SiC-ingotgroeioven voor SiC-kristallen met grote diameter TSSG/LPE-methoden
Werkingsprincipe
Het kernprincipe van de vloeistoffase-groei van siliciumcarbide-ingots omvat het oplossen van zeer zuivere SiC-grondstoffen in gesmolten metalen (bijv. Si, Cr) bij 1800-2100 °C om verzadigde oplossingen te vormen, gevolgd door gecontroleerde, gerichte groei van SiC-enkristallen op zaadkristallen door middel van nauwkeurige temperatuurgradiënt- en oververzadigingsregeling. Deze technologie is bijzonder geschikt voor de productie van zeer zuivere (>99,9995%) 4H/6H-SiC-enkristallen met een lage defectdichtheid (<100/cm²), die voldoen aan de strenge substraateisen voor vermogenselektronica en RF-componenten. Het vloeistoffase-groeisysteem maakt nauwkeurige controle mogelijk van het kristalgeleidingstype (N/P-type) en de soortelijke weerstand door geoptimaliseerde oplossingssamenstelling en groeiparameters.
Kerncomponenten
1. Speciaal smeltkroessysteem: Smeltkroes van zeer zuiver grafiet/tantalumcomposiet, temperatuurbestendigheid >2200 °C, bestand tegen corrosie door gesmolten SiC.
2. Multizone verwarmingssysteem: gecombineerde weerstands-/inductieverwarming met een temperatuurregelingsnauwkeurigheid van ±0,5 °C (bereik van 1800-2100 °C).
3. Precisiebewegingssysteem: Dubbele gesloten-lusregeling voor zaadrotatie (0-50 tpm) en heffen (0,1-10 mm/u).
4. Atmosfeerregelsysteem: Bescherming met zeer zuiver argon/stikstof, instelbare werkdruk (0,1-1 atm).
5. Intelligent besturingssysteem: PLC + industriële pc redundante besturing met realtime monitoring van de groei-interface.
6. Efficiënt koelsysteem: Het ontwerp met gefaseerde waterkoeling garandeert een stabiele werking op lange termijn.
Vergelijking tussen TSSG en LPE
| Kenmerken | TSSG-methode | LPE-methode |
| Groeitemperatuur | 2000-2100°C | 1500-1800°C |
| Groeipercentage | 0,2-1 mm/u | 5-50 μm/u |
| Kristalgrootte | Staven van 4-8 inch | 50-500 μm epi-lagen |
| Hoofdapplicatie | Substraatvoorbereiding | Epi-lagen van vermogenscomponenten |
| Defectdichtheid | <500/cm² | <100/cm² |
| Geschikte polytypen | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
Belangrijkste toepassingen
1. Vermogenselektronica: 6-inch 4H-SiC substraten voor MOSFET's/diodes van 1200V en hoger.
2. 5G RF-apparaten: Semi-isolerende SiC-substraten voor eindversterkers van basisstations.
3. EV-toepassingen: Ultradikke (>200 μm) epitaxiale lagen voor modules van automobielkwaliteit.
4. PV-omvormers: Substraten met weinig defecten die een conversie-efficiëntie van >99% mogelijk maken.
Kernvoordelen
1. Technologische superioriteit
1.1 Geïntegreerd ontwerp met meerdere methoden
Dit vloeistoffase SiC-ingotgroeisysteem combineert op innovatieve wijze de TSSG- en LPE-kristalgroeitechnologieën. Het TSSG-systeem maakt gebruik van top-seeded solution growth met nauwkeurige smeltconvectie en temperatuurgradiëntregeling (ΔT≤5℃/cm), waardoor stabiele groei van SiC-ingots met een grote diameter van 4-8 inch mogelijk is, met een opbrengst van 15-20 kg per run voor 6H/4H-SiC-kristallen. Het LPE-systeem maakt gebruik van een geoptimaliseerde oplosmiddelsamenstelling (Si-Cr-legeringssysteem) en oververzadigingscontrole (±1%) om hoogwaardige, dikke epitaxiale lagen te laten groeien met een defectdichtheid van <100/cm² bij relatief lage temperaturen (1500-1800℃).
1.2 Intelligent besturingssysteem
Uitgerust met slimme groeiregeling van de 4e generatie, met de volgende kenmerken:
• Multispectrale in-situ monitoring (golflengtebereik van 400-2500 nm)
• Lasergebaseerde detectie van smeltniveau (nauwkeurigheid ±0,01 mm)
• CCD-gebaseerde gesloten-lusregeling van de diameter (<±1 mm fluctuatie)
• AI-gestuurde optimalisatie van groeiparameters (15% energiebesparing)
2. Voordelen van procesprestaties
2.1 Kernsterkten van de TSSG-methode
• Geschikt voor grote afmetingen: Ondersteunt de groei van kristallen tot 20 cm met een diameteruniformiteit van >99,5%.
• Superieure kristalliniteit: Dislocatiedichtheid <500/cm², micropipedichtheid <5/cm²
• Uniformiteit van de dotering: <8% variatie in n-type soortelijke weerstand (4-inch wafers)
• Geoptimaliseerde groeisnelheid: instelbaar van 0,3-1,2 mm/u, 3-5 keer sneller dan dampfasemethoden
2.2 Kernsterkten van de LPE-methode
• Ultralage defectepitaxie: Grensvlaktoestandsdichtheid <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Nauwkeurige dikteregeling: epitaxiale lagen van 50-500 μm met een diktevariatie van <±2%
• Efficiëntie bij lage temperaturen: 300-500℃ lager dan bij CVD-processen
• Groei van complexe structuren: Ondersteunt pn-overgangen, superroosters, enz.
3. Voordelen van productie-efficiëntie
3.1 Kostenbeheersing
• 85% benutting van grondstoffen (versus 60% bij conventionele methoden)
• 40% lager energieverbruik (vergeleken met HVPE)
• 90% beschikbaarheid van de apparatuur (modulair ontwerp minimaliseert uitvaltijd)
3.2 Kwaliteitsborging
• 6σ procescontrole (CPK>1,67)
• Online defectdetectie (resolutie van 0,1 μm)
• Volledige procesdatatraceerbaarheid (meer dan 2000 realtime parameters)
3.3 Schaalbaarheid
• Compatibel met 4H/6H/3C-polytypen
• Uitbreidbaar naar 12-inch procesmodules
• Ondersteunt SiC/GaN-hetero-integratie
4. Voordelen van industriële toepassingen
4.1 Vermogensapparaten
• Substraten met lage weerstand (0,015-0,025 Ω·cm) voor apparaten van 1200-3300 V
• Semi-isolerende substraten (>10⁸Ω·cm) voor RF-toepassingen
4.2 Opkomende technologieën
• Kwantumcommunicatie: Substraten met ultralage ruis (1/f-ruis < -120 dB)
• Extreme omstandigheden: Stralingsbestendige kristallen (<5% degradatie na bestraling met 1×10¹⁶n/cm²)
XKH Services
1. Apparatuur op maat: Op maat gemaakte TSSG/LPE-systeemconfiguraties.
2. Procesgerichte training: Uitgebreide technische trainingsprogramma's.
3. After-sales support: 24/7 technische ondersteuning en onderhoud.
4. Kant-en-klare oplossingen: Een complete dienstverlening, van installatie tot procesvalidatie.
5. Materiaallevering: SiC-substraten/epi-wafers van 2 tot 12 inch beschikbaar.
De belangrijkste voordelen zijn onder meer:
• Mogelijkheid tot kristalgroei tot 8 inch.
• Uniformiteit van de soortelijke weerstand <0,5%.
• Beschikbaarheid van de apparatuur >95%.
• 24/7 technische ondersteuning.
