Forno de cristal longo com resistência de carboneto de silício para crescimento de cristal de lingote de SiC de 6/8/12 polegadas, método PVT

Forno de cristal longo com resistência de carboneto de silício para crescimento de cristais de lingotes de SiC de 6/8/12 polegadas, método PVT Imagem em destaque

Descrição curta:

O forno de crescimento por resistência de carboneto de silício (método PVT, método de transferência física de vapor) é um equipamento essencial para o crescimento de monocristais de carboneto de silício (SiC) pelo princípio de sublimação-recristalização em alta temperatura. A tecnologia utiliza aquecimento por resistência (corpo de aquecimento de grafite) para sublimar a matéria-prima de SiC a uma temperatura elevada de 2000 a 2500°C e recristalizar na região de baixa temperatura (cristal semente) para formar um monocristal de SiC de alta qualidade (4H/6H-SiC). O método PVT é o processo principal para a produção em massa de substratos de SiC com 6 polegadas ou menos, sendo amplamente utilizado na preparação de substratos de semicondutores de potência (como MOSFETs, SBDs) e dispositivos de radiofrequência (GaN-sobre-SiC).

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Detalhes do produto

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Princípio de funcionamento:

1. Carregamento de matéria-prima: pó (ou bloco) de SiC de alta pureza colocado no fundo do cadinho de grafite (zona de alta temperatura).

2. Ambiente de vácuo/inerte: aspirar a câmara do forno (<10⁻³ mbar) ou passar gás inerte (Ar).

3. Sublimação de alta temperatura: aquecimento por resistência a 2000~2500℃, decomposição de SiC em Si, Si₂C, SiC₂ e outros componentes da fase gasosa.

4. Transmissão da fase gasosa: o gradiente de temperatura impulsiona a difusão do material da fase gasosa para a região de baixa temperatura (extremidade da semente).

5. Crescimento do cristal: A fase gasosa recristaliza na superfície do Cristal Semente e cresce em uma direção direcional ao longo do eixo C ou eixo A.

Parâmetros principais:

1. Gradiente de temperatura: 20~50℃/cm (controle a taxa de crescimento e a densidade de defeitos).

2. Pressão: 1~100 mbar (baixa pressão para reduzir a incorporação de impurezas).

3. Taxa de crescimento: 0,1~1 mm/h (afetando a qualidade do cristal e a eficiência da produção).

Principais características:

(1) Qualidade do cristal
Baixa densidade de defeitos: densidade de microtúbulos <1 cm⁻², densidade de deslocamento 10³~10⁴ cm⁻² (por meio da otimização de sementes e controle de processo).

Controle do tipo policristalino: pode crescer 4H-SiC (mainstream), 6H-SiC, proporção de 4H-SiC >90% (é necessário controlar com precisão o gradiente de temperatura e a razão estequiométrica da fase gasosa).

(2) Desempenho do equipamento
Estabilidade em alta temperatura: temperatura do corpo de aquecimento de grafite >2500℃, o corpo do forno adota design de isolamento multicamadas (como feltro de grafite + jaqueta resfriada a água).

Controle de uniformidade: flutuações de temperatura axial/radial de ±5 °C garantem a consistência do diâmetro do cristal (desvio de espessura do substrato de 6 polegadas <5%).

Grau de automação: Sistema de controle PLC integrado, monitoramento em tempo real de temperatura, pressão e taxa de crescimento.

(3) Vantagens tecnológicas
Alta utilização de material: taxa de conversão de matéria-prima >70% (melhor que o método CVD).

Compatibilidade de tamanho grande: a produção em massa de 6 polegadas foi alcançada, a de 8 polegadas está em estágio de desenvolvimento.

(4) Consumo e custo de energia
O consumo de energia de um único forno é de 300 a 800 kW·h, representando 40% a 60% do custo de produção do substrato de SiC.

O investimento em equipamento é alto (1,5M 3M por unidade), mas o custo unitário do substrato é menor que o do método CVD.

Aplicações principais:

1. Eletrônica de potência: substrato SiC MOSFET para inversor de veículo elétrico e inversor fotovoltaico.

2. Dispositivos de RF: substrato epitaxial GaN-on-SiC da estação base 5G (principalmente 4H-SiC).

3. Dispositivos para ambientes extremos: sensores de alta temperatura e alta pressão para equipamentos aeroespaciais e de energia nuclear.

Parâmetros técnicos:

Especificação	Detalhes
Dimensões (C × L × A)	2500 × 2400 × 3456 mm ou personalize
Diâmetro do cadinho	900 milímetros
Pressão de vácuo máxima	6 × 10⁻⁴ Pa (após 1,5 h de vácuo)
Taxa de vazamento	≤5 Pa/12h (cozimento)
Diâmetro do eixo de rotação	50 milímetros
Velocidade de rotação	0,5–5 rpm
Método de aquecimento	Aquecimento por resistência elétrica
Temperatura máxima do forno	2500°C
Potência de aquecimento	40 kW × 2 × 20 kW
Medição de temperatura	Pirômetro infravermelho bicolor
Faixa de temperatura	900–3000°C
Precisão de temperatura	±1°C
Faixa de pressão	1–700 mbar
Precisão do controle de pressão	1–10 mbar: ±0,5% FS; 10–100 mbar: ±0,5% FS; 100–700 mbar: ±0,5% FS
Tipo de operação	Carregamento inferior, opções de segurança manual/automática
Recursos opcionais	Medição dupla de temperatura, múltiplas zonas de aquecimento

Serviços XKH:

A XKH fornece todo o serviço de processo do forno PVT de SiC, incluindo personalização de equipamentos (projeto de campo térmico, controle automático), desenvolvimento de processo (controle da forma do cristal, otimização de defeitos), treinamento técnico (operação e manutenção) e suporte pós-venda (substituição de peças de grafite, calibração de campo térmico) para ajudar os clientes a alcançar uma produção em massa de cristais de SiC de alta qualidade. Também fornecemos serviços de atualização de processo para melhorar continuamente o rendimento e a eficiência de crescimento dos cristais, com um prazo de entrega típico de 3 a 6 meses.