การปลูกผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ด้วยเตาหลอมแบบยาว ขนาด 6/8/12 นิ้ว โดยใช้วิธี PVT (Platform-Validation)

เตาหลอมผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบต้านทานยาว การปลูกผลึกแท่ง SiC ขนาด 6/8/12 นิ้ว วิธี PVT (ภาพประกอบ)

คำอธิบายโดยย่อ:

เตาอบการเจริญเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์แบบใช้ความต้านทาน (วิธี PVT หรือวิธีถ่ายโอนไอระเหยทางกายภาพ) เป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) โดยใช้หลักการระเหิดและการตกผลึกใหม่ที่อุณหภูมิสูง เทคโนโลยีนี้ใช้ความร้อนจากความต้านทาน (ตัวให้ความร้อนกราไฟต์) เพื่อระเหิดวัตถุดิบ SiC ที่อุณหภูมิสูง 2000~2500℃ และตกผลึกใหม่ในบริเวณอุณหภูมิต่ำ (ผลึกเมล็ด) เพื่อสร้างผลึกเดี่ยว SiC คุณภาพสูง (4H/6H-SiC) วิธี PVT เป็นกระบวนการหลักสำหรับการผลิตแผ่นรองพื้น SiC ขนาด 6 นิ้วและเล็กกว่าในปริมาณมาก ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมแผ่นรองพื้นสำหรับสารกึ่งตัวนำกำลัง (เช่น MOSFET, SBD) และอุปกรณ์ความถี่วิทยุ (GaN-on-SiC)

ส่งอีเมลถึงเรา

คุณสมบัติ

หลักการทำงาน:

1. การบรรจุวัตถุดิบ: ผงซิลิกาคาร์ไบด์ (หรือบล็อก) ที่มีความบริสุทธิ์สูง วางไว้ที่ก้นเบ้าหลอมกราไฟต์ (บริเวณที่มีอุณหภูมิสูง)

2. สภาพแวดล้อมสุญญากาศ/เฉื่อย: ทำให้ห้องเตาเป็นสุญญากาศ (<10⁻³ มิลลิบาร์) หรือปล่อยก๊าซเฉื่อย (อาร์กอน) เข้าไป

3. การระเหิดที่อุณหภูมิสูง: การให้ความร้อนด้วยความต้านทานที่อุณหภูมิ 2000~2500℃ ทำให้ SiC สลายตัวเป็น Si, Si₂C, SiC₂ และส่วนประกอบอื่นๆ ในสถานะก๊าซ

4. การส่งผ่านในเฟสแก๊ส: ความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นแรงผลักดันให้สารในเฟสแก๊สแพร่กระจายไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ (บริเวณด้านเริ่มต้น)

5. การเจริญเติบโตของผลึก: เฟสแก๊สจะตกผลึกใหม่บนพื้นผิวของผลึกต้นแบบและเจริญเติบโตไปในทิศทางที่กำหนดตามแกน C หรือแกน A

พารามิเตอร์หลัก:

1. การไล่ระดับอุณหภูมิ: 20~50℃/cm (ควบคุมอัตราการเติบโตและความหนาแน่นของข้อบกพร่อง)

2. ความดัน: 1~100 มิลลิบาร์ (ความดันต่ำเพื่อลดการปนเปื้อนของสิ่งเจือปน)

3. อัตราการเติบโต: 0.1~1 มม./ชม. (ส่งผลต่อคุณภาพของผลึกและประสิทธิภาพการผลิต)

คุณสมบัติหลัก:

(1) คุณภาพคริสตัล
ความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำ: ความหนาแน่นของไมโครทิวบูล <1 cm⁻² ความหนาแน่นของดิสโลเคชัน 10³~10⁴ cm⁻² (ผ่านการปรับปรุงเมล็ดพันธุ์และการควบคุมกระบวนการ)

การควบคุมชนิดของผลึกหลายเหลี่ยม: สามารถปลูก 4H-SiC (กระแสหลัก), 6H-SiC และ 4H-SiC ในสัดส่วน >90% (จำเป็นต้องควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิและอัตราส่วนสัดส่วนทางเคมีของเฟสแก๊สอย่างแม่นยำ)

(2) ประสิทธิภาพของอุปกรณ์
เสถียรภาพอุณหภูมิสูง: อุณหภูมิของตัวทำความร้อนกราไฟต์ >2500℃ ตัวเตาใช้การออกแบบฉนวนหลายชั้น (เช่น แผ่นกราไฟต์ + ปลอกระบายความร้อนด้วยน้ำ)

