Piec do wzrostu wlewków SiC do metod TSSG/LPE kryształów SiC o dużej średnicy
Zasada działania
Podstawowa zasada wzrostu wlewków węglika krzemu w fazie ciekłej polega na rozpuszczaniu surowców SiC o wysokiej czystości w stopionych metalach (np. Si, Cr) w temperaturze 1800-2100°C w celu utworzenia roztworów nasyconych, a następnie kontrolowanym, kierunkowym wzroście monokryształów SiC na kryształach zaszczepiających poprzez precyzyjną regulację gradientu temperatury i przesycenia. Technologia ta jest szczególnie odpowiednia do produkcji monokryształów 4H/6H-SiC o wysokiej czystości (>99,9995%) i niskiej gęstości defektów (<100/cm²), spełniających rygorystyczne wymagania dotyczące podłoży dla elektroniki mocy i urządzeń RF. System wzrostu w fazie ciekłej umożliwia precyzyjną kontrolę typu przewodnictwa (typ N/P) i rezystywności kryształu poprzez zoptymalizowany skład roztworu i parametry wzrostu.
Główne komponenty
1. Specjalny system tyglowy: tygiel z kompozytu grafitu i tantalu o wysokiej czystości, odporność na temperaturę >2200°C, odporny na korozję powodowaną przez stopiony SiC.
2. Wielostrefowy system grzewczy: Połączone ogrzewanie oporowe/indukcyjne z dokładnością kontroli temperatury ±0,5°C (zakres 1800–2100°C).
3. Precyzyjny system ruchu: Podwójna kontrola pętli zamkniętej do obracania nasion (0-50 obr./min) i podnoszenia (0,1-10 mm/h).
4. System kontroli atmosfery: ochrona argonem/azotem o wysokiej czystości, regulowane ciśnienie robocze (0,1-1 atm).
5. Inteligentny system sterowania: redundantne sterowanie PLC + przemysłowy komputer PC z monitorowaniem interfejsu wzrostu w czasie rzeczywistym.
6. Wydajny system chłodzenia: Stopniowana konstrukcja chłodzenia wodnego gwarantuje długoterminową, stabilną pracę.
Porównanie TSSG i LPE
Charakterystyka | Metoda TSSG | Metoda LPE |
Temperatura wzrostu | 2000-2100°C | 1500-1800°C |
Tempo wzrostu | 0,2-1 mm/godz. | 5-50μm/godz. |
Rozmiar kryształu | Sztabki 4-8 cali | Warstwy epitaksjalne o grubości 50-500μm |
Główna aplikacja | Przygotowanie podłoża | Warstwy epitaksjalne urządzeń zasilających |
Gęstość defektów | <500/cm² | <100/cm² |
Odpowiednie typy poli | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
Kluczowe aplikacje
1. Elektronika mocy: 6-calowe podłoża 4H-SiC dla tranzystorów MOSFET/diod o napięciu 1200 V+.
2. Urządzenia RF 5G: Półizolacyjne podłoża SiC dla PA stacji bazowych.
3. Zastosowania pojazdów elektrycznych: ultra-grube (>200 μm) warstwy epitaksjalne do modułów klasy motoryzacyjnej.
4. Falowniki fotowoltaiczne: podłoża o niskiej liczbie defektów umożliwiające wydajność konwersji >99%.
Główne zalety
1. Przewaga technologiczna
1.1 Zintegrowane projektowanie wielometodowe
Ten system wzrostu wlewków SiC w fazie ciekłej innowacyjnie łączy technologie wzrostu kryształów TSSG i LPE. System TSSG wykorzystuje wzrost w roztworze z zarodkami wierzchołkowymi z precyzyjną konwekcją stopu i kontrolą gradientu temperatury (ΔT≤5℃/cm), umożliwiając stabilny wzrost wlewków SiC o dużej średnicy 4-8 cali z wydajnością pojedynczego cyklu 15-20 kg dla kryształów 6H/4H-SiC. System LPE wykorzystuje zoptymalizowany skład rozpuszczalnika (system stopu Si-Cr) i kontrolę przesycenia (±1%) w celu wzrostu wysokiej jakości grubych warstw epitaksjalnych o gęstości defektów <100/cm² w stosunkowo niskich temperaturach (1500-1800℃).
