Phương pháp PVT để nuôi cấy tinh thể silicon carbide bằng lò nung điện trở dài, kích thước 6/8/12 inch, tạo thành thỏi tinh thể SiC.

Hình ảnh nổi bật: Phương pháp PVT để nuôi cấy tinh thể silicon carbide dài bằng lò nung điện trở, kích thước 6/8/12 inch, tạo thành thỏi tinh thể SiC.

Mô tả ngắn gọn:

Lò nung tăng trưởng điện trở silicon carbide (phương pháp PVT, phương pháp truyền hơi vật lý) là thiết bị chủ chốt để nuôi cấy tinh thể đơn silicon carbide (SiC) theo nguyên lý thăng hoa-kết tinh lại ở nhiệt độ cao. Công nghệ này sử dụng gia nhiệt điện trở (thân gia nhiệt bằng than chì) để thăng hoa nguyên liệu SiC ở nhiệt độ cao 2000~2500℃, và kết tinh lại ở vùng nhiệt độ thấp (tinh thể mầm) để tạo thành tinh thể đơn SiC chất lượng cao (4H/6H-SiC). Phương pháp PVT là quy trình chính để sản xuất hàng loạt chất nền SiC có kích thước 6 inch trở xuống, được sử dụng rộng rãi trong việc chuẩn bị chất nền cho các chất bán dẫn công suất (như MOSFET, SBD) và các thiết bị tần số vô tuyến (GaN-on-SiC).

Gửi email cho chúng tôi

Đặc trưng

Nguyên lý hoạt động:

1. Nạp nguyên liệu thô: bột (hoặc khối) SiC có độ tinh khiết cao được đặt ở đáy nồi nung than chì (vùng nhiệt độ cao).

2. Môi trường chân không/trơ: hút chân không buồng lò (<10⁻³ mbar) hoặc dẫn khí trơ (Ar).

3. Thăng hoa ở nhiệt độ cao: gia nhiệt bằng điện trở đến 2000~2500℃, SiC phân hủy thành Si, Si₂C, SiC₂ và các thành phần pha khí khác.

4. Truyền pha khí: độ chênh lệch nhiệt độ thúc đẩy sự khuếch tán của vật liệu pha khí đến vùng nhiệt độ thấp (đầu mầm).

5. Sự phát triển tinh thể: Pha khí tái kết tinh trên bề mặt của tinh thể mầm và phát triển theo hướng nhất định dọc theo trục C hoặc trục A.

Các thông số chính:

1. Độ chênh lệch nhiệt độ: 20~50℃/cm (kiểm soát tốc độ tăng trưởng và mật độ khuyết tật).

2. Áp suất: 1~100 mbar (áp suất thấp để giảm sự lẫn tạp chất).

3. Tốc độ tăng trưởng: 0,1~1mm/h (ảnh hưởng đến chất lượng tinh thể và hiệu quả sản xuất).

Các tính năng chính:

(1) Chất lượng tinh thể
Mật độ khuyết tật thấp: mật độ vi ống <1 cm⁻², mật độ lệch mạng 10³~10⁴ cm⁻² (nhờ tối ưu hóa hạt giống và kiểm soát quy trình).

Kiểm soát loại đa tinh thể: có thể nuôi cấy 4H-SiC (phổ biến), 6H-SiC, tỷ lệ 4H-SiC >90% (cần kiểm soát chính xác độ dốc nhiệt độ và tỷ lệ hóa học pha khí).

(2) Hiệu suất thiết bị
Độ ổn định nhiệt độ cao: nhiệt độ thân gia nhiệt bằng than chì >2500℃, thân lò nung sử dụng thiết kế cách nhiệt nhiều lớp (như nỉ than chì + áo khoác làm mát bằng nước).

Kiểm soát tính đồng nhất: Sự dao động nhiệt độ theo trục/hướng tâm ±5 °C đảm bảo tính nhất quán về đường kính tinh thể (độ lệch độ dày chất nền 6 inch <5%).

Mức độ tự động hóa: Hệ thống điều khiển PLC tích hợp, giám sát nhiệt độ, áp suất và tốc độ tăng trưởng theo thời gian thực.

(3) Ưu điểm công nghệ
Hiệu suất sử dụng vật liệu cao: tỷ lệ chuyển đổi nguyên liệu thô >70% (tốt hơn phương pháp CVD).

Khả năng tương thích với kích thước lớn: Sản xuất hàng loạt màn hình 6 inch đã được hoàn thiện, màn hình 8 inch đang trong giai đoạn phát triển.

(4) Mức tiêu thụ năng lượng và chi phí
Mức tiêu thụ năng lượng của một lò nung đơn lẻ là 300~800kW·h, chiếm 40%~60% chi phí sản xuất chất nền SiC.

Chi phí đầu tư thiết bị cao (1,5 triệu - 3 triệu mỗi đơn vị), nhưng chi phí nguyên liệu nền trên mỗi đơn vị thấp hơn so với phương pháp CVD.

Các ứng dụng cốt lõi:

1. Điện tử công suất: Chất nền SiC MOSFET cho bộ biến tần xe điện và bộ biến tần quang điện.

2. Thiết bị RF: Trạm gốc 5G GaN trên chất nền epitaxy SiC (chủ yếu là 4H-SiC).

3. Thiết bị hoạt động trong môi trường khắc nghiệt: cảm biến nhiệt độ và áp suất cao cho thiết bị hàng không vũ trụ và năng lượng hạt nhân.

Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật	Chi tiết
Kích thước (Dài × Rộng × Cao)	2500 × 2400 × 3456 mm hoặc tùy chỉnh
Đường kính nồi nấu kim loại	900 mm
Áp suất chân không tối đa	6 × 10⁻⁴ Pa (sau 1,5 giờ hút chân không)
Tỷ lệ rò rỉ	≤5 Pa/12h (quá trình nung nóng)
Đường kính trục quay	50 mm
Tốc độ quay	0,5–5 vòng/phút
Phương pháp gia nhiệt	gia nhiệt điện trở
Nhiệt độ lò nung tối đa	2500°C
Công suất sưởi ấm	40 kW × 2 × 20 kW
Đo nhiệt độ	Nhiệt kế hồng ngoại hai màu
Phạm vi nhiệt độ	900–3000°C
Độ chính xác nhiệt độ	±1°C
Phạm vi áp suất	1–700 mbar
Độ chính xác của việc kiểm soát áp suất	1–10 mbar: ±0,5% FS; 10–100 mbar: ±0,5% FS; 100–700 mbar: ±0,5% FS
Loại thao tác	Tải từ đáy, tùy chọn an toàn thủ công/tự động
Tính năng tùy chọn	Đo nhiệt độ kép, nhiều vùng sưởi

Dịch vụ XKH:

XKH cung cấp dịch vụ trọn gói cho lò PVT SiC, bao gồm tùy chỉnh thiết bị (thiết kế trường nhiệt, điều khiển tự động), phát triển quy trình (kiểm soát hình dạng tinh thể, tối ưu hóa khuyết tật), đào tạo kỹ thuật (vận hành và bảo trì) và hỗ trợ sau bán hàng (thay thế các bộ phận than chì, hiệu chuẩn trường nhiệt) để giúp khách hàng đạt được sản xuất hàng loạt tinh thể SiC chất lượng cao. Chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ nâng cấp quy trình để liên tục cải thiện năng suất tinh thể và hiệu quả tăng trưởng, với thời gian thực hiện điển hình từ 3-6 tháng.