การควบคุมความสม่ำเสมอ: ความผันผวนของอุณหภูมิในแนวแกน/แนวรัศมี ±5 °C ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของผลึกมีความสม่ำเสมอ (ความเบี่ยงเบนของความหนาของแผ่นรองพื้นขนาด 6 นิ้ว <5%)

ระดับของระบบอัตโนมัติ: ระบบควบคุม PLC แบบบูรณาการ ตรวจสอบอุณหภูมิ ความดัน และอัตราการเติบโตแบบเรียลไทม์

(3) ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยี
การใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบสูง: อัตราการแปลงวัตถุดิบ >70% (ดีกว่าวิธี CVD)

รองรับขนาดใหญ่: รุ่น 6 นิ้วผลิตจำนวนมากได้แล้ว ส่วนรุ่น 8 นิ้วอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา

(4) การใช้พลังงานและต้นทุน
เตาเผาแต่ละเตาใช้พลังงาน 300-800 กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งคิดเป็น 40-60% ของต้นทุนการผลิตแผ่นรองพื้น SiC

การลงทุนด้านอุปกรณ์สูง (1.5 ล้านถึง 3 ล้านเหรียญสหรัฐต่อหน่วย) แต่ต้นทุนของวัสดุตั้งต้นต่อหน่วยต่ำกว่าวิธีการ CVD

แอปพลิเคชันหลัก:

1. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: แผ่นรองพื้น SiC MOSFET สำหรับอินเวอร์เตอร์รถยนต์ไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

2. อุปกรณ์ RF: สถานีฐาน 5G บนพื้นผิวอิพิแท็กเซียล GaN บน SiC (ส่วนใหญ่เป็น 4H-SiC)

3. อุปกรณ์สำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้ว: เซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงและความดันสูงสำหรับอุปกรณ์ด้านอวกาศและพลังงานนิวเคลียร์

พารามิเตอร์ทางเทคนิค:

ข้อกำหนด	รายละเอียด
ขนาด (ยาว × กว้าง × สูง)	2500 × 2400 × 3456 มม. หรือปรับแต่งได้ตามต้องการ
เส้นผ่านศูนย์กลางเบ้าหลอม	900 มม.
แรงดันสุญญากาศสูงสุด	6 × 10⁻⁴ Pa (หลังจากสุญญากาศ 1.5 ชั่วโมง)
อัตราการรั่วไหล	≤5 Pa/12 ชม. (อบ)
เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาหมุน	50 มม.
ความเร็วรอบ	0.5–5 รอบต่อนาที
วิธีการให้ความร้อน	การทำความร้อนด้วยความต้านทานไฟฟ้า
อุณหภูมิสูงสุดของเตาเผา	2500°C
กำลังความร้อน	40 กิโลวัตต์ × 2 × 20 กิโลวัตต์
การวัดอุณหภูมิ	เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดแบบสองสี
ช่วงอุณหภูมิ	900–3000°C
ความแม่นยำของอุณหภูมิ	±1°C
ช่วงความดัน	1–700 มิลลิบาร์
ความแม่นยำในการควบคุมแรงดัน	1–10 มิลลิบาร์: ±0.5% FS; 10–100 มิลลิบาร์: ±0.5% FS; 100–700 มิลลิบาร์: ±0.5% FS
ประเภทการดำเนินการ	ระบบโหลดด้านล่าง พร้อมตัวเลือกความปลอดภัยแบบแมนนวล/อัตโนมัติ
คุณสมบัติเสริม	การวัดอุณหภูมิแบบคู่ โซนทำความร้อนหลายโซน

บริการของ XKH:

XKH ให้บริการครบวงจรสำหรับเตาเผา SiC PVT รวมถึงการปรับแต่งอุปกรณ์ (การออกแบบสนามความร้อน การควบคุมอัตโนมัติ) การพัฒนาขั้นตอนการผลิต (การควบคุมรูปร่างผลึก การปรับปรุงข้อบกพร่อง) การฝึกอบรมทางเทคนิค (การใช้งานและการบำรุงรักษา) และการสนับสนุนหลังการขาย (การเปลี่ยนชิ้นส่วนกราไฟต์ การปรับเทียบสนามความร้อน) เพื่อช่วยให้ลูกค้าสามารถผลิตผลึก SiC คุณภาพสูงในปริมาณมาก นอกจากนี้ เรายังให้บริการปรับปรุงกระบวนการอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มผลผลิตผลึกและประสิทธิภาพการเติบโต โดยมีระยะเวลาดำเนินการโดยทั่วไป 3-6 เดือน