande: suporta crescimento de substrato SiC de 6"/8".

(4) Consumo e custo de energia
Alto consumo de energia (200~500kW·h por forno), representando 30%~50% do custo de produção do substrato de SiC.

Aplicações principais:

1. Substrato semicondutor de potência: MOSFETs de SiC para fabricação de veículos elétricos e inversores fotovoltaicos.

2. Dispositivo de RF: substrato epitaxial GaN-on-SiC da estação base 5G.

3. Dispositivos para ambientes extremos: sensores de alta temperatura para usinas aeroespaciais e nucleares.

Especificação técnica:

Especificação	Detalhes
Dimensões (C × L × A)	4000 x 3400 x 4300 mm ou personalize
Diâmetro da câmara do forno	1100 mm
Capacidade de carga	50 kg
O grau limite do vácuo	10-2Pa (2h após o início da bomba molecular)
Taxa de aumento da pressão da câmara	≤10Pa/h (após calcinação)
Curso de elevação da tampa inferior do forno	1500 mm
Método de aquecimento	Aquecimento por indução
A temperatura máxima no forno	2400°C
Fonte de alimentação de aquecimento	2X40kW
Medição de temperatura	Medição de temperatura infravermelha de duas cores
Faixa de temperatura	900~3000℃
Precisão do controle de temperatura	±1°C
Faixa de pressão de controle	1~700 mbar
Precisão do controle de pressão	1~5 mbar ±0,1 mbar; 5~100 mbar ±0,2 mbar; 100~700 mbar ±0,5 mbar
Método de carregamento	Carregamento inferior;
Configuração opcional	Ponto duplo de medição de temperatura, empilhadeira de descarga.

Serviços XKH:

A XKH fornece serviços completos para fornos CVD de carboneto de silício, incluindo personalização de equipamentos (projeto de zona de temperatura, configuração do sistema de gás), desenvolvimento de processos (controle de cristais, otimização de defeitos), treinamento técnico (operação e manutenção) e suporte pós-venda (fornecimento de peças de reposição para componentes-chave, diagnóstico remoto) para ajudar os clientes a alcançar a produção em massa de substratos de SiC de alta qualidade. Além disso, fornece serviços de atualização de processos para melhorar continuamente o rendimento dos cristais e a eficiência de crescimento.