Relau Pertumbuhan Jongkong SiC untuk Kaedah TSSG/LPE Kristal SiC Diameter Besar
Prinsip Kerja
Prinsip teras pertumbuhan jongkong silikon karbida fasa cecair melibatkan pelarutan bahan mentah SiC berketulenan tinggi dalam logam cair (contohnya, Si, Cr) pada suhu 1800-2100°C untuk membentuk larutan tepu, diikuti dengan pertumbuhan berarah terkawal hablur tunggal SiC pada hablur benih melalui kecerunan suhu yang tepat dan pengawalaturan lampau tepu. Teknologi ini amat sesuai untuk menghasilkan hablur tunggal 4H/6H-SiC berketulenan tinggi (>99.9995%) dengan ketumpatan kecacatan yang rendah (<100/cm²), memenuhi keperluan substrat yang ketat untuk elektronik kuasa dan peranti RF. Sistem pertumbuhan fasa cecair membolehkan kawalan tepat jenis kekonduksian hablur (jenis N/P) dan kerintangan melalui komposisi larutan dan parameter pertumbuhan yang dioptimumkan.
Komponen Teras
1. Sistem Mangkuk Pijar Khas: Mangkuk pijar komposit grafit/tantalum berketulenan tinggi, rintangan suhu >2200°C, tahan kakisan leburan SiC.
2. Sistem Pemanasan Berbilang Zon: Pemanasan rintangan/aruhan gabungan dengan ketepatan kawalan suhu ±0.5°C (julat 1800-2100°C).
3. Sistem Gerakan Ketepatan: Kawalan gelung tertutup berganda untuk putaran benih (0-50rpm) dan pengangkatan (0.1-10mm/j).
4. Sistem Kawalan Atmosfera: Perlindungan argon/nitrogen berketulenan tinggi, tekanan kerja boleh laras (0.1-1atm).
5. Sistem Kawalan Pintar: Kawalan berlebihan PLC + PC perindustrian dengan pemantauan antara muka pertumbuhan masa nyata.
6. Sistem Penyejukan yang Cekap: Reka bentuk penyejukan air berperingkat memastikan operasi yang stabil dalam jangka masa panjang.
Perbandingan TSSG vs. LPE
| Ciri-ciri | Kaedah TSSG | Kaedah LPE |
| Suhu Pertumbuhan | 2000-2100°C | 1500-1800°C |
| Kadar Pertumbuhan | 0.2-1mm/j | 5-50μm/j |
| Saiz Kristal | Jongkong 4-8 inci | Lapisan epi 50-500μm |
| Aplikasi Utama | Penyediaan substrat | Lapisan epi peranti kuasa |
| Ketumpatan Kecacatan | <500/cm² | <100/cm² |
| Politaip yang Sesuai | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
Aplikasi Utama
1. Elektronik Kuasa: Substrat 4H-SiC 6 inci untuk MOSFET/diod 1200V+.
2. Peranti RF 5G: Substrat SiC separa penebat untuk PA stesen pangkalan.
3. Aplikasi EV: Lapisan epi ultra tebal (>200μm) untuk modul gred automotif.
4. Inverter PV: Substrat kecacatan rendah yang membolehkan kecekapan penukaran >99%.
Kelebihan Teras
1. Keunggulan Teknologi
1.1 Reka Bentuk Pelbagai Kaedah Bersepadu
Sistem pertumbuhan jongkong SiC fasa cecair ini secara inovatif menggabungkan teknologi pertumbuhan kristal TSSG dan LPE. Sistem TSSG menggunakan pertumbuhan larutan atas dengan perolakan leburan yang tepat dan kawalan kecerunan suhu (ΔT≤5℃/cm), membolehkan pertumbuhan jongkong SiC berdiameter besar 4-8 inci yang stabil dengan hasil larian tunggal sebanyak 15-20kg untuk kristal 6H/4H-SiC. Sistem LPE menggunakan komposisi pelarut yang dioptimumkan (sistem aloi Si-Cr) dan kawalan tepu lampau (±1%) untuk menumbuhkan lapisan epitaksi tebal berkualiti tinggi dengan ketumpatan kecacatan <100/cm² pada suhu yang agak rendah (1500-1800℃).
