Horno de cristal largo resistente al carburo de silicio que crece con el método PVT de lingotes de SiC de 6/8/12 pulgadas

Imagen destacada: Horno de cristal largo con resistencia de carburo de silicio que hace crecer lingotes de SiC de 6/8/12 pulgadas con método PVT.

Descripción breve:

El horno de crecimiento por resistencia de carburo de silicio (método PVT, método de transferencia física de vapor) es un equipo clave para el crecimiento de monocristales de carburo de silicio (SiC) mediante el principio de sublimación-recristalización a alta temperatura. Esta tecnología utiliza calentamiento por resistencia (cuerpo calefactor de grafito) para sublimar la materia prima de SiC a una temperatura de 2000 a 2500 °C y recristalizar en la región de baja temperatura (cristal semilla) para formar un monocristal de SiC de alta calidad (4H/6H-SiC). El método PVT es el proceso principal para la producción en masa de sustratos de SiC de 6 pulgadas o menos, y se utiliza ampliamente en la preparación de sustratos de semiconductores de potencia (como MOSFET y SBD) y dispositivos de radiofrecuencia (GaN sobre SiC).

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Detalle del producto

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Principio de funcionamiento:

1. Carga de materia prima: polvo (o bloque) de SiC de alta pureza colocado en el fondo del crisol de grafito (zona de alta temperatura).

2. Vacío/ambiente inerte: aspirar la cámara del horno (<10⁻³ mbar) o pasar gas inerte (Ar).

3. Sublimación de alta temperatura: calentamiento por resistencia a 2000~2500 ℃, descomposición de SiC en Si, Si₂C, SiC₂ y otros componentes en fase gaseosa.

4. Transmisión en fase gaseosa: el gradiente de temperatura impulsa la difusión del material en fase gaseosa hacia la región de baja temperatura (extremo de la semilla).

5. Crecimiento del cristal: La fase gaseosa se recristaliza en la superficie del cristal semilla y crece en dirección a lo largo del eje C o del eje A.

Parámetros clave:

1. Gradiente de temperatura: 20~50℃/cm (control de la tasa de crecimiento y densidad de defectos).

2. Presión: 1~100 mbar (baja presión para reducir la incorporación de impurezas).

3. Tasa de crecimiento: 0,1 ~ 1 mm/h (afecta la calidad del cristal y la eficiencia de producción).

Características principales:

(1) Calidad del cristal
Baja densidad de defectos: densidad de microtúbulos <1 cm⁻², densidad de dislocación 10³~10⁴ cm⁻² (mediante optimización de semillas y control de procesos).

Control de tipo policristalino: puede crecer 4H-SiC (corriente principal), 6H-SiC, proporción 4H-SiC >90% (es necesario controlar con precisión el gradiente de temperatura y la relación estequiométrica de la fase gaseosa).

(2) Rendimiento del equipo
Estabilidad de alta temperatura: la temperatura del cuerpo de calentamiento de grafito es >2500 ℃, el cuerpo del horno adopta un diseño de aislamiento multicapa (como fieltro de grafito + camisa refrigerada por agua).

Control de uniformidad: Las fluctuaciones de temperatura axial/radial de ±5 °C garantizan la consistencia del diámetro del cristal (desviación del espesor del sustrato de 6 pulgadas <5%).

Grado de automatización: Sistema de control PLC integrado, monitoreo en tiempo real de temperatura, presión y tasa de crecimiento.

(3) Ventajas tecnológicas
Alta utilización del material: tasa de conversión de materia prima >70% (mejor que el método CVD).

Compatibilidad de gran tamaño: se ha logrado la producción en masa de 6 pulgadas, la de 8 pulgadas se encuentra en la etapa de desarrollo.

(4) Consumo y coste de la energía
El consumo de energía de un solo horno es de 300 a 800 kWh, lo que representa entre el 40 % y el 60 % del costo de producción del sustrato de SiC.

La inversión en equipo es alta (1,5M 3M por unidad), pero el costo unitario del sustrato es menor que el del método CVD.

Aplicaciones principales:

1. Electrónica de potencia: Sustrato MOSFET de SiC para inversor de vehículo eléctrico e inversor fotovoltaico.

2. Dispositivos de RF: Sustrato epitaxial de GaN sobre SiC de estación base 5G (principalmente 4H-SiC).

3. Dispositivos para entornos extremos: sensores de alta temperatura y alta presión para equipos aeroespaciales y de energía nuclear.

Parámetros técnicos:

Especificación	Detalles
Dimensiones (largo × ancho × alto)	2500 × 2400 × 3456 mm o personalizar
Diámetro del crisol	900 milímetros
Presión de vacío máxima	6 × 10⁻⁴ Pa (después de 1,5 h de vacío)
Tasa de fuga	≤5 Pa/12h (horneado)
Diámetro del eje de rotación	50 milímetros
Velocidad de rotación	0,5–5 rpm
Método de calentamiento	Calefacción por resistencia eléctrica
Temperatura máxima del horno	2500°C
Potencia de calefacción	40 kW × 2 × 20 kW
Medición de temperatura	Pirómetro infrarrojo de dos colores
Rango de temperatura	900–3000 °C
Precisión de la temperatura	±1 °C
Rango de presión	1–700 mbar
Precisión del control de presión	1–10 mbar: ±0,5 % FS; 10–100 mbar: ±0,5 % FS; 100–700 mbar: ±0,5 % FS
Tipo de operación	Carga inferior, opciones de seguridad manuales/automáticas
Características opcionales	Medición de temperatura dual, múltiples zonas de calentamiento.

Servicios de XKH:

XKH ofrece servicios integrales para el proceso de hornos de SiC PVT, incluyendo la personalización de equipos (diseño del campo térmico, control automático), el desarrollo del proceso (control de la forma del cristal, optimización de defectos), la capacitación técnica (operación y mantenimiento) y el soporte posventa (reemplazo de piezas de grafito, calibración del campo térmico) para ayudar a los clientes a lograr una producción en masa de cristales de SiC de alta calidad. También ofrecemos servicios de actualización de procesos para mejorar continuamente el rendimiento y la eficiencia de crecimiento de los cristales, con un plazo de entrega típico de 3 a 6 meses.