सिलिकॉन कार्बाइड प्रतिरोध लंबी क्रिस्टल भट्टी में 6/8/12 इंच SiC पिंड क्रिस्टल PVT विधि से उगाया जाता है

सिलिकॉन कार्बाइड प्रतिरोध लंबी क्रिस्टल भट्टी में 6/8/12 इंच SiC पिंड क्रिस्टल PVT विधि से उगाया गया (फीचर्ड इमेज)

संक्षिप्त वर्णन:

सिलिकॉन कार्बाइड प्रतिरोध वृद्धि भट्टी (PVT विधि, भौतिक वाष्प स्थानांतरण विधि) उच्च तापमान ऊर्ध्वपातन-पुनर्क्रिस्टलीकरण सिद्धांत द्वारा सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) एकल क्रिस्टल के विकास के लिए एक प्रमुख उपकरण है। यह तकनीक प्रतिरोध तापन (ग्रेफाइट हीटिंग बॉडी) का उपयोग करके SiC कच्चे माल को 2000~2500℃ के उच्च तापमान पर ऊर्ध्वपातित करती है और निम्न तापमान क्षेत्र (बीज क्रिस्टल) में पुन:क्रिस्टलीकृत करके उच्च गुणवत्ता वाला SiC एकल क्रिस्टल (4H/6H-SiC) बनाती है। PVT विधि 6 इंच और उससे कम आकार के SiC सब्सट्रेट के बड़े पैमाने पर उत्पादन की मुख्य प्रक्रिया है, जिसका व्यापक रूप से पावर सेमीकंडक्टर (जैसे MOSFET, SBD) और रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों (GaN-on-SiC) के सब्सट्रेट निर्माण में उपयोग किया जाता है।

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विशेषताएँ

काम के सिद्धांत:

1. कच्चे माल की लोडिंग: उच्च शुद्धता वाला SiC पाउडर (या ब्लॉक) ग्रेफाइट क्रूसिबल (उच्च तापमान क्षेत्र) के निचले भाग में रखा जाता है।

2. निर्वात/अक्रिय वातावरण: भट्टी कक्ष को निर्वात करें (<10⁻³ एमबार) या अक्रिय गैस (Ar) प्रवाहित करें।

3. उच्च तापमान ऊर्ध्वपातन: 2000~2500℃ तक प्रतिरोध तापन, SiC का Si, Si₂C, SiC₂ और अन्य गैसीय अवस्था घटकों में अपघटन।

4. गैस चरण संचरण: तापमान प्रवणता गैस चरण सामग्री के प्रसार को निम्न तापमान क्षेत्र (बीज छोर) की ओर ले जाती है।

5. क्रिस्टल वृद्धि: गैसीय अवस्था बीज क्रिस्टल की सतह पर पुन: क्रिस्टलीकृत होती है और सी-अक्ष या ए-अक्ष के अनुदिश एक दिशात्मक दिशा में बढ़ती है।

मुख्य मापदंड:

1. तापमान प्रवणता: 20~50℃/सेमी (विकास दर और दोष घनत्व को नियंत्रित करना)।

2. दबाव: 1~100 एमबार (अशुद्धियों के समावेश को कम करने के लिए कम दबाव)।

3. विकास दर: 0.1~1 मिमी/घंटा (क्रिस्टल की गुणवत्ता और उत्पादन दक्षता को प्रभावित करती है)।

मुख्य विशेषताएं:

(1) क्रिस्टल गुणवत्ता
कम दोष घनत्व: माइक्रोट्यूब्यूल घनत्व <1 cm⁻², विस्थापन घनत्व 10³~10⁴ cm⁻² (बीज अनुकूलन और प्रक्रिया नियंत्रण के माध्यम से)।

बहुक्रिस्टलीय प्रकार का नियंत्रण: 4H-SiC (मुख्यधारा), 6H-SiC, 4H-SiC अनुपात >90% तक उगाया जा सकता है (तापमान प्रवणता और गैस चरण स्टोइकोमेट्रिक अनुपात को सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता है)।

(2) उपकरण प्रदर्शन
उच्च तापमान स्थिरता: ग्रेफाइट हीटिंग बॉडी का तापमान >2500℃, भट्टी का ढांचा बहु-परत इन्सुलेशन डिजाइन (जैसे ग्रेफाइट फेल्ट + जल-शीतित जैकेट) अपनाता है।