1.2 Sistem Kawalan Pintar
Dilengkapi dengan kawalan pertumbuhan pintar generasi ke-4 yang menampilkan:
• Pemantauan in-situ berbilang spektrum (julat panjang gelombang 400-2500nm)
• Pengesanan tahap leburan berasaskan laser (ketepatan ±0.01mm)
• Kawalan gelung tertutup diameter berasaskan CCD (turun naik <±1mm)
• Pengoptimuman parameter pertumbuhan berkuasa AI (penjimatan tenaga 15%)
2. Kelebihan Prestasi Proses
2.1 Kekuatan Teras Kaedah TSSG
• Keupayaan bersaiz besar: Menyokong pertumbuhan kristal sehingga 8 inci dengan keseragaman diameter >99.5%
• Kehabluran unggul: Ketumpatan dislokasi <500/cm², ketumpatan paip mikro <5/cm²
• Keseragaman doping: <8% variasi kerintangan jenis-n (wafer 4 inci)
• Kadar pertumbuhan yang dioptimumkan: Boleh laras 0.3-1.2mm/j, 3-5× lebih pantas daripada kaedah fasa wap
2.2 Kekuatan Teras Kaedah LPE
• Epitaksi kecacatan ultra rendah: Ketumpatan keadaan antara muka <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Kawalan ketebalan yang tepat: epi-lapisan 50-500μm dengan variasi ketebalan <±2%
• Kecekapan suhu rendah: 300-500℃ lebih rendah daripada proses CVD
• Pertumbuhan struktur kompleks: Menyokong simpang pn, superlattis, dsb.
3. Kelebihan Kecekapan Pengeluaran
3.1 Kawalan Kos
• 85% penggunaan bahan mentah (berbanding 60% konvensional)
• Penggunaan tenaga 40% lebih rendah (berbanding dengan HVPE)
• 90% masa operasi peralatan (reka bentuk modular meminimumkan masa henti)
3.2 Jaminan Kualiti
• Kawalan proses 6σ (CPK>1.67)
• Pengesanan kecacatan dalam talian (resolusi 0.1μm)
• Kebolehkesanan data proses penuh (2000+ parameter masa nyata)
3.3 Skalabiliti
• Sesuai dengan politaip 4H/6H/3C
• Boleh dinaik taraf kepada modul proses 12 inci
• Menyokong integrasi hetero SiC/GaN
4. Kelebihan Aplikasi Industri
4.1 Peranti Kuasa
• Substrat rintangan rendah (0.015-0.025Ω·cm) untuk peranti 1200-3300V
• Substrat separa penebat (>10⁸Ω·cm) untuk aplikasi RF
4.2 Teknologi Baru Muncul
• Komunikasi kuantum: Substrat hingar ultra rendah (hingar 1/f <-120dB)
• Persekitaran ekstrem: Kristal tahan sinaran (<5% degradasi selepas penyinaran 1×10¹⁶n/cm²)
Perkhidmatan XKH
1. Peralatan Tersuai: Konfigurasi sistem TSSG/LPE yang disesuaikan.
2. Latihan Proses: Program latihan teknikal yang komprehensif.
3. Sokongan selepas jualan: Respons teknikal dan penyelenggaraan 24/7.
4. Penyelesaian Siap Guna: Perkhidmatan spektrum penuh daripada pemasangan hingga pengesahan proses.
5. Bekalan Bahan: substrat SiC/epi-wafer 2-12 inci tersedia.
Kelebihan utama termasuk:
• Keupayaan pertumbuhan kristal sehingga 8 inci.
• Keseragaman kerintangan <0.5%.
• Masa operasi peralatan >95%.
• Sokongan teknikal 24/7.
