เตาหลอมสำหรับการเจริญเติบโตของผลึก SiC ขนาดใหญ่ด้วยวิธี TSSG/LPE

คำอธิบายโดยย่อ:

เตาเผาสำหรับการเจริญเติบโตของผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเฟสของเหลวของ XKH ใช้เทคโนโลยี TSSG (Top-Seeded Solution Growth) และ LPE (Liquid Phase Epitaxy) ชั้นนำระดับโลก ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC คุณภาพสูง วิธี TSSG ช่วยให้สามารถเจริญเติบโตของผลึก SiC ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-8 นิ้ว ชนิด 4H/6H ได้ด้วยการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำและความเร็วในการยกเมล็ด ในขณะที่วิธี LPE ช่วยให้การเจริญเติบโตของชั้นเอพิแท็กเซียล SiC เป็นไปอย่างควบคุมได้ที่อุณหภูมิต่ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชั้นเอพิแท็กเซียลหนาที่มีข้อบกพร่องต่ำมาก ระบบการเจริญเติบโตของผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเฟสของเหลวนี้ได้รับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตผลึก SiC หลายชนิด รวมถึงชนิด 4H/6H-N และชนิดฉนวน 4H/6H-SEMI โดยนำเสนอโซลูชันที่ครบวงจรตั้งแต่เครื่องมือไปจนถึงกระบวนการผลิต

ส่งอีเมลถึงเรา

คุณสมบัติ

หลักการทำงาน

หลักการสำคัญของการเติบโตของผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ในเฟสของเหลวเกี่ยวข้องกับการละลายวัตถุดิบ SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงในโลหะหลอมเหลว (เช่น Si, Cr) ที่อุณหภูมิ 1800-2100°C เพื่อสร้างสารละลายอิ่มตัว จากนั้นจึงควบคุมการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC บนผลึกต้นแบบโดยการควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิและความอิ่มตัวยิ่งยวดอย่างแม่นยำ เทคโนโลยีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตผลึกเดี่ยว 4H/6H-SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูง (>99.9995%) และมีความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำ (<100/cm²) ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของวัสดุรองรับที่เข้มงวดสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังและอุปกรณ์ RF ระบบการเติบโตในเฟสของเหลวช่วยให้สามารถควบคุมชนิดของสภาพนำไฟฟ้า (ชนิด N/P) และความต้านทานของผลึกได้อย่างแม่นยำผ่านการปรับองค์ประกอบของสารละลายและพารามิเตอร์การเติบโตให้เหมาะสม

ส่วนประกอบหลัก

1. ระบบเบ้าหลอมพิเศษ: เบ้าหลอมคอมโพสิตกราไฟต์/แทนทาลัมความบริสุทธิ์สูง ทนต่ออุณหภูมิ >2200°C ทนต่อการกัดกร่อนของ SiC ที่หลอมเหลว

2. ระบบทำความร้อนแบบหลายโซน: ระบบทำความร้อนแบบผสมผสานระหว่างความต้านทานและการเหนี่ยวนำ พร้อมความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±0.5°C (ช่วงอุณหภูมิ 1800-2100°C)

3. ระบบการเคลื่อนที่แม่นยำ: ระบบควบคุมแบบวงปิดคู่สำหรับการหมุนเมล็ด (0-50 รอบต่อนาที) และการยก (0.1-10 มม./ชม.)

4. ระบบควบคุมบรรยากาศ: ระบบป้องกันด้วยอาร์กอน/ไนโตรเจนบริสุทธิ์สูง ปรับแรงดันใช้งานได้ (0.1-1 บรรยากาศ)

5. ระบบควบคุมอัจฉริยะ: ระบบควบคุมสำรอง PLC + คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม พร้อมอินเทอร์เฟซตรวจสอบการเติบโตแบบเรียลไทม์

6. ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ: การออกแบบระบบระบายความร้อนด้วยน้ำแบบไล่ระดับ ช่วยให้การทำงานมีเสถียรภาพในระยะยาว