एकसमानता नियंत्रण: अक्षीय/त्रिज्यीय तापमान में ±5 डिग्री सेल्सियस का उतार-चढ़ाव क्रिस्टल व्यास की स्थिरता सुनिश्चित करता है (6 इंच सब्सट्रेट मोटाई विचलन <5%)।

स्वचालन का स्तर: एकीकृत पीएलसी नियंत्रण प्रणाली, तापमान, दबाव और विकास दर की वास्तविक समय में निगरानी।

(3) तकनीकी लाभ
उच्च सामग्री उपयोग: कच्चे माल की रूपांतरण दर >70% (सीवीडी विधि से बेहतर)।

बड़े आकार की अनुकूलता: 6 इंच का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हो चुका है, 8 इंच विकास के चरण में है।

(4) ऊर्जा खपत और लागत
एक भट्टी की ऊर्जा खपत 300~800 किलोवाट-घंटा है, जो SiC सब्सट्रेट की उत्पादन लागत का 40%~60% है।

उपकरण में निवेश अधिक है (प्रति यूनिट 1.5 मिलियन से 3 मिलियन), लेकिन यूनिट सब्सट्रेट की लागत सीवीडी विधि की तुलना में कम है।

मुख्य अनुप्रयोग:

1. पावर इलेक्ट्रॉनिक्स: इलेक्ट्रिक वाहन इन्वर्टर और फोटोवोल्टाइक इन्वर्टर के लिए SiC MOSFET सब्सट्रेट।

2. आरएफ उपकरण: 5जी बेस स्टेशन GaN-ऑन-SiC एपिटैक्सियल सब्सट्रेट (मुख्यतः 4H-SiC)।

3. चरम वातावरण में काम करने वाले उपकरण: एयरोस्पेस और परमाणु ऊर्जा उपकरणों के लिए उच्च तापमान और उच्च दबाव सेंसर।

तकनीकी मापदंड:

विनिर्देश	विवरण
आयाम (लंबाई × चौड़ाई × ऊंचाई)	2500 × 2400 × 3456 मिमी या अनुकूलित करें
क्रूसिबल व्यास	900 मिमी
परम निर्वात दबाव	6 × 10⁻⁴ Pa (1.5 घंटे निर्वात के बाद)
रिसाव दर	≤5 Pa/12h (बेक-आउट)
घूर्णन शाफ्ट व्यास	50 मिमी
घूर्णन गति	0.5–5 आरपीएम
तापन विधि	विद्युत प्रतिरोध तापन
भट्टी का अधिकतम तापमान	2500 डिग्री सेल्सियस
तापन शक्ति	40 किलोवाट × 2 × 20 किलोवाट
तापमान माप	दोहरे रंग का अवरक्त पायरोमीटर
तापमान की रेंज	900–3000 डिग्री सेल्सियस
तापमान सटीकता	±1° सेल्सियस
दबाव सीमा	1–700 मिलीबार
दबाव नियंत्रण सटीकता	1–10 मिलीबार: ±0.5% एफएस; 10–100 मिलीबार: ±0.5% एफएस; 100–700 मिलीबार: ±0.5% FS
ऑपरेशन प्रकार	नीचे से लोडिंग, मैनुअल/ऑटोमैटिक सुरक्षा विकल्प
वैकल्पिक सुविधाएँ	दोहरी तापमान मापन, एकाधिक हीटिंग ज़ोन

एक्सकेएच सेवाएं:

XKH SiC PVT फर्नेस की संपूर्ण प्रक्रिया सेवा प्रदान करता है, जिसमें उपकरण अनुकूलन (थर्मल फील्ड डिज़ाइन, स्वचालित नियंत्रण), प्रक्रिया विकास (क्रिस्टल आकार नियंत्रण, दोष अनुकूलन), तकनीकी प्रशिक्षण (संचालन और रखरखाव) और बिक्रीोत्तर सहायता (ग्रेफाइट पार्ट्स प्रतिस्थापन, थर्मल फील्ड कैलिब्रेशन) शामिल हैं, ताकि ग्राहकों को उच्च गुणवत्ता वाले SiC क्रिस्टल का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने में मदद मिल सके। हम क्रिस्टल की उपज और वृद्धि दक्षता में निरंतर सुधार के लिए प्रक्रिया उन्नयन सेवाएं भी प्रदान करते हैं, जिसका सामान्य समय 3-6 महीने है।