Méthode CVD pour la production de matières premières SiC de haute pureté dans un four de synthèse de carbure de silicium à 1600 °C

Description courte :

Un four de synthèse de carbure de silicium (SiC) (CVD). Il utilise la technologie de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour transformer des sources de silicium gazeuses (par exemple SiH₄, SiCl₄) en sources de carbone (par exemple C₃H₈, CH₄) dans un environnement à haute température. Cet appareil est essentiel à la croissance de cristaux de carbure de silicium de haute pureté sur un substrat (germe de graphite ou de SiC). Cette technologie est principalement utilisée pour la préparation de substrats monocristallins de SiC (4H/6H-SiC), qui constituent l'équipement de base pour la fabrication de semi-conducteurs de puissance (tels que les MOSFET et les diodes Schottky).

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Caractéristiques

Principe de fonctionnement :

1. Fourniture de précurseurs. Les gaz sources de silicium (par exemple SiH₄) et de carbone (par exemple C₃H₈) sont mélangés en proportions et introduits dans la chambre de réaction.

2. Décomposition à haute température : À une température élevée de 1500 à 2300 °C, la décomposition du gaz génère des atomes actifs de Si et de C.

3. Réaction de surface : les atomes de Si et de C sont déposés sur la surface du substrat pour former une couche cristalline de SiC.

4. Croissance cristalline : grâce au contrôle du gradient de température, du débit de gaz et de la pression, pour obtenir une croissance directionnelle le long de l'axe c ou de l'axe a.

Paramètres clés :

• Température : 1600~2200℃ (>2000℃ pour le 4H-SiC)

• Pression : 50 à 200 mbar (basse pression pour réduire la nucléation des gaz)

• Rapport gazeux : Si/C≈1,0~1,2 (pour éviter les défauts d'enrichissement en Si ou C)

Caractéristiques principales :

(1) Qualité cristalline
Faible densité de défauts : densité de microtubules < 0,5 cm ⁻², densité de dislocations < 10⁴ cm⁻².

Contrôle du type polycristallin : peut faire croître du 4H-SiC (courant dominant), du 6H-SiC, du 3C-SiC et d'autres types de cristaux.

(2) Performances de l'équipement
Stabilité à haute température : chauffage par induction de graphite ou chauffage par résistance, température > 2300 ℃.

Contrôle de l'uniformité : fluctuation de température ±5℃, taux de croissance 10~50μm/h.

Système de gaz : Débitmètre massique de haute précision (MFC), pureté du gaz ≥99,999 %.

(3) Avantages technologiques
Haute pureté : Concentration d'impuretés de fond <10¹⁶ cm⁻³ (N, B, etc.).

Grandes dimensions : Supporte la croissance sur substrat SiC de 6"/8".

(4) Consommation et coût de l'énergie
Consommation énergétique élevée (200 à 500 kW·h par four), représentant 30 à 50 % du coût de production du substrat SiC.

Applications principales :

1. Substrat semi-conducteur de puissance : MOSFET SiC pour la fabrication de véhicules électriques et d'onduleurs photovoltaïques.

2. Dispositif RF : station de base 5G, substrat épitaxié GaN sur SiC.

3. Dispositifs pour environnements extrêmes : capteurs de haute température pour l'aérospatiale et les centrales nucléaires.

Spécifications techniques :

Spécification	Détails
Dimensions (L × l × H)	4000 x 3400 x 4300 mm ou sur mesure
diamètre de la chambre du four	1100 mm
Capacité de chargement	50 kg
Le degré de vide limite	10-2Pa (2 h après le démarrage de la pompe moléculaire)
vitesse d'augmentation de la pression dans la chambre	≤10Pa/h (après calcination)
course de levage du couvercle inférieur du four	1500 mm
méthode de chauffage	Chauffage par induction
La température maximale dans le four	2400°C
alimentation électrique pour le chauffage	2 x 40 kW
Mesure de la température	Mesure de température infrarouge bicolore
Plage de température	900~3000℃
précision du contrôle de la température	±1°C
Plage de pression de contrôle	1 à 700 mbar
Précision du contrôle de la pression	1~5 mbar ±0,1 mbar ; 5~100 mbar ±0,2 mbar ; 100 à 700 mbar ± 0,5 mbar
Méthode de chargement	Chargement inférieur ;
Configuration optionnelle	Double point de mesure de température, chariot élévateur de déchargement.

Services XKH :

XKH propose des services complets pour les fours CVD en carbure de silicium, incluant la personnalisation des équipements (conception des zones de température, configuration du système de gaz), le développement des procédés (contrôle cristallin, optimisation des défauts), la formation technique (exploitation et maintenance) et le support après-vente (fourniture de pièces détachées pour les composants clés, diagnostic à distance) afin d'aider ses clients à produire en série des substrats SiC de haute qualité. XKH propose également des services d'amélioration des procédés pour optimiser en continu le rendement cristallin et l'efficacité de croissance.