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

Descrição resumida:

Um forno de síntese de carbeto de silício (SiC) (CVD). Utiliza a tecnologia de Deposição Química de Vapor (CVD) para depositar fontes gasosas de silício (por exemplo, SiH₄, SiCl₄) em um ambiente de alta temperatura, onde reagem para formar fontes de carbono (por exemplo, C₃H₈, CH₄). É um dispositivo fundamental para o crescimento de cristais de carbeto de silício de alta pureza sobre um substrato (grafite ou semente de SiC). A tecnologia é utilizada principalmente para a preparação de substratos monocristalinos de SiC (4H/6H-SiC), que são equipamentos essenciais para a fabricação de semicondutores de potência (como MOSFETs e diodos Schottky).

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Características

Princípio de funcionamento:

1. Fornecimento do precursor. Os gases da fonte de silício (ex.: SiH₄) e da fonte de carbono (ex.: C₃H₈) são misturados em proporção adequada e introduzidos na câmara de reação.

2. Decomposição em alta temperatura: Em altas temperaturas de 1500 a 2300 °C, 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 cristalina de SiC.

4. Crescimento de cristais: Através do controle do gradiente de temperatura, fluxo de gás e pressão, é possível obter 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)

• Proporção de gases: Si/C ≈ 1,0 a 1,2 (para evitar defeitos de enriquecimento de Si ou C)

Principais características:

(1) Qualidade cristalina
Baixa densidade de defeitos: densidade de microtúbulos < 0,5 cm⁻², densidade de deslocamento < 10⁴ cm⁻².

Controle do tipo policristalino: permite o crescimento de 4H-SiC (principal), 6H-SiC, 3C-SiC e outros tipos de cristais.

(2) Desempenho do equipamento
Estabilidade a altas temperaturas: 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 o crescimento de substrato de 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 radiofrequência: estação base 5G com substrato epitaxial de GaN sobre SiC.

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

Especificações técnicas:

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 de vácuo	10-2Pa (2 horas após o início da bomba molecular)
taxa de aumento da pressão na câmara	≤10Pa/h (após calcinação)
Curso inferior de elevação da tampa do forno	1500 mm
Método de aquecimento	Aquecimento por indução
A temperatura máxima na fornalha	2400°C
Fonte de alimentação para aquecimento	2 x 40 kW
Medição de temperatura	Medição de temperatura infravermelha bicolor
Faixa de temperatura	900~3000℃
Precisão do controle de temperatura	±1°C
Faixa de pressão de controle	1~700mbar
Precisão do controle de pressão	1~5mbar ±0,1mbar; 5~100mbar ±0,2mbar; 100~700mbar ±0,5mbar
Método de carregamento	Carga reduzida;
Configuração opcional	Ponto duplo de medição de temperatura, descarregando empilhadeira.

Serviços XKH:

A XKH oferece serviços completos para fornos CVD de carbeto de silício, incluindo personalização de equipamentos (projeto de zonas de temperatura, configuração do sistema de gases), 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 de cristais e a eficiência de crescimento.