การเปรียบเทียบ TSSG กับ LPE

ลักษณะเฉพาะ	วิธีการ TSSG	วิธีการ LPE
อุณหภูมิการเจริญเติบโต	2000-2100°C	1500-1800°C
อัตราการเติบโต	0.2-1 มม./ชม.	5-50 ไมโครเมตร/ชั่วโมง
ขนาดคริสตัล	แท่งขนาด 4-8 นิ้ว	ชั้นเอพิเลเยอร์ 50-500 ไมโครเมตร
แอปพลิเคชันหลัก	การเตรียมพื้นผิว	ชั้นเอพิเลเยอร์ของอุปกรณ์กำลัง
ความหนาแน่นของข้อบกพร่อง	<500/ซม.²	<100/ซม.²
โพลีไทป์ที่เหมาะสม	4H/6H-SiC	4H/3C-SiC

แอปพลิเคชันหลัก

1. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: แผ่นรองพื้น 4H-SiC ขนาด 6 นิ้ว สำหรับ MOSFET/ไดโอด 1200V ขึ้นไป

2. อุปกรณ์ RF 5G: แผ่นรองพื้น SiC กึ่งฉนวนสำหรับภาคขยายกำลังของสถานีฐาน

3. การใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้า: ชั้นเอพิเลเยอร์หนาพิเศษ (>200 ไมโครเมตร) สำหรับโมดูลเกรดรถยนต์

4. อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์: วัสดุพื้นฐานที่มีข้อบกพร่องต่ำ ช่วยให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงกว่า 99%

ข้อได้เปรียบหลัก

1. ความเหนือกว่าด้านเทคโนโลยี
1.1 การออกแบบหลายวิธีแบบบูรณาการ
ระบบการเติบโตของผลึก SiC ในเฟสของเหลวนี้เป็นการผสมผสานนวัตกรรมระหว่างเทคโนโลยีการเติบโตของผลึกแบบ TSSG และ LPE ระบบ TSSG ใช้การเติบโตของสารละลายแบบวางเมล็ดไว้ด้านบน โดยมีการควบคุมการพาความร้อนของสารหลอมเหลวและการไล่ระดับอุณหภูมิอย่างแม่นยำ (ΔT≤5℃/cm) ทำให้สามารถเติบโตผลึก SiC ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-8 นิ้วได้อย่างเสถียร โดยมีผลผลิตต่อรอบ 15-20 กก. สำหรับผลึก 6H/4H-SiC ระบบ LPE ใช้ส่วนประกอบของตัวทำละลายที่เหมาะสมที่สุด (ระบบโลหะผสม Si-Cr) และการควบคุมความอิ่มตัวยิ่งยวด (±1%) เพื่อเติบโตชั้นเอพิแทกเซียลหนาคุณภาพสูงที่มีความหนาแน่นของข้อบกพร่อง <100/cm² ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (1500-1800℃)

1.2 ระบบควบคุมอัจฉริยะ
มาพร้อมระบบควบคุมการเจริญเติบโตอัจฉริยะรุ่นที่ 4 ซึ่งประกอบด้วย:
• การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ด้วยคลื่นความถี่หลายช่วง (ช่วงความยาวคลื่น 400-2500 นาโนเมตร)
• การตรวจจับระดับการหลอมเหลวด้วยเลเซอร์ (ความแม่นยำ ±0.01 มม.)
• การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางแบบวงปิดโดยใช้ CCD (ความผันผวนน้อยกว่า ±1 มม.)
• การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การเจริญเติบโตด้วยระบบ AI (ประหยัดพลังงาน 15%)

2. ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของกระบวนการ
2.1 จุดแข็งหลักของวิธีการ TSSG
• รองรับขนาดใหญ่: รองรับการเจริญเติบโตของผลึกได้ถึง 8 นิ้ว โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางสม่ำเสมอมากกว่า 99.5%
• โครงสร้างผลึกที่เหนือกว่า: ความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อน <500/cm² ความหนาแน่นของท่อขนาดเล็ก <5/cm²
• ความสม่ำเสมอของการเจือสาร: ความแปรผันของความต้านทานชนิด n น้อยกว่า 8% (เวเฟอร์ขนาด 4 นิ้ว)
• อัตราการเติบโตที่เหมาะสม: ปรับได้ 0.3-1.2 มม./ชม. เร็วกว่าวิธีการในเฟสไอ 3-5 เท่า

