بلورات كربيد السيليكون المقاومة للنمو في فرن بلوري طويل، 6/8/12 بوصة، باستخدام طريقة PVT.

بلورات كربيد السيليكون المقاومة للظروف القاسية، تُنمّى في فرن بلوري طويل، بأحجام 6/8/12 بوصة، باستخدام طريقة الترسيب الفيزيائي للبخار (PVT). صورة مميزة

وصف مختصر:

يُعد فرن نمو مقاومة كربيد السيليكون (طريقة نقل البخار الفيزيائي PVT) جهازًا أساسيًا لنمو بلورة أحادية من كربيد السيليكون (SiC) باستخدام مبدأ التسامي وإعادة التبلور عند درجات حرارة عالية. تعتمد هذه التقنية على التسخين المقاوم (باستخدام جسم تسخين من الجرافيت) لتسامي مادة SiC الخام عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 2000 و2500 درجة مئوية، ثم إعادة التبلور في منطقة درجات الحرارة المنخفضة (بلورة البذرة) لتشكيل بلورة أحادية عالية الجودة من SiC (4H/6H-SiC). تُعد طريقة PVT العملية الرئيسية للإنتاج الضخم لركائز SiC التي يبلغ قطرها 6 بوصات أو أقل، وتُستخدم على نطاق واسع في تحضير ركائز أشباه الموصلات المستخدمة في الطاقة (مثل MOSFETs وSBD) وأجهزة الترددات الراديوية (GaN-on-SiC).

أرسل لنا بريدًا إلكترونيًا

سمات

مبدأ العمل:

1. تحميل المواد الخام: مسحوق كربيد السيليكون عالي النقاء (أو كتلة) موضوعة في الجزء السفلي من بوتقة الجرافيت (منطقة درجة الحرارة العالية).

2. بيئة الفراغ/الخاملة: قم بتفريغ حجرة الفرن (<10⁻³ ملي بار) أو مرر غازًا خاملًا (Ar).

3. التسامي بدرجة حرارة عالية: التسخين المقاوم إلى 2000~2500 درجة مئوية، وتحلل SiC إلى Si و Si₂C و SiC₂ ومكونات أخرى في الطور الغازي.

4. انتقال الطور الغازي: يؤدي تدرج درجة الحرارة إلى انتشار مادة الطور الغازي إلى منطقة درجة الحرارة المنخفضة (نهاية البذرة).

5. نمو البلورات: تتبلور المرحلة الغازية مرة أخرى على سطح البلورة البذرة وتنمو في اتجاه محدد على طول المحور C أو المحور A.

المعايير الرئيسية:

1. تدرج درجة الحرارة: 20~50 درجة مئوية/سم (التحكم في معدل النمو وكثافة العيوب).

2. الضغط: 1~100 ملي بار (ضغط منخفض لتقليل دمج الشوائب).

3. معدل النمو: 0.1 ~ 1 مم / ساعة (يؤثر على جودة البلورات وكفاءة الإنتاج).

الميزات الرئيسية:

(1) جودة الكريستال
كثافة العيوب المنخفضة: كثافة الأنابيب الدقيقة <1 سم⁻²، كثافة الخلع 10³~10⁴ سم⁻² (من خلال تحسين البذور والتحكم في العملية).

التحكم في نوع متعدد البلورات: يمكن أن ينمو 4H-SiC (السائد)، 6H-SiC، نسبة 4H-SiC >90% (الحاجة إلى التحكم بدقة في تدرج درجة الحرارة ونسبة التكافؤ في الطور الغازي).

(2) أداء المعدات
استقرار درجة الحرارة العالية: درجة حرارة جسم التسخين الجرافيتي >2500 درجة مئوية، ويعتمد جسم الفرن تصميم عزل متعدد الطبقات (مثل لباد الجرافيت + غلاف مبرد بالماء).

