物理氣相傳輸法(Physical Vapor Transport / PVT)

物理氣相傳輸(PVT)是一種成熟的製程,用於生產高純度且缺陷少的單晶,特別是像碳化矽(SiC)和氮化鋁(AlN)這類化合物半導體,這些材料若採用楚克拉爾斯基法(Czochralski)等其他製程,則難以製成,或僅能極為困難地製成。由於PVT技術能實現卓越的晶體品質,因此是現代半導體產業的關鍵因素。 PVT製程的持續發展,包括萊利法(Lely method)等變體,旨在優化生長條件並持續改善材料性能。

 

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流程

在物理氣相傳輸(PVT)製程中,以碳化矽為例,粉末狀的起始材料會在密閉坩堝內於高溫(超過 2,000 °C)下直接從固態升華至氣態。由於溫度梯度的作用,產生的氣體混合物會朝較冷的晶種上升。 此時,蒸氣會冷凝,SiC 分子逐層沉積,形成高品質的單晶坯。根據所需坯體的目標厚度,此過程可能需要數天至數週的時間。

用於完美晶體生長的製程氣體

氬氣和氮氣通常用作製程氣體,以營造最適合該製程的氣氛。此外,我們也提供以氫氣(H₂)作為活性反應物的系統變體。這對於生長透明或半導體晶體而言尤為必要。

它是如何運作的?

精確控制溫度、壓力及氣體環境,對於最佳化晶體生長過程至關重要,並能確保材料品質優良。這些製程條件必須具備高度重複性——無論是不同製程之間,或是不同系統之間——這對於實現高產量而言至關重要。在氫氣製程中,氫氣能有效防止氮氣造成 n 型摻雜,從而製成透明或半絕緣材料。

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Open chamber of a SiCma system.

相關產業

電力電子

高性能化合物半導體能製造出高效且可靠的元件,適用於高電壓與高溫環境下的電力電子應用,並促進現代電子設備的微型化與能源效率。其典型應用可見於電動車或再生能源領域。

光學

例如,半絕緣性碳化矽(SiC)材料被應用於擴增實境(AR)眼鏡中,能精確控制光學元件的折射特性,從而呈現清晰的影像並提升使用者體驗。

光電

我們的系統是生產高品質基板的先進設備,為 LED 及其他光電元件奠定基礎。這使得在照明與感測技術領域中能夠實現創新應用。

能源

碳化矽(SiC)半導體元件在能源領域被用作高性能電力電子元件,特別是在電動車應用中,例如電動車的逆變器和車載充電器,以及快速充電基礎設施。此外,它們也廣泛應用於再生能源系統的電力轉換器,並用於提升工業驅動系統(包括鐵路牽引系統)的效率。

相較於傳統矽晶片,碳化矽功率半導體因切換損耗較低而具備更高效率,能實現更緊湊的系統設計,並提供卓越的熱穩定性,使其可在顯著更高的溫度下運作。這些特性帶來更低的能量損耗、減少散熱需求,並使整體系統架構更強大且輕量化。

更多產業資訊

完美晶體。PVT 技術。

物理氣相傳輸(PVT)系統對於生產高品質的半導體晶體至關重要。其特點在於能夠可靠地產生並維持超過 2,000 °C 的溫度,從而將起始原料高效轉化為氣相。透過精確控制製程條件,可生長出品質與產率俱佳的單晶坯。

最高效率與靈活性

現代 PVT 系統滿足對緊湊性、重複性和靈活性的最高要求。這些系統不僅適用於量產,也適合開發客製化解決方案,並具備先進的自動化功能,包括支援 OPC-UA 和 SECS/GEM 等標準的連線能力,可無縫整合至生產環境中。

PVT – 憑藉 PVA 技術引領全球

PVA TePla 作為 PVT 系統的領先供應商已逾十載,透過持續研發以及與產學界夥伴的緊密合作,在創新與品質方面樹立了業界標竿。我們的客戶不僅能獲得量身訂製的解決方案,更能受益於我們強大的國際佈局。

永續生產,歐洲製造

為了生產標準及客製化的壓力容器、組件和真空腔室,我們在歐洲設有自營的製造廠。該廠完全不使用化石燃料供電,完全符合我們的永續發展目標。

關鍵優勢一覽

  • 快速交貨:大幅降低對外部供應商的依賴
  • 靈活的客製化服務:可立即實施短通知期的設計變更
  • 可靠的材料供應:憑藉長期建立的在地合作夥伴關係,能持續取得高品質材料。
  • 最高加工品質(含標準認證):透過內部執行焊接作業,可直接監控接合處的合規性,這對於符合 UNI EN ISO 3834 等標準至關重要。
  • 頂級標準:當然,我們的設施完全符合我們對品質、安全與永續性的嚴格要求。
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Person walking down a production hall lined with PVT SiCma crystal growth systems
Assembly of SiCma PVT crystal growth systems in a production hall
Technicians working on a SiCma system.
Close-up of crystal growth vessel openings with metal flanges and condensation on the surface

PVT 系統概覽

SiCma PVT crystal growth system in a production hall

SiCma

SiCma 系統系列專為採用 PVT 製程生產化合物半導體晶體而開發。該系統可大規模生產直徑達 12 吋的基板,其緊湊、節能的設計以及高度自動化特性令人印象深刻。

 

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