1.2 Inteligentny system sterowania
Wyposażony w inteligentną kontrolę wzrostu czwartej generacji obejmującą:
• Wielospektralny monitoring in-situ (zakres długości fal 400-2500 nm)
• Wykrywanie poziomu stopu za pomocą lasera (dokładność ±0,01 mm)
• Sterowanie pętlą zamkniętą średnicy na bazie CCD (wahania <±1 mm)
• Optymalizacja parametrów wzrostu wspomagana przez sztuczną inteligencję (15% oszczędności energii)
2. Zalety wydajności procesu
2.1 Mocne strony metody TSSG
• Możliwość pracy w dużych rozmiarach: obsługuje wzrost kryształów do 8 cali przy jednorodności średnicy >99,5%
• Wyższa krystaliczność: gęstość dyslokacji <500/cm², gęstość mikrorurek <5/cm²
• Jednorodność domieszkowania: <8% odchylenia rezystywności typu n (wafle 4-calowe)
• Zoptymalizowana szybkość wzrostu: regulowana w zakresie 0,3–1,2 mm/h, 3–5 razy szybsza niż w przypadku metod fazy parowej
2.2 Mocne strony metody LPE
• Epitaksja o bardzo niskim poziomie defektów: gęstość stanu międzyfazowego <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Precyzyjna kontrola grubości: warstwy epitaksjalne o grubości 50–500 μm i zmienności grubości <±2%
• Wydajność w niskich temperaturach: o 300–500°C niższa niż w procesach CVD
• Wzrost złożonej struktury: wspiera złącza pn, supersieci itp.
3. Korzyści w zakresie wydajności produkcji
3.1 Kontrola kosztów
• 85% wykorzystania surowców (w porównaniu z 60% w przypadku metod konwencjonalnych)
• O 40% niższe zużycie energii (w porównaniu do HVPE)
• 90% czasu sprawności sprzętu (modułowa konstrukcja minimalizuje przestoje)
3.2 Zapewnienie jakości
• Kontrola procesu 6σ (CPK>1,67)
• Wykrywanie defektów online (rozdzielczość 0,1 μm)
• Możliwość śledzenia danych całego procesu (ponad 2000 parametrów w czasie rzeczywistym)
3.3 Skalowalność
• Kompatybilny z politypami 4H/6H/3C
• Możliwość rozbudowy do modułów procesowych 12-calowych
• Obsługuje heterointegrację SiC/GaN
4. Zalety zastosowań przemysłowych
4.1 Urządzenia zasilające
• Podłoża o niskiej rezystancji (0,015-0,025Ω·cm) dla urządzeń 1200-3300 V
• Podłoża półizolacyjne (>10⁸Ω·cm) do zastosowań RF
4.2 Nowe technologie
• Komunikacja kwantowa: podłoża o bardzo niskim poziomie szumów (szum 1/f <-120 dB)
• Środowiska ekstremalne: kryształy odporne na promieniowanie (<5% degradacji po napromieniowaniu 1×10¹⁶n/cm²)
Usługi XKH
1. Sprzęt dostosowany do potrzeb: konfiguracje systemów TSSG/LPE dostosowane do potrzeb.
2. Szkolenia procesowe: kompleksowe programy szkoleń technicznych.
3. Wsparcie posprzedażowe: całodobowa reakcja techniczna i konserwacja.
4. Rozwiązania pod klucz: kompleksowa obsługa od instalacji po walidację procesu.
5. Dostawa materiałów: Dostępne są podłoża SiC/wafle epi-waflowe o średnicy 2–12 cali.
Główne zalety obejmują:
• Możliwość wzrostu kryształów do 8 cali.
• Jednorodność rezystancji <0,5%.
• Czas sprawności sprzętu >95%.
• Całodobowe wsparcie techniczne.


