Saffierstaafgroei-apparatuur Czochralski CZ-methode voor het produceren van 2-12 inch saffierwafers

Apparatuur voor de groei van saffierstaven Czochralski CZ-methode voor het produceren van saffierwafels van 2 tot 12 inch Hoofdafbeelding

Korte beschrijving:

Saffierstaafgroeiapparatuur (Czochralski-methode) is een geavanceerd systeem, ontworpen voor de groei van saffierkristallen met een hoge zuiverheid en een laag defectgehalte. De Czochralski-methode (CZ) maakt nauwkeurige controle mogelijk over de treksnelheid van entkristallen (0,5–5 mm/u), de rotatiesnelheid (5–30 tpm) en de temperatuurgradiënten in een iridiumkroes, waardoor axiaal symmetrische kristallen met een diameter tot 300 mm (12 inch) ontstaan. Deze apparatuur ondersteunt C/A-vlak kristaloriëntatiecontrole, waardoor de groei van optische, elektronische en gedoteerde saffieren (bijvoorbeeld Cr³⁺ robijn, Ti³⁺ stersaffier) mogelijk is.

XKH biedt end-to-endoplossingen, waaronder maatwerk van apparatuur (productie van 2–12 inch wafers), procesoptimalisatie (defectdichtheid <100/cm²) en technische training, met een maandelijkse productie van meer dan 5000 wafers voor toepassingen zoals LED-substraten, GaN-epitaxie en halfgeleiderverpakking.

Stuur ons een e-mail

Functies

Werkingsprincipe

De CZ-methode bestaat uit de volgende stappen:
1. Smeltende grondstoffen: Al₂O₃ met een hoge zuiverheidsgraad (zuiverheid > 99,999%) wordt gesmolten in een iridiumkroes bij 2050–2100 °C.
2. Inbrengen van zaadkristal: Een zaadkristal wordt in de smelt neergelaten en vervolgens snel getrokken om een nek (diameter <1 mm) te vormen en dislocaties te voorkomen.
3. Schoudervorming en bulkgroei: De treksnelheid wordt verlaagd tot 0,2–1 mm/u, waarbij de kristaldiameter geleidelijk wordt vergroot tot de doelgrootte (bijv. 4–12 inch).
4. Gloeien en afkoelen: Het kristal wordt afgekoeld met 0,1–0,5°C/min om scheuren als gevolg van thermische spanning te minimaliseren.
5. Compatibele kristaltypen:
Elektronische kwaliteit: Halfgeleidersubstraten (TTV <5 μm)
Optische kwaliteit: UV-laservensters (transmissie >90% bij 200 nm)
Gedoteerde varianten: robijn (Cr³⁺-concentratie 0,01–0,5 gew.%), blauwe saffierbuis

Kernsysteemcomponenten

1. Smeltsysteem
Iridiumkroes: Bestand tegen temperaturen tot 2300°C, corrosiebestendig, compatibel met grote smeltingen (100–400 kg).
Inductieverwarmingsoven: Onafhankelijke temperatuurregeling in meerdere zones (±0,5°C), geoptimaliseerde thermische gradiënten.

2. Trek- en rotatiesysteem
Hoge precisie servomotor: Trekresolutie 0,01 mm/u, rotatieconcentriciteit <0,01 mm.
Magnetische vloeistofafdichting: contactloze transmissie voor continue groei (> 72 uur).

3. Thermisch regelsysteem
PID-geslotenlusregeling: realtime aanpassing van het vermogen (50–200 kW) om het thermische veld te stabiliseren.
Bescherming tegen inerte gassen: Ar/N₂-mengsel (99,999% zuiverheid) om oxidatie te voorkomen.

4. Automatisering en monitoring
CCD-diameterbewaking: realtime feedback (nauwkeurigheid ±0,01 mm).
Infrarood thermografie: bewaakt de morfologie van de grensvlakken tussen vaste stof en vloeistof.

Vergelijking van de CZ- en KY-methode

Parameter	CZ-methode	KY-methode
Maximale kristalgrootte	12 inch (300 mm)	400 mm (peervormige staaf)
Defectdichtheid	<100/cm²	<50/cm²
Groeipercentage	0,5–5 mm/u	0,1–2 mm/u
Energieverbruik	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Toepassingen	LED-substraten, GaN-epitaxie	Optische vensters, grote staven
Kosten	Gemiddeld (hoge investering in apparatuur)	Hoog (complex proces)

Belangrijkste toepassingen

1. Halfgeleiderindustrie
GaN epitaxiale substraten: 2–8-inch wafers (TTV <10 μm) voor micro-LED's en laserdiodes.
SOI-wafers: Oppervlakteruwheid <0,2 nm voor 3D-geïntegreerde chips.

2. Opto-elektronica
UV-laservensters: bestand tegen een vermogensdichtheid van 200 W/cm² voor lithografische optica.
Infraroodcomponenten: Absorptiecoëfficiënt <10⁻³ cm⁻¹ voor thermische beeldvorming.

3. Consumentenelektronica
Smartphonecamerahoesjes: Mohs-hardheid 9, 10× verbeterde krasbestendigheid.
Smartwatch-schermen: dikte 0,3–0,5 mm, transmissie >92%.

4. Defensie en lucht- en ruimtevaart
Kernreactorvensters: Stralingstolerantie tot 10¹⁶ n/cm².
Hoge-energie laserspiegels: Thermische vervorming <λ/20@1064 nm.

XKH's diensten

1. Aanpassing van de apparatuur
Schaalbaar kamerontwerp: Φ200–400 mm configuraties voor 2–12-inch waferproductie.
Dopingflexibiliteit: Ondersteunt doping van zeldzame aardmetalen (Er/Yb) en overgangsmetalen (Ti/Cr) voor op maat gemaakte opto-elektronische eigenschappen.

2. End-to-end-ondersteuning
Procesoptimalisatie: vooraf gevalideerde recepten (50+) voor LED-, RF-apparaten en stralingsbestendige componenten.
Wereldwijd servicenetwerk: 24/7 diagnose op afstand en onderhoud op locatie met 24 maanden garantie.

3. Downstream-verwerking
Waferfabricage: snijden, slijpen en polijsten van 2–12 inch wafers (C/A-vlak).
Producten met toegevoegde waarde:
Optische componenten: UV/IR-vensters (dikte 0,5–50 mm).
Materialen van sieradenkwaliteit: Cr³⁺ robijn (GIA-gecertificeerd), Ti³⁺ stersaffier.

4. Technisch leiderschap
Certificeringen: EMI-conforme wafers.
Octrooien: Kernoctrooien in CZ-methode-innovatie.

Conclusie

De CZ-methode biedt compatibiliteit met grote afmetingen, extreem lage defectpercentages en hoge processtabiliteit, waardoor het de industriestandaard is voor LED-, halfgeleider- en defensietoepassingen. XKH biedt uitgebreide ondersteuning, van de implementatie van de apparatuur tot de nabewerking, waardoor klanten kosteneffectieve en hoogwaardige saffierkristalproductie kunnen realiseren.