SiC-tillväxtugn för SiC-kristall-TSSG/LPE-metoder med stor diameter
Arbetsprincip
Kärnprincipen för tillväxt av kiselkarbid i flytande fas innebär att man löser upp högrena SiC-råmaterial i smälta metaller (t.ex. Si, Cr) vid 1800-2100 °C för att bilda mättade lösningar, följt av kontrollerad riktad tillväxt av SiC-enkristaller på ympkristaller genom exakt reglering av temperaturgradient och övermättnad. Denna teknik är särskilt lämplig för att producera högrena (>99,9995 %) 4H/6H-SiC-enkristaller med låg defektdensitet (<100/cm²), vilket uppfyller stränga substratkrav för kraftelektronik och RF-enheter. Vätskefastillväxtsystemet möjliggör exakt kontroll av kristallkonduktivitetstyp (N/P-typ) och resistivitet genom optimerad lösningssammansättning och tillväxtparametrar.
Kärnkomponenter
1. Specialdegelsystem: Degel av högren grafit/tantalkomposit, temperaturbeständighet >2200°C, motståndskraftig mot smältkorrosion i SiC.
2. Flerzonsvärmesystem: Kombinerad motstånds-/induktionsvärme med temperaturregleringsnoggrannhet på ±0,5 °C (intervall 1800–2100 °C).
3. Precisionsrörelsesystem: Dubbel sluten styrning för utsädets rotation (0–50 rpm) och lyftning (0,1–10 mm/h).
4. Atmosfärkontrollsystem: Högrent argon/kväveskydd, justerbart arbetstryck (0,1–1 atm).
5. Intelligent styrsystem: PLC + industriell PC redundant styrning med realtidsövervakning av tillväxtgränssnittet.
6. Effektivt kylsystem: Graderad vattenkylningsdesign säkerställer långsiktig stabil drift.
Jämförelse av TSSG och LPE
| Egenskaper | TSSG-metoden | LPE-metoden |
| Tillväxttemperatur | 2000–2100°C | 1500–1800°C |
| Tillväxttakt | 0,2–1 mm/h | 5–50 μm/h |
| Kristallstorlek | 4-8 tums tackor | 50-500 μm epilager |
| Huvudapplikation | Substratberedning | Epilager för kraftenheter |
| Defektdensitet | <500/cm² | <100/cm² |
| Lämpliga polytyper | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
Viktiga tillämpningar
1. Kraftelektronik: 6-tums 4H-SiC-substrat för 1200V+ MOSFET/dioder.
2. 5G RF-enheter: Halvisolerande SiC-substrat för basstationers PA.
3. Tillämpningar för elfordon: Ultratjocka (>200 μm) epilager för moduler av fordonskvalitet.
4. PV-växelriktare: Substrat med låg defekt som möjliggör en omvandlingseffektivitet på >99 %.
Kärnfördelar
1. Teknologisk överlägsenhet
1.1 Integrerad multimetoddesign
Detta flytande fas-SiC-göttillväxtsystem kombinerar innovativt TSSG- och LPE-kristalltillväxttekniker. TSSG-systemet använder top-seeded lösningstillväxt med exakt smältkonvektion och temperaturgradientkontroll (ΔT≤5℃/cm), vilket möjliggör stabil tillväxt av 4-8 tum stora SiC-göt med stor diameter med engångsutbyte på 15-20 kg för 6H/4H-SiC-kristaller. LPE-systemet använder optimerad lösningsmedelskomposition (Si-Cr-legeringssystem) och övermättnadskontroll (±1%) för att odla högkvalitativa tjocka epitaxiella lager med defektdensitet <100/cm² vid relativt låga temperaturer (1500-1800℃).
1.2 Intelligent styrsystem
Utrustad med 4:e generationens smart tillväxtkontroll med:
• Multispektral in situ-övervakning (våglängdsområde 400–2500 nm)
• Laserbaserad smältnivådetektering (±0,01 mm precision)
• CCD-baserad diameterreglering med sluten slinga (<±1 mm fluktuation)
• AI-driven optimering av tillväxtparametrar (15 % energibesparing)
2. Fördelar med processprestanda
2.1 TSSG-metodens kärnstyrkor
• Kapacitet för stora storlekar: Stöder kristalltillväxt på upp till 20 cm med en diameterlikformighet på >99,5 %
• Överlägsen kristallinitet: Dislokationsdensitet <500/cm², mikrorörsdensitet <5/cm²
• Dopningsuniformitet: <8 % variation i n-typresistivitet (4-tums wafers)
• Optimerad tillväxthastighet: Justerbar 0,3–1,2 mm/h, 3–5 gånger snabbare än ångfasmetoder
2.2 LPE-metodens kärnstyrkor
• Ultralåg defektepitaxi: Gränssnittstillståndstäthet <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Exakt tjocklekskontroll: 50–500 μm epilager med <±2 % tjockleksvariation
• Lågtemperatureffektivitet: 300–500 ℃ lägre än CVD-processer
• Komplex strukturtillväxt: Stöder pn-övergångar, supergitter etc.
3. Fördelar med produktionseffektivitet
3.1 Kostnadskontroll
• 85 % råmaterialutnyttjande (jämfört med 60 % konventionellt)
• 40 % lägre energiförbrukning (jämfört med HVPE)
• 90 % drifttid för utrustningen (modulär design minimerar driftstopp)
3.2 Kvalitetssäkring
• 6σ processkontroll (CPK>1,67)
• Online-feldetektering (0,1 μm upplösning)
• Fullständig spårbarhet av processdata (2000+ realtidsparametrar)
3.3 Skalbarhet
• Kompatibel med 4H/6H/3C polytyper
• Uppgraderingsbar till 12-tums processmoduler
• Stöder SiC/GaN heterointegration
4. Fördelar med industriapplikationer
4.1 Strömförsörjningsenheter
• Lågresistiva substrat (0,015–0,025 Ω·cm) för 1200–3300 V-enheter
• Halvisolerande substrat (>10⁸Ω·cm) för RF-tillämpningar
4.2 Framväxande teknologier
• Kvantkommunikation: Substrat med extremt lågt brus (1/f-brus <-120 dB)
• Extrema miljöer: Strålningsbeständiga kristaller (<5 % nedbrytning efter 1×10¹⁶n/cm² bestrålning)
XKH-tjänster
1. Anpassad utrustning: Skräddarsydda TSSG/LPE-systemkonfigurationer.
2. Processutbildning: Omfattande tekniska utbildningsprogram.
3. Eftermarknadssupport: Teknisk respons och underhåll dygnet runt.
4. Nyckelfärdiga lösningar: Helhetsinriktade tjänster från installation till processvalidering.
5. Materialförsörjning: 2–12 tums SiC-substrat/epi-wafers tillgängliga.
Viktiga fördelar inkluderar:
• Kristalltillväxtkapacitet på upp till 20 cm.
• Resistivitetsuniformitet <0,5 %.
• Utrustningens drifttid >95 %.
• Teknisk support dygnet runt.
