Печь для выращивания слитков SiC для кристаллов SiC большого диаметра методами TSSG/LPE

Печь для выращивания слитков SiC для кристаллов SiC большого диаметра (методы TSSG/LPE)

Краткое описание:

Печь для выращивания слитков карбида кремния в жидкой фазе компании XKH использует ведущие в мире технологии TSSG (Top-Seeded Solution Growth) и LPE (Liquid Phase Epitaxy), специально разработанные для высококачественного роста монокристаллов SiC. Метод TSSG позволяет выращивать слитки 4H/6H-SiC диаметром 4-8 дюймов (10-20 см) благодаря точному температурному градиенту и контролю скорости подъема затравки, в то время как метод LPE обеспечивает контролируемый рост эпитаксиальных слоев SiC при более низких температурах, что особенно подходит для толстых эпитаксиальных слоев со сверхнизким содержанием дефектов. Эта система для выращивания слитков карбида кремния в жидкой фазе успешно применяется в промышленном производстве различных кристаллов SiC, включая кристаллы типа 4H/6H-N и изолирующие кристаллы 4H/6H-SEMI, предлагая комплексные решения от оборудования до технологических процессов.

Написать нам письмо

Функции

Принцип работы

Основной принцип выращивания слитков карбида кремния в жидкой фазе заключается в растворении высокочистого исходного SiC в расплавленных металлах (например, Si, Cr) при температуре 1800–2100 °C для образования насыщенных растворов с последующим контролируемым направленным ростом монокристаллов SiC на затравочных кристаллах посредством точного регулирования температурного градиента и пересыщения. Эта технология особенно подходит для получения высокочистых (>99,9995%) монокристаллов 4H/6H-SiC с низкой плотностью дефектов (<100/см²), отвечающих строгим требованиям к подложкам для силовой электроники и СВЧ-устройств. Система выращивания в жидкой фазе позволяет точно контролировать тип проводимости кристалла (N/P) и удельное сопротивление за счет оптимизации состава раствора и параметров роста.

Основные компоненты

1. Специальная система тиглей: тигель из композитного материала из высокочистого графита/тантала, термостойкость >2200 °C, устойчивость к коррозии расплава SiC.

2. Многозонная система нагрева: комбинированный резистивный/индукционный нагрев с точностью регулирования температуры ±0,5°C (диапазон 1800-2100°C).

3. Система точного движения: двойное замкнутое управление вращением семян (0–50 об/мин) и подъемом (0,1–10 мм/ч).

4. Система контроля атмосферы: защита аргоном/азотами высокой чистоты, регулируемое рабочее давление (0,1-1 атм).

5. Интеллектуальная система управления: ПЛК + промышленный ПК с резервным управлением и интерфейсом мониторинга роста в реальном времени.

6. Эффективная система охлаждения: градуированная конструкция водяного охлаждения обеспечивает длительную стабильную работу.

Сравнение TSSG и LPE

Характеристики	Метод TSSG	Метод LPE
Температура роста	2000-2100°С	1500-1800°С
Темпы роста	0,2-1 мм/ч	5-50 мкм/ч
Размер кристалла	Слитки 4-8 дюймов	эпитаксиальные слои толщиной 50–500 мкм
Основное приложение	Подготовка субстрата	Эпи-слои силовых устройств
Плотность дефектов	<500/см²	<100/см²
Подходящие политипы	4H/6H-SiC	4H/3C-SiC

Ключевые приложения

1. Силовая электроника: 6-дюймовые подложки 4H-SiC для МОП-транзисторов/диодов напряжением 1200 В+.

2. Устройства 5G RF: полуизолирующие подложки SiC для усилителей мощности базовых станций.

3. Применение в электромобилях: сверхтолстые (>200 мкм) эпитаксиальные слои для модулей автомобильного класса.

4. Фотоэлектрические инверторы: низкодефектные подложки, обеспечивающие эффективность преобразования >99%.

