Büyük Çaplı SiC Kristali TSSG/LPE Yöntemleri için SiC Külçe Büyüme Fırını
Çalışma Prensibi
Sıvı faz silisyum karbür külçe büyümesinin temel prensibi, yüksek saflıktaki SiC hammaddelerinin 1800-2100°C'de erimiş metallerde (örneğin Si, Cr) çözünerek doymuş çözeltiler oluşturmasını ve ardından hassas sıcaklık gradyanı ve aşırı doygunluk düzenlemesi yoluyla tohum kristalleri üzerinde kontrollü yönlü SiC tek kristalleri büyümesini içerir. Bu teknoloji, güç elektroniği ve RF cihazları için sıkı alt tabaka gereksinimlerini karşılayan, düşük kusur yoğunluğuna (<100/cm²) sahip yüksek saflıkta (>%99,9995) 4H/6H-SiC tek kristalleri üretmek için özellikle uygundur. Sıvı faz büyüme sistemi, optimize edilmiş çözelti bileşimi ve büyüme parametreleri aracılığıyla kristal iletkenlik tipinin (N/P tipi) ve özdirencin hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.
Çekirdek Bileşenler
1. Özel Pota Sistemi: Yüksek saflıkta grafit/tantal kompozit pota, sıcaklık dayanımı >2200°C, SiC eriyik korozyonuna dayanıklı.
2. Çok Bölgeli Isıtma Sistemi: ±0,5°C (1800-2100°C aralığı) sıcaklık kontrol hassasiyetine sahip kombine direnç/indüksiyon ısıtma.
3. Hassas Hareket Sistemi: Tohum dönüşü (0-50 dev/dak) ve kaldırma (0,1-10 mm/sa) için çift kapalı devre kontrolü.
4. Atmosfer Kontrol Sistemi: Yüksek saflıkta argon/azot koruması, ayarlanabilir çalışma basıncı (0,1-1atm).
5. Akıllı Kontrol Sistemi: Gerçek zamanlı büyüme arayüzü izleme özelliğine sahip PLC + endüstriyel PC yedekli kontrolü.
6. Verimli Soğutma Sistemi: Kademeli su soğutma tasarımı uzun vadede istikrarlı bir çalışma sağlar.
TSSG ve LPE Karşılaştırması
| Özellikler | TSSG Yöntemi | LPE Yöntemi |
| Büyüme Sıcaklığı | 2000-2100°C | 1500-1800°C |
| Büyüme Oranı | 0,2-1 mm/saat | 5-50μm/saat |
| Kristal Boyutu | 4-8 inç külçeler | 50-500μm epi-katmanlar |
| Ana Uygulama | Alt tabaka hazırlığı | Güç cihazı epi katmanları |
| Kusur Yoğunluğu | <500/cm² | <100/cm² |
| Uygun Politipler | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
Temel Uygulamalar
1. Güç Elektroniği: 1200V+ MOSFET'ler/diyotlar için 6 inç 4H-SiC alt tabakalar.
2. 5G RF Cihazları: Baz istasyonu PA'ları için yarı yalıtkan SiC alt tabakaları.
3. EV Uygulamaları: Otomotiv sınıfı modüller için ultra kalın (>200μm) epi-katmanlar.
4. PV İnvertörler: >%99 dönüşüm verimliliği sağlayan düşük kusurlu alt tabakalar.
Temel Avantajlar
1. Teknolojik Üstünlük
1.1 Entegre Çok Yöntemli Tasarım
Bu sıvı fazlı SiC külçe büyüme sistemi, TSSG ve LPE kristal büyüme teknolojilerini yenilikçi bir şekilde birleştirir. TSSG sistemi, hassas eriyik konveksiyonu ve sıcaklık gradyanı kontrolü (ΔT≤5℃/cm) ile üstten tohumlanmış çözelti büyümesini kullanır ve 6H/4H-SiC kristalleri için 15-20 kg'lık tek seferlik verimlerle 4-8 inç büyük çaplı SiC külçelerinin kararlı büyümesini sağlar. LPE sistemi, nispeten düşük sıcaklıklarda (1500-1800℃) <100/cm² kusur yoğunluğuna sahip yüksek kaliteli kalın epitaksiyel katmanlar yetiştirmek için optimize edilmiş çözücü bileşimini (Si-Cr alaşım sistemi) ve aşırı doygunluk kontrolünü (±%1) kullanır.
1.2 Akıllı Kontrol Sistemi
Aşağıdaki özelliklere sahip 4. nesil akıllı büyüme kontrolü ile donatılmıştır:
• Çok spektral yerinde izleme (400-2500nm dalga boyu aralığı)
• Lazer tabanlı eriyik seviyesi tespiti (±0,01 mm hassasiyet)
• CCD tabanlı çap kapalı devre kontrolü (<±1mm dalgalanma)
• Yapay zeka destekli büyüme parametresi optimizasyonu (%15 enerji tasarrufu)
2. Proses Performans Avantajları
2.1 TSSG Yönteminin Temel Güçlü Yönleri
• Büyük boyut kapasitesi: >%99,5 çap düzgünlüğüyle 8 inçe kadar kristal büyümesini destekler
• Üstün kristalinite: Dislokasyon yoğunluğu <500/cm², mikro boru yoğunluğu <5/cm²
• Doping tekdüzeliği: <%8 n tipi özdirenç değişimi (4 inçlik gofretