Utrustning för tillväxt av safirtackor Czochralski CZ-metod för att producera 2-12-tums safirskivor

Kort beskrivning:

Utrustning för tillväxt av safirtackor (Czochralski-metoden) är ett banbrytande system utformat för tillväxt av enkristaller av safir med hög renhet och låg defekt. Czochralski-metoden (CZ) möjliggör exakt kontroll av draghastigheten för ympkristaller (0,5–5 mm/h), rotationshastigheten (5–30 rpm) och temperaturgradienter i en iridiumdegel, vilket producerar axisymmetriska kristaller upp till 300 mm i diameter. Denna utrustning stöder kontroll av kristallorienteringen i C/A-planet, vilket möjliggör tillväxt av safirer av optisk, elektronisk och dopad kvalitet (t.ex. Cr³⁺-rubin, Ti³⁺-stjärnsafir).

XKH erbjuder heltäckande lösningar, inklusive anpassning av utrustning (produktion av wafers på 2–12 tum), processoptimering (defektdensitet <100/cm²) och teknisk utbildning, med en månatlig produktion på över 5 000 wafers för applikationer som LED-substrat, GaN-epitaxi och halvledarkapsling.

Skicka e-post till oss

Drag

Arbetsprincip

CZ-metoden fungerar genom följande steg:
1. Smältning av råmaterial: Högren Al₂O₃ (renhet >99,999 %) smälts i en iridiumdegel vid 2050–2100 °C.
2. Introduktion av ympkristall: En ympkristall sänks ner i smältan, följt av ett snabbt drag för att bilda en hals (diameter <1 mm) för att eliminera dislokationer.
3. Axelbildning och bulktillväxt: Draghastigheten reduceras till 0,2–1 mm/h, varvid kristalldiametern gradvis utökas till målstorleken (t.ex. 4–12 tum).
4. Glödgning och kylning: Kristallen kyls med 0,1–0,5 °C/min för att minimera sprickbildning orsakad av termisk stress.
5. Kompatibla kristalltyper:
Elektronisk kvalitet: Halvledarsubstrat (TTV <5 μm)
Optisk kvalitet: UV-laserfönster (transmittans >90 % vid 200 nm)
Dopade varianter: Rubin (Cr³⁺-koncentration 0,01–0,5 viktprocent), blå safirrör

Kärnsystemkomponenter

1. Smältsystem
Iridiumdegel: Resistent mot 2300 °C, korrosionsbeständig, kompatibel med stora smältor (100–400 kg).
Induktionsvärmeugn: Oberoende temperaturkontroll med flera zoner (±0,5 °C), optimerade termiska gradienter.

2. Drag- och rotationssystem
Högprecisionsservomotor: Dragupplösning 0,01 mm/h, rotationskoncentricitet <0,01 mm.
Magnetisk vätsketätning: Kontaktlös överföring för kontinuerlig tillväxt (>72 timmar).

3. Termiskt kontrollsystem
PID-reglering med återkoppling: Effektjustering i realtid (50–200 kW) för att stabilisera det termiska fältet.
Skydd mot inert gas: Ar/N₂-blandning (99,999 % renhet) för att förhindra oxidation.

4. Automatisering och övervakning
CCD-diameterövervakning: Feedback i realtid (noggrannhet ±0,01 mm).
Infraröd termografi: Övervakar morfologin i gränssnittet mellan fast och flytande material.

CZ vs. KY metodjämförelse

Parameter	CZ-metoden	KY-metoden
Max. kristallstorlek	12 tum (300 mm)	400 mm (päronformad tacka)
Defektdensitet	<100/cm²	<50/cm²
Tillväxttakt	0,5–5 mm/h	0,1–2 mm/h
Energiförbrukning	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Ansökningar	LED-substrat, GaN-epitaxi	Optiska fönster, stora tackor
Kostnad	Måttlig (hög investering i utrustning)	Hög (komplex process)

Viktiga tillämpningar

1. Halvledarindustrin
GaN epitaxiella substrat: 2–8-tums wafers (TTV <10 μm) för mikro-LED och laserdioder.
SOI-wafers: Ytjämnhet <0,2 nm för 3D-integrerade chips.

2. Optoelektronik
UV-laserfönster: Tål en effekttäthet på 200 W/cm² för litografioptik.
Infraröda komponenter: Absorptionskoefficient <10⁻³ cm⁻¹ för värmeavbildning.

3. Konsumentelektronik
Smartphonekamerafodral: Mohs-hårdhet 9, 10× förbättring av reptålighet.
Smartklockskärmar: Tjocklek 0,3–0,5 mm, transmittans >92 %.

4. Försvar och rymdfart
Kärnreaktorfönster: Strålningstolerans upp till 10¹⁶ n/cm².
Högeffektslaserspeglar: Termisk deformation <λ/20@1064 nm.

XKH:s tjänster

1. Anpassning av utrustning
Skalbar kammardesign: Φ200–400 mm-konfigurationer för 2–12-tums waferproduktion.
Dopningsflexibilitet: Stöder dopning av sällsynta jordartsmetaller (Er/Yb) och övergångsmetaller (Ti/Cr) för skräddarsydda optoelektroniska egenskaper.

2. Helhetssupport
Processoptimering: Förvaliderade recept (50+) för LED, RF-enheter och strålningshärdade komponenter.
Globalt servicenätverk: Fjärrdiagnostik och underhåll på plats dygnet runt med 24 månaders garanti.

3. Nedströms bearbetning
Wafertillverkning: Skivning, slipning och polering av wafers på 2–12 tum (C/A-plan).
Värdeskapande produkter:
Optiska komponenter: UV/IR-fönster (0,5–50 mm tjocklek).
Smyckeskvalitetsmaterial: Cr³⁺ rubin (GIA-certifierad), Ti³⁺ stjärnsafir.

4. Tekniskt ledarskap
Certifieringar: EMI-kompatibla wafers.
Patent: Kärnpatent inom CZ-metodinnovation.

Slutsats

CZ-metodens utrustning ger kompatibilitet med stora dimensioner, ultralåga defektfrekvenser och hög processstabilitet, vilket gör den till branschstandard för LED-, halvledar- och försvarsapplikationer. XKH erbjuder omfattande support från driftsättning av utrustning till efterbehandling, vilket gör det möjligt för kunder att uppnå kostnadseffektiv och högpresterande safirkristallproduktion.