国产设备新进展，SiC长晶跨入电阻时代

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，以积极对应市场对SiC电阻晶体生长炉的行业需求。

感应式设备面临的挑战

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具有投资低、结构简单、维护便利、热效率高等优点，因此广泛被行业使用。

但这种设备也有些技术难点制约它的性能进一步提高，主要有3大难点：

• 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。

随着碳化硅8英寸时代的到来，坩埚的直径进一步增长，而感应线圈只能加热坩埚的表面，从而导致不同位置的径向温度梯度都会随之增大。

对于大直径的SiC晶体生长来说，径向温度梯度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。

新型解决方案诞生突破性解决核心难点为了解决行业痛点，恒普科技推出了石墨发热的SiC晶体生长技术新平台，以【轴径分离】为核心技术，与【新工艺】 组合，突破性地解决晶体“长大、长快、长厚”的行业核心难点。

3大核心新技术让SiC长大、长快、长厚

恒普科技的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，从而实现了【轴径分离】。

通常，在晶体生长时，随着厚度的增加，籽晶区域热容会发生变化，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。

而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，所以恒普科技的新炉型标准配备了【温度闭环控制】，实现了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，更优化地满足SiC晶体的“长大、长快、长厚”的行业需求。

另外，恒普科技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。更适合于大尺寸碳化硅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。

宁波恒普真空科技股份有限公司是一家以材料研究为基础，以高温热场环境控制为技术核心的金属注射成形（MIM）领域和宽禁带半导体领域的关键设备供应商，主要从事金属注射成形（MIM）脱脂烧结炉、碳化硅晶体生长炉、碳化硅同质外延设备等热工装备的研发、生产和销售。