Pece na rast ingotov SiC pre metódy TSSG/LPE s veľkým priemerom kryštálov SiC

Pec na rast ingotov SiC pre metódy TSSG/LPE s veľkým priemerom kryštálov SiC, obrázok nižšie

Stručný popis:

Pece na rast ingotov z karbidu kremíka v kvapalnej fáze od spoločnosti XKH využívajú svetovo popredné technológie TSSG (rast s vrchným nanesením roztoku) a LPE (epitaxia v kvapalnej fáze), ktoré sú špeciálne navrhnuté na rast vysokokvalitných monokryštálov SiC. Metóda TSSG umožňuje rast ingotov 4H/6H-SiC s veľkým priemerom 4 až 8 palcov prostredníctvom presného teplotného gradientu a regulácie rýchlosti zdvíhania semien, zatiaľ čo metóda LPE umožňuje kontrolovaný rast epitaxných vrstiev SiC pri nižších teplotách, čo je obzvlášť vhodné pre epitaxné vrstvy s ultranízkym počtom defektov. Tento systém rastu ingotov z karbidu kremíka v kvapalnej fáze sa úspešne použil v priemyselnej výrobe rôznych kryštálov SiC vrátane typu 4H/6H-N a izolačného typu 4H/6H-SEMI a poskytuje kompletné riešenia od zariadenia až po procesy.

Pošlite nám e-mail

Funkcie

Princíp fungovania

Základný princíp rastu ingotov karbidu kremíka v kvapalnej fáze spočíva v rozpúšťaní vysoko čistých surovín SiC v roztavených kovoch (napr. Si, Cr) pri teplote 1800 – 2100 °C za vzniku nasýtených roztokov, po čom nasleduje riadený smerový rast monokryštálov SiC na zárodočných kryštáloch pomocou presného teplotného gradientu a regulácie presýtenia. Táto technológia je obzvlášť vhodná na výrobu vysoko čistých (> 99,9995 %) monokryštálov 4H/6H-SiC s nízkou hustotou defektov (< 100/cm²), ktoré spĺňajú prísne požiadavky na substráty pre výkonovú elektroniku a RF zariadenia. Systém rastu v kvapalnej fáze umožňuje presnú kontrolu typu vodivosti kryštálov (typ N/P) a rezistivity prostredníctvom optimalizovaného zloženia roztoku a rastových parametrov.

Základné komponenty

1. Špeciálny téglikový systém: Téglik z vysoko čistého grafitu a tantalového kompozitu, teplotná odolnosť > 2200 °C, odolný voči korózii taveniny SiC.

2. Viaczónový ohrevný systém: Kombinovaný odporový/indukčný ohrev s presnosťou regulácie teploty ±0,5 °C (rozsah 1800 – 2100 °C).

3. Systém presného pohybu: Dvojitá regulácia v uzavretej slučke pre otáčanie semien (0 – 50 ot./min.) a zdvíhanie (0,1 – 10 mm/h).

4. Systém riadenia atmosféry: Ochrana proti vysoko čistému argónu/dusíku, nastaviteľný pracovný tlak (0,1 – 1 atm).

5. Inteligentný riadiaci systém: Redundantné riadenie PLC + priemyselný PC s monitorovaním rozhrania rastu v reálnom čase.

6. Efektívny chladiaci systém: Odstupňovaný dizajn vodného chladenia zaisťuje dlhodobú stabilnú prevádzku.

Porovnanie TSSG a LPE

Charakteristiky	Metóda TSSG	Metóda LPE
Teplota rastu	2000 – 2100 °C	1500 – 1800 °C
Tempo rastu	0,2 – 1 mm/h	5 – 50 μm/h
Veľkosť kryštálov	4-8 palcové ingoty	50-500μm epi-vrstvy
Hlavná aplikácia	Príprava podkladu	Epi-vrstvy napájacieho zariadenia
Hustota defektov	<500/cm²	<100/cm²
Vhodné polytypy	4H/6H-SiC	4H/3C-SiC

Kľúčové aplikácie

1. Výkonová elektronika: 6-palcové 4H-SiC substráty pre MOSFETy/diódy s napätím 1200 V a viac.

2. 5G RF zariadenia: Poloizolačné SiC substráty pre PA základňových staníc.