2.2 จุดแข็งหลักของวิธีการ LPE
• การปลูกผลึกแบบเอพิแท็กซีที่มีข้อบกพร่องต่ำมาก: ความหนาแน่นของสถานะที่ส่วนต่อประสาน <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• การควบคุมความหนาที่แม่นยำ: ชั้นเอพิเลเยอร์ 50-500 ไมโครเมตร โดยมีความแปรผันของความหนาน้อยกว่า ±2%
• ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ: ต่ำกว่ากระบวนการ CVD 300-500℃
• การเติบโตของโครงสร้างที่ซับซ้อน: รองรับโครงสร้าง pn junction, superlattices เป็นต้น

3. ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพการผลิต
3.1 การควบคุมต้นทุน
• อัตราการใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบ 85% (เทียบกับ 60% ของวิธีการแบบดั้งเดิม)
• ประหยัดพลังงานมากขึ้น 40% (เมื่อเทียบกับ HVPE)
• อัตราการใช้งานอุปกรณ์ 90% (การออกแบบแบบโมดูลาร์ช่วยลดเวลาหยุดทำงาน)

3.2 การประกันคุณภาพ
• การควบคุมกระบวนการ 6σ (CPK>1.67)
• การตรวจจับข้อบกพร่องแบบออนไลน์ (ความละเอียด 0.1 ไมโครเมตร)
• การตรวจสอบย้อนกลับข้อมูลกระบวนการทั้งหมด (พารามิเตอร์แบบเรียลไทม์มากกว่า 2000 รายการ)

3.3 ความสามารถในการปรับขนาด
• ใช้ได้กับโพลีไทป์ 4H/6H/3C
• สามารถอัปเกรดเป็นโมดูลประมวลผลขนาด 12 นิ้วได้
• รองรับการผสานรวมแบบเฮเทโรของ SiC/GaN

4. ข้อดีของการนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
4.1 อุปกรณ์จ่ายไฟ
• วัสดุรองรับที่มีความต้านทานต่ำ (0.015-0.025 โอห์ม·เซนติเมตร) สำหรับอุปกรณ์แรงดัน 1200-3300 โวลต์
• วัสดุกึ่งฉนวน (>10⁸Ω·cm) สำหรับการใช้งานด้านคลื่นความถี่วิทยุ (RF)

4.2 เทคโนโลยีเกิดใหม่
• การสื่อสารควอนตัม: วัสดุพื้นฐานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำมาก (สัญญาณรบกวน 1/f < -120 dB)
• สภาพแวดล้อมสุดขั้ว: ผลึกที่ทนต่อรังสี (<5% การเสื่อมสภาพหลังจากการฉายรังสี 1×10¹⁶n/cm²)

บริการ XKH

1. อุปกรณ์ที่ปรับแต่งได้: การกำหนดค่าระบบ TSSG/LPE ที่เหมาะสมกับความต้องการ
2. การฝึกอบรมกระบวนการ: โปรแกรมฝึกอบรมด้านเทคนิคที่ครอบคลุม
3. บริการหลังการขาย: การตอบสนองทางเทคนิคและการบำรุงรักษาตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์
4. โซลูชันแบบครบวงจร: บริการเต็มรูปแบบตั้งแต่การติดตั้งจนถึงการตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการ
5. การจัดหาวัสดุ: มีแผ่นรองพื้น/เวเฟอร์ SiC ขนาด 2-12 นิ้ว ให้เลือก

ข้อดีที่สำคัญได้แก่:
• สามารถปลูกผลึกได้ขนาดสูงสุดถึง 8 นิ้ว
• ความสม่ำเสมอของค่าความต้านทาน <0.5%
• อัตราการใช้งานของอุปกรณ์มากกว่า 95%
• บริการสนับสนุนด้านเทคนิคตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์