Siliciumcarbide weerstandskristallen in een lange kristaloven, 6/8/12 inch SiC-ingotkristallen, PVT-methode

Korte beschrijving:

De siliciumcarbide-weerstandsgroeioven (PVT-methode, fysische dampoverdrachtsmethode) is een essentieel apparaat voor de groei van siliciumcarbide (SiC)-eenkristallen volgens het principe van sublimatie en herkristallisatie bij hoge temperaturen. Deze technologie maakt gebruik van weerstandsverwarming (grafiet verwarmingselement) om het SiC-grondmateriaal te sublimeren bij een hoge temperatuur van 2000-2500 °C en te herkristalliseren in het lage temperatuurgebied (kiemkristal) om een hoogwaardig SiC-eenkristal (4H/6H-SiC) te vormen. De PVT-methode is het gangbare proces voor de massaproductie van SiC-substraten van 6 inch en kleiner, en wordt veelvuldig gebruikt bij de substraatbereiding van vermogenshalfgeleiders (zoals MOSFET's, SBD's) en radiofrequentiecomponenten (GaN-on-SiC).

Stuur ons een e-mail.

Functies

Werkingsprincipe:

1. Laden van de grondstof: zeer zuiver SiC-poeder (of -blok) wordt onderin de grafietkroes geplaatst (zone met hoge temperatuur).

2. Vacuüm/inerte omgeving: vacuüm de ovenkamer (<10⁻³ mbar) of laat inert gas (Ar) erdoorheen stromen.

3. Sublimatie bij hoge temperatuur: weerstandsverhitting tot 2000-2500 °C, ontleding van SiC in Si, Si₂C, SiC₂ en andere gasvormige componenten.

4. Gasfasetransmissie: de temperatuurgradiënt drijft de diffusie van het gasfasemateriaal naar het gebied met lage temperatuur (kiemzijde).

5. Kristalgroei: De gasfase herkristalliseert op het oppervlak van het zaadkristal en groeit in een gerichte richting langs de C-as of de A-as.

Belangrijkste parameters:

1. Temperatuurgradiënt: 20~50℃/cm (controle van de groeisnelheid en de defectdichtheid).

2. Druk: 1~100 mbar (lage druk om de opname van onzuiverheden te verminderen).

3. Groeisnelheid: 0,1~1 mm/u (beïnvloedt de kristalkwaliteit en de productie-efficiëntie).

Belangrijkste kenmerken:

(1) Kristalkwaliteit
Lage defectdichtheid: microtubuledichtheid <1 cm⁻², dislocatiedichtheid 10³~10⁴ cm⁻² (door optimalisatie van de kiem en procesbeheersing).

Controle van het polykristallijne type: kan 4H-SiC (gangbaar), 6H-SiC en een 4H-SiC-aandeel van >90% kweken (nauwkeurige controle van de temperatuurgradiënt en de stoichiometrische verhouding in de gasfase is vereist).

(2) Prestaties van de apparatuur
Hoge temperatuurstabiliteit: de temperatuur van het grafietverwarmingselement bedraagt >2500℃, de ovenbehuizing is voorzien van een meerlaagse isolatie (zoals grafietvilt + watergekoelde mantel).

Uniformiteitscontrole: Axiale/radiale temperatuurschommelingen van ±5 °C zorgen voor een consistente kristaldiameter (afwijking in substraatdikte van 6 inch <5%).

Automatiseringsgraad: Geïntegreerd PLC-besturingssysteem, realtime bewaking van temperatuur, druk en groeisnelheid.

(3) Technologische voordelen
Hoge materiaalbenutting: omzettingsgraad van grondstoffen >70% (beter dan de CVD-methode).

Compatibiliteit met grote formaten: 6-inch formaten worden al in massaproductie geproduceerd, 8-inch formaten bevinden zich in de ontwikkelingsfase.

(4) Energieverbruik en kosten
Het energieverbruik van een enkele oven bedraagt 300 tot 800 kWh, wat neerkomt op 40% tot 60% van de productiekosten van SiC-substraten.

De investering in apparatuur is hoog (1,5 miljoen tot 3 miljoen per eenheid), maar de substraatkosten per eenheid zijn lager dan bij de CVD-methode.

Kernapplicaties:

1. Vermogenselektronica: SiC MOSFET-substraat voor omvormers in elektrische voertuigen en fotovoltaïsche omvormers.

2. RF-apparaten: 5G-basisstation GaN-op-SiC epitaxiaal substraat (voornamelijk 4H-SiC).

3. Apparaten voor extreme omstandigheden: sensoren voor hoge temperaturen en hoge drukken voor ruimtevaart- en kernenergieapparatuur.

Technische parameters:

Specificatie	Details
Afmetingen (L × B × H)	2500 × 2400 × 3456 mm of op maat gemaakt
Smeltkroesdiameter	900 mm
Ultieme vacuümdruk	6 × 10⁻⁴ Pa (na 1,5 uur vacuüm)
Lekpercentage	≤5 Pa/12 uur (uitbakken)
Diameter van de rotatieas	50 mm
Rotatiesnelheid	0,5–5 tpm
Verwarmingsmethode	Elektrische weerstandsverwarming
Maximale oventemperatuur	2500°C
Verwarmingsvermogen	40 kW × 2 × 20 kW
Temperatuurmeting	Tweekleurige infraroodpyrometer
Temperatuurbereik	900–3000 °C
Temperatuurnauwkeurigheid	±1°C
Drukbereik	1–700 mbar
Nauwkeurigheid van de drukregeling	1–10 mbar: ±0,5% FS; 10–100 mbar: ±0,5% FS; 100–700 mbar: ±0,5% FS
Bedieningstype	Laden via de onderkant, handmatige/automatische veiligheidsopties
Optionele functies	Dubbele temperatuurmeting, meerdere verwarmingszones

XKH-diensten:

XKH levert de complete processervice voor SiC PVT-ovens, inclusief apparatuuraanpassing (ontwerp van het thermische veld, automatische besturing), procesontwikkeling (kristalvormcontrole, defectoptimalisatie), technische training (bediening en onderhoud) en aftersalesondersteuning (vervanging van grafietonderdelen, kalibratie van het thermische veld) om klanten te helpen bij de massaproductie van hoogwaardige SiC-kristallen. We bieden ook procesupgradeservices aan om de kristalopbrengst en groei-efficiëntie continu te verbeteren, met een typische doorlooptijd van 3-6 maanden.