3. Aplikácie pre elektromobily: Ultrahrubé (> 200 μm) epi-vrstvy pre moduly automobilovej triedy.

4. FV invertory: Substráty s nízkym obsahom defektov umožňujúce účinnosť konverzie > 99 %.

Hlavné výhody

1. Technologická nadradenosť
1.1 Integrovaný viacmetódový dizajn
Tento systém rastu ingotov SiC v kvapalnej fáze inovatívne kombinuje technológie rastu kryštálov TSSG a LPE. Systém TSSG využíva rast roztoku s vrchným očkovaním s presnou konvekciou taveniny a riadením teplotného gradientu (ΔT ≤ 5 ℃/cm), čo umožňuje stabilný rast ingotov SiC s veľkým priemerom s priemerom 4 – 8 palcov s výťažnosťou 15 – 20 kg v jednom cykle pre kryštály 6H/4H-SiC. Systém LPE využíva optimalizované zloženie rozpúšťadla (systém zliatin Si-C) a riadenie presýtenia (± 1 %) na rast vysoko kvalitných hrubých epitaxných vrstiev s hustotou defektov < 100/cm² pri relatívne nízkych teplotách (1500 – 1800 ℃).

1.2 Inteligentný riadiaci systém
Vybavené inteligentným riadením rastu 4. generácie s funkciami:
• Multispektrálne in situ monitorovanie (rozsah vlnových dĺžok 400 – 2500 nm)
• Laserová detekcia hladiny taveniny (presnosť ±0,01 mm)
• Riadenie priemeru v uzavretej slučke na báze CCD (kolísanie <±1 mm)
• Optimalizácia parametrov rastu s využitím umelej inteligencie (úspora energie 15 %)

2. Výhody výkonnosti procesov
2.1 Základné silné stránky metódy TSSG
• Schopnosť rastu veľkých kryštálov: Podporuje rast kryštálov až do veľkosti 8 palcov s rovnomernosťou priemeru > 99,5 %
• Vynikajúca kryštalinita: Hustota dislokácií <500/cm², hustota mikrotrubiek <5/cm²
• Rovnomernosť dopovania: <8 % odchýlka odporu typu n (4-palcové doštičky)
• Optimalizovaná rýchlosť rastu: Nastaviteľná 0,3 – 1,2 mm/h, 3 – 5× rýchlejšia ako pri metódach v plynnej fáze

2.2 Základné silné stránky metódy LPE
• Epitaxia s ultranízkymi defektmi: Hustota stavov rozhrania <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Presná kontrola hrúbky: epi-vrstvy 50 – 500 μm s odchýlkou hrúbky < ± 2 %
• Nízkoteplotná účinnosť: o 300 – 500 ℃ nižšia ako pri procesoch CVD
• Rast komplexných štruktúr: Podporuje pn prechody, supermriežky atď.

3. Výhody efektívnosti výroby
3.1 Kontrola nákladov
• 85 % využitie surovín (oproti 60 % konvenčným)
• O 40 % nižšia spotreba energie (v porovnaní s HVPE)
• 90 % prevádzkyschopnosť zariadenia (modulárna konštrukcia minimalizuje prestoje)

3.2 Zabezpečenie kvality
• 6σ riadenie procesu (CPK > 1,67)
• Online detekcia defektov (rozlíšenie 0,1 μm)
• Sledovateľnosť údajov celého procesu (viac ako 2000 parametrov v reálnom čase)

3.3 Škálovateľnosť
• Kompatibilné s polytypmi 4H/6H/3C
• Možnosť rozšírenia na 12-palcové procesné moduly
• Podporuje heterointegráciu SiC/GaN

4. Výhody priemyselného použitia
4.1 Napájacie zariadenia
• Nízkorezistivné substráty (0,015 – 0,025 Ω·cm) pre zariadenia s napätím 1200 – 3300 V
• Poloizolačné substráty (>10⁸Ω·cm) pre RF aplikácie

4.2 Vznikajúce technológie
• Kvantová komunikácia: Substráty s ultranízkym šumom (šum 1/f <-120 dB)
• Extrémne prostredie: Kryštály odolné voči žiareniu (degradácia <5 % po ožiarení 1×10¹⁶n/cm²)

Služby XKH

1. Prispôsobené zariadenia: Konfigurácie systému TSSG/LPE na mieru.
2. Procesné školenie: Komplexné programy technického školenia.
3. Popredajná podpora: Technická odozva a údržba 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
4. Riešenia na kľúč: Komplexné služby od inštalácie až po validáciu procesu.
5. Dodávka materiálu: K dispozícii sú 2-12 palcové SiC substráty/epi-wafery.

Medzi kľúčové výhody patria:
• Schopnosť rastu kryštálov až do veľkosti 8 palcov.
• Rovnomernosť rezistivity <0,5 %.
• Prevádzková doba zariadenia > 95 %.
• Technická podpora 24 hodín denne, 7 dní v týždni.