Оборудование для выращивания слитков сапфира. Метод Czochralski CZ для производства пластин сапфира размером 2–12 дюймов.

Оборудование для выращивания слитков сапфира. Метод Чохральского CZ для производства пластин сапфира размером 2–12 дюймов. Изображение.

Краткое описание:

Оборудование для выращивания слитков сапфира (метод Чохральского) — это передовая система, предназначенная для выращивания монокристаллов сапфира высокой чистоты и низкого содержания дефектов. Метод Чохральского (ЧЗ) позволяет точно контролировать скорость вытягивания затравочных кристаллов (0,5–5 мм/ч), скорость вращения (5–30 об/мин) и температурные градиенты в иридиевом тигле, что позволяет получать осесимметричные кристаллы диаметром до 12 дюймов (300 мм). Данное оборудование позволяет контролировать ориентацию кристаллов в плоскости C/A, что позволяет выращивать сапфир оптического, электронного и легированного качества (например, Cr³⁺ рубин, Ti³⁺ звездчатый сапфир).

XKH предлагает комплексные решения, включая настройку оборудования (производство пластин размером 2–12 дюймов), оптимизацию процесса (плотность дефектов <100/см²) и техническое обучение, с ежемесячным объемом производства более 5000 пластин для таких применений, как подложки светодиодов, эпитаксия GaN и корпусирование полупроводников.

Написать нам письмо

Функции

Принцип работы

Метод CZ работает следующим образом:
1. Плавка сырья: высокочистый Al₂O₃ (чистота >99,999%) плавится в иридиевом тигле при температуре 2050–2100 °C.
2. Введение затравочного кристалла: затравочный кристалл опускают в расплав, после чего его быстро вытягивают для формирования шейки (диаметром <1 мм) для устранения дислокаций.
3. Формирование уступов и рост объема: Скорость вытягивания снижают до 0,2–1 мм/ч, постепенно увеличивая диаметр кристалла до целевого размера (например, 4–12 дюймов).
4. Отжиг и охлаждение: кристалл охлаждается со скоростью 0,1–0,5 °C/мин, чтобы свести к минимуму растрескивание, вызванное термическими напряжениями.
5. Совместимые типы кристаллов:
Электронный класс: полупроводниковые подложки (TTV <5 мкм)
Оптическое качество: окна УФ-лазера (пропускание >90% при 200 нм)
Легированные варианты: рубин (концентрация Cr³⁺ 0,01–0,5 мас.%), трубка из синего сапфира

Основные компоненты системы

1. Система плавления
Иридиевый тигель: устойчив к температуре до 2300 °C, устойчив к коррозии, совместим с большими расплавами (100–400 кг).
Индукционная нагревательная печь: многозонный независимый контроль температуры (±0,5°C), оптимизированные температурные градиенты.

2. Система вытягивания и вращения
Высокоточный серводвигатель: разрешение тяги 0,01 мм/ч, концентричность вращения <0,01 мм.
Магнитно-жидкостное уплотнение: бесконтактная передача для непрерывного роста (>72 часов).

3. Система терморегулирования
ПИД-регулирование с обратной связью: регулировка мощности в реальном времени (50–200 кВт) для стабилизации теплового поля.
Защита инертным газом: смесь Ar/N₂ (чистота 99,999%) для предотвращения окисления.

4. Автоматизация и мониторинг
Контроль диаметра ПЗС: обратная связь в реальном времени (точность ±0,01 мм).
Инфракрасная термография: контролирует морфологию интерфейса твердое тело-жидкость.

Сравнение методов CZ и KY

Параметр	Метод CZ	Метод KY
Максимальный размер кристалла	12 дюймов (300 мм)	400 мм (слиток грушевидной формы)
Плотность дефектов	<100/см²	<50/см²
Темпы роста	0,5–5 мм/ч	0,1–2 мм/ч
Потребление энергии	50–80 кВт·ч/кг	80–120 кВт·ч/кг
Приложения	Светодиодные подложки, эпитаксия GaN	Оптические окна, крупные слитки
Стоимость	Умеренный (большие инвестиции в оборудование)	Высокий (сложный процесс)

Ключевые приложения

1. Полупроводниковая промышленность
Эпитаксиальные подложки GaN: пластины размером 2–8 дюймов (TTV <10 мкм) для микросветодиодов и лазерных диодов.
Пластины SOI: Шероховатость поверхности <0,2 нм для 3D-интегрированных чипов.

2. Оптоэлектроника
Окна УФ-лазеров: выдерживают плотность мощности 200 Вт/см² для литографической оптики.
Инфракрасные компоненты: коэффициент поглощения <10⁻³ см⁻¹ для тепловизионной съемки.

3. Бытовая электроника
Чехлы для камер смартфонов: твердость по шкале Мооса 9, 10-кратное повышение устойчивости к царапинам.
Дисплеи умных часов: толщина 0,3–0,5 мм, светопропускание >92%.

4. Оборона и аэрокосмическая промышленность
Окна ядерного реактора: устойчивость к радиации до 10¹⁶ н/см².
Мощные лазерные зеркала: Тепловая деформация <λ/20@1064 нм.

Услуги XKH

1. Настройка оборудования
Масштабируемая конструкция камеры: конфигурации Φ200–400 мм для производства пластин размером 2–12 дюймов.
Гибкость легирования: поддерживает легирование редкоземельными (Er/Yb) и переходными металлами (Ti/Cr) для получения заданных оптоэлектронных свойств.

2. Комплексная поддержка
Оптимизация процесса: предварительно проверенные рецепты (более 50) для светодиодов, СВЧ-устройств и радиационно-стойких компонентов.
Глобальная сервисная сеть: круглосуточная удаленная диагностика и обслуживание на месте с гарантией 24 месяца.

3. Последующая обработка
Изготовление пластин: резка, шлифовка и полировка пластин размером 2–12 дюймов (плоскость C/A).
Продукция с добавленной стоимостью:
Оптические компоненты: УФ/ИК окна (толщиной 0,5–50 мм).
Материалы ювелирного качества: рубин Cr³⁺ (сертифицирован GIA), звездчатый сапфир Ti³⁺.

4. Техническое лидерство
Сертификации: пластины, соответствующие требованиям по электромагнитным помехам.
Патенты: Основные патенты на инновационный метод CZ.

Заключение

Оборудование, изготовленное по методу CZ, обеспечивает совместимость с крупными размерами, сверхнизкий уровень дефектов и высокую стабильность процесса, что делает его отраслевым эталоном для применения в светодиодной, полупроводниковой и оборонной промышленности. XKH предоставляет комплексную поддержку, от развертывания оборудования до постростовой обработки, позволяя клиентам добиться экономически эффективного и высокопроизводительного производства сапфировых кристаллов.