SiC晶体生长进入电阻炉时代

2022年6月恒普科技推出新一代2.0版SIC电阻晶体生长炉，本次量产推出的炉型是基于恒普上一代6、8英寸电阻炉的全新版本，积极对应市场对SIC电阻晶体生长炉的行业需求。

 

 

面临的挑战

 

国内SIC晶体生长炉几乎都是采用感应发热的方式，感应发热晶体生长炉设备投资低，结构简单，维护便利，热效率高等优点，广泛被行业使用。但也有些技术难点制约其性能进一步提高，主要难点：由于趋肤效应，均匀热场建立难度高，热场的温度容易受到外部环境的扰动，难以修正由于晶体生长和原料分解等参数变化带来的内部扰动，并且工艺参数深度耦合，控制难度高。

 

  8英寸时代的到来，随着坩埚的直径增长，感应线圈只能加热坩埚的表面，不同位置的径向温度梯度都会随之增大，这对于大直径的晶体生长是不适合的参数变化，对于原料分解，晶体面型，热应力带来的复杂缺陷的调节，都面临挑战。

 

解决方案

 

为了解决行业痛点，恒普科技推出了以【轴径分离】为核心技术，石墨发热的SIC晶体生长技术平台，与【新工艺】 组合，突破性的解决晶体 长大、长快、长厚 的行业核心需求。

 

 

产品与核心技术

 

新一代石墨发热晶体生长炉，在籽晶径向区域主动调节其区域温度，轴向温度通过料区热场调节其区域温度，从而实现【轴径分离】。

 

晶体生长时，随着厚度的增加，籽晶区域热容发生变化，热导也会发生很大的变化，这些参数的变化都会影响到籽晶区域的温度，由于籽晶区域有径向平面的发热体，可以主动调节径向平面的温度，实现径向平面的可控热量散失。随着原料分解，料的导热率发生变化（注：二次传质的旧工艺），会在料的上部结晶，料区热场可以根据料的状态主动调节料区温度。

 

设定生长工艺时，只需直接设定籽晶区域温度曲线，和轴向温度梯度温度曲线，“所见即所得”，降低了工艺耦合的难度和避免了工艺黑箱。为了实现【轴径分离】，就需要对温度进行精准控制，而不能采用传统的功率控制，所以新炉型标准配备了【温度闭环控制】，全程长晶工艺采用温度控制。

 

【轴径分离】与【新工艺】完美结合，是新一代2.0版SIC电阻晶体生长炉的技术亮点，【新工艺】采用一次传质热场，让物质流的输送实现基本恒定，配合【轴径分离】的精准区域温度控制技术，更优化的解决晶体的 长大、长快、长厚 的行业需求。

 

石墨热场发热的晶体生长炉具有一些天然的优势：a、温度的稳定性；b、过程的重复性；c、温度场的可控性 。更适合于大尺寸 SIC晶体的生长，如：8英寸或更大尺寸。

 

 

新技术平台部分功能：

 

【轴径分离】*

 

【新工艺】*

 

【温度闭环控制】*

 

【高精度压力控制】*

 

全尺寸（6英寸和8英寸）

 

紧凑热场设计，能耗大幅降低。

 

晶体生长工具包

 

*详见下文技术注解

 

技术注解：

 

【轴径分离】

 

轴向温度梯度与径向温度不存在强耦合，可以对轴向温度梯度和径向温度分别进行高精度控制。是解决晶体长快的核心技术之一。

 

【温度闭环控制】

 

SiC晶体在2000℃以上的高温下生长，对温度的稳定性要求极高，但由于SiC粉料挥发等原因，无法做到对温度的精准测量，导致晶体生长时无法进行温度控制，而是采用功率控制，恒普科技采用创新的温度测量方法，能将温度的测量精度大幅度提高并保持高度稳定，能够在晶体生长的全周期采用温度控制。

 

【新工艺】

 

 采用一次传质的新热场，传质效率提高且基本恒定，降低再结晶影响（避免二次传质），有效降低了微管或其它晶体缺陷。生长后期，降低碳包裹物的影响，在满足晶体质量的前提下，将晶体厚度大幅增加。是解决晶体长厚的核心技术之一。

 

【高精度压力控制】

 

SiC晶体生长炉在晶体生长时，通常压力控制的波动在±3Pa,恒普科技的创新技术可以将压力控制在±0.3Pa，提高了一个数量级。

 

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