Método de CVD para la producción de materias primas de SiC de alta pureza en un horno de síntesis de carburo de silicio a 1600 ℃

Método de CVD para producir materias primas de SiC de alta pureza en un horno de síntesis de carburo de silicio a 1600 ℃ Imagen destacada

Descripción breve:

Un horno de síntesis de carburo de silicio (SiC) (CVD). Utiliza tecnología de deposición química en fase de vapor (CVD) para ₄ fuentes de silicio gaseoso (p. ej., SiH₄, SiCl₄) en un entorno de alta temperatura donde reaccionan con fuentes de carbono (p. ej., C₃H₈, CH₄). Es un dispositivo clave para el crecimiento de cristales de carburo de silicio de alta pureza sobre un sustrato (grafito o semilla de SiC). Esta tecnología se utiliza principalmente para preparar sustratos monocristalinos de SiC (4H/6H-SiC), que constituyen el equipo de proceso principal para la fabricación de semiconductores de potencia (como MOSFET y SBD).

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Principio de funcionamiento:

1. Suministro de precursores. Los gases de silicio (p. ej., SiH₄) y carbono (p. ej., C₃H₈) se mezclan proporcionalmente y se introducen en la cámara de reacción.

2. Descomposición a alta temperatura: A una temperatura alta de 1500~2300 ℃, la descomposición del gas genera átomos activos de Si y C.

3. Reacción superficial: Los átomos de Si y C se depositan en la superficie del sustrato para formar una capa de cristal de SiC.

4. Crecimiento de cristales: mediante el control del gradiente de temperatura, el flujo de gas y la presión, para lograr un crecimiento direccional a lo largo del eje c o del eje a.

Parámetros clave:

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

· Presión: 50~200 mbar (baja presión para reducir la nucleación de gas)

· Relación de gas: Si/C≈1,0~1,2 (para evitar defectos de enriquecimiento de Si o C)

Características principales:

(1) Calidad del cristal
Baja densidad de defectos: densidad de microtúbulos < 0,5 cm⁻², densidad de dislocaciones < 10⁴ cm⁻².

Control de tipo policristalino: puede crecer 4H-SiC (corriente principal), 6H-SiC, 3C-SiC y otros tipos de cristales.

(2) Rendimiento del equipo
Estabilidad a altas temperaturas: calentamiento por inducción de grafito o calentamiento por resistencia, temperatura >2300 ℃.

Control de uniformidad: fluctuación de temperatura ±5℃, tasa de crecimiento 10~50μm/h.

Sistema de gas: Medidor de caudal másico de alta precisión (MFC), pureza de gas ≥99,999%.

(3) Ventajas tecnológicas
Alta pureza: Concentración de impurezas de fondo <10¹⁶ cm⁻³ (N, B, etc.).

Gran tamaño: admite el crecimiento de sustrato de SiC de 6 "/8".

(4) Consumo y coste de la energía
Alto consumo de energía (200~500kW·h por horno), que representa entre el 30% y el 50% del costo de producción del sustrato de SiC.

Aplicaciones principales:

1. Sustrato semiconductor de potencia: MOSFET de SiC para la fabricación de vehículos eléctricos e inversores fotovoltaicos.

2. Dispositivo de RF: Sustrato epitaxial de GaN sobre SiC de estación base 5G.

3. Dispositivos para entornos extremos: sensores de alta temperatura para plantas de energía aeroespacial y nuclear.

Especificaciones técnicas:

Especificación	Detalles
Dimensiones (largo × ancho × alto)	4000 x 3400 x 4300 mm o personalizar
Diámetro de la cámara del horno	1100 mm
Capacidad de carga	50 kilos
El grado límite de vacío	10-2Pa (2 h después de que se inicia la bomba molecular)
Tasa de aumento de la presión de la cámara	≤10 Pa/h (después de la calcinación)
Carrera de elevación de la cubierta del horno inferior	1500 mm
Método de calentamiento	Calentamiento por inducción
La temperatura máxima en el horno	2400°C
Suministro de energía para calefacción	2X40kW
Medición de temperatura	Medición de temperatura infrarroja de dos colores
Rango de temperatura	900~3000℃
Precisión del control de temperatura	±1 °C
Rango de presión de control	1~700 mbar
Precisión del control de presión	1~5 mbar ±0,1 mbar; 5~100 mbar ±0,2 mbar; 100~700 mbar ±0,5 mbar
Método de carga	Carga inferior;
Configuración opcional	Punto doble de medición de temperatura, carretilla elevadora de descarga.

Servicios de XKH:

XKH ofrece servicios de ciclo completo para hornos de CVD de carburo de silicio, incluyendo la personalización de equipos (diseño de zonas de temperatura, configuración del sistema de gas), el desarrollo de procesos (control de cristales, optimización de defectos), la capacitación técnica (operación y mantenimiento) y el soporte posventa (suministro de repuestos para componentes clave, diagnóstico remoto) para ayudar a los clientes a lograr una producción en masa de sustratos de SiC de alta calidad. Además, ofrece servicios de actualización de procesos para mejorar continuamente el rendimiento de los cristales y la eficiencia de crecimiento.