Основные преимущества

1. Технологическое превосходство
1.1 Интегрированное многометодное проектирование
Эта система выращивания слитков SiC из жидкой фазы инновационно сочетает в себе технологии роста кристаллов TSSG и LPE. Система TSSG использует метод выращивания из раствора с затравкой сверху, с точным контролем конвекции расплава и температурного градиента (ΔT≤5°C/см), что обеспечивает стабильный рост слитков SiC диаметром 4–8 дюймов с выходом кристаллов 6H/4H-SiC за один цикл 15–20 кг. Система LPE использует оптимизированный состав растворителя (система сплавов Si-Cr) и контроль пересыщения (±1%) для выращивания высококачественных толстых эпитаксиальных слоев с плотностью дефектов <100/см² при относительно низких температурах (1500–1800°C).

1.2 Интеллектуальная система управления
Оснащен интеллектуальным контролем роста 4-го поколения, включающим:
• Многоспектральный мониторинг на месте (диапазон длин волн 400–2500 нм)
• Лазерное определение уровня расплава (точность ±0,01 мм)
• Замкнутый контур управления диаметром на основе ПЗС (колебание <±1 мм)
• Оптимизация параметров роста на основе ИИ (экономия энергии 15%)

2. Преимущества производительности процесса
2.1 Основные сильные стороны метода TSSG
• Возможность работы с большими размерами: поддерживает рост кристаллов размером до 8 дюймов с однородностью диаметра более 99,5%
• Превосходная кристалличность: плотность дислокаций <500/см², плотность микротрубок <5/см²
• Равномерность легирования: <8% отклонения сопротивления n-типа (4-дюймовые пластины)
• Оптимизированная скорость роста: регулируемая 0,3–1,2 мм/ч, в 3–5 раз быстрее, чем методы с использованием паровой фазы

2.2 Основные преимущества метода LPE
• Сверхнизкодефектная эпитаксия: плотность состояний интерфейса <1×10¹¹см⁻²·эВ⁻¹
• Точный контроль толщины: эпитаксиальные слои толщиной 50–500 мкм с отклонением толщины <±2%
• Эффективность при низких температурах: на 300–500 °C ниже, чем в процессах химического осаждения из газовой фазы
• Рост сложных структур: поддержка p-n-переходов, сверхрешеток и т. д.

3. Преимущества эффективности производства
3.1 Контроль затрат
• 85% использования сырья (против 60% при обычном производстве)
• Потребление энергии на 40% ниже (по сравнению с HVPE)
• 90% времени безотказной работы оборудования (модульная конструкция сводит к минимуму время простоя)

3.2 Обеспечение качества
• 6σ-контроль процесса (CPK>1,67)
• Обнаружение дефектов в режиме реального времени (разрешение 0,1 мкм)
• Полная прослеживаемость данных процесса (более 2000 параметров в реальном времени)

3.3 Масштабируемость
• Совместимо с политипами 4H/6H/3C
• Возможность модернизации до 12-дюймовых технологических модулей
• Поддерживает гетероинтеграцию SiC/GaN

4. Преимущества промышленного применения
4.1 Устройства питания
• Подложки с низким сопротивлением (0,015–0,025 Ом·см) для устройств на 1200–3300 В
• Полуизолирующие подложки (>10⁸Ом·см) для радиочастотных применений

4.2 Новые технологии
• Квантовая связь: сверхнизкошумящие субстраты (шум 1/f <-120 дБ)
• Экстремальные условия: Радиационно-стойкие кристаллы (деградация <5% после облучения 1×10¹⁶н/см²)

XKH Услуги

1. Индивидуальное оборудование: индивидуальные конфигурации систем TSSG/LPE.
2. Обучение процессам: комплексные программы технического обучения.
3. Послепродажная поддержка: круглосуточная техническая поддержка и обслуживание.
4. Решения «под ключ»: полный спектр услуг от установки до проверки процесса.
5. Поставка материалов: доступны подложки/эпипластины SiC размером 2–12 дюймов.

Основные преимущества включают в себя:
• Возможность выращивания кристаллов размером до 8 дюймов.
• Равномерность удельного сопротивления <0,5%.
• Время безотказной работы оборудования >95%.
• Круглосуточная техническая поддержка.