التحكم في التوحيد: تضمن تقلبات درجة الحرارة المحورية/الشعاعية بمقدار ±5 درجة مئوية اتساق قطر البلورة (انحراف سمك الركيزة 6 بوصات <5٪).

درجة الأتمتة: نظام تحكم PLC متكامل، ومراقبة في الوقت الحقيقي لدرجة الحرارة والضغط ومعدل النمو.

(3) المزايا التكنولوجية
الاستخدام العالي للمواد: معدل تحويل المواد الخام >70% (أفضل من طريقة الترسيب الكيميائي للبخار).

توافق الأحجام الكبيرة: تم تحقيق الإنتاج الضخم بحجم 6 بوصات، أما حجم 8 بوصات فهو في مرحلة التطوير.

(4) استهلاك الطاقة والتكلفة
يبلغ استهلاك الطاقة لفرن واحد 300 إلى 800 كيلوواط ساعة، وهو ما يمثل 40٪ إلى 60٪ من تكلفة إنتاج ركيزة كربيد السيليكون.

إن الاستثمار في المعدات مرتفع (1.5 مليون إلى 3 ملايين لكل وحدة)، لكن تكلفة الركيزة للوحدة أقل من طريقة الترسيب الكيميائي للبخار.

التطبيقات الأساسية:

1. إلكترونيات الطاقة: ركيزة MOSFET من كربيد السيليكون لعكس التيار الكهربائي للمركبات الكهربائية وعكس التيار الكهروضوئي.

2. أجهزة الترددات الراديوية: محطة قاعدة 5G GaN-on-SiC ركيزة فوقية (بشكل رئيسي 4H-SiC).

3. أجهزة البيئات القاسية: أجهزة استشعار درجات الحرارة العالية والضغط العالي لمعدات الفضاء الجوي والطاقة النووية.

المعايير الفنية:

مواصفة	تفاصيل
الأبعاد (الطول × العرض × الارتفاع)	2500 × 2400 × 3456 مم أو حسب الطلب
قطر البوتقة	900 مم
أقصى ضغط فراغ	6 × 10⁻⁴ باسكال (بعد 1.5 ساعة من الفراغ)
معدل التسرب	≤5 باسكال/12 ساعة (خبز)
قطر عمود الدوران	50 مم
سرعة الدوران	0.5–5 دورة في الدقيقة
طريقة التسخين	التسخين بالمقاومة الكهربائية
أقصى درجة حرارة للفرن	2500 درجة مئوية
الطاقة الحرارية	40 كيلوواط × 2 × 20 كيلوواط
قياس درجة الحرارة	مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء ثنائي اللون
نطاق درجة الحرارة	900–3000 درجة مئوية
دقة قياس درجة الحرارة	±1 درجة مئوية
نطاق	1-700 ملي بار
دقة التحكم في الضغط	1-10 ملي بار: ±0.5% من النطاق الكامل؛ 10-100 ملي بار: ±0.5% من النطاق الكامل؛ 100-700 ملي بار: ±0.5% من النطاق الكامل
نوع العملية	خيارات أمان يدوية/تلقائية، تحميل من الأسفل
الميزات الاختيارية	قياس درجة الحرارة المزدوج، مناطق تسخين متعددة

خدمات XKH:

تقدم شركة XKH خدمات متكاملة لأفران SiC PVT، تشمل تخصيص المعدات (تصميم المجال الحراري، والتحكم الآلي)، وتطوير العمليات (التحكم في شكل البلورات، وتحسين العيوب)، والتدريب التقني (التشغيل والصيانة)، ودعم ما بعد البيع (استبدال أجزاء الجرافيت، ومعايرة المجال الحراري) لمساعدة العملاء على تحقيق إنتاج كميات كبيرة من بلورات SiC عالية الجودة. كما نقدم خدمات ترقية العمليات لتحسين إنتاجية البلورات وكفاءة نموها باستمرار، بفترة تنفيذ نموذجية تتراوح بين 3 و6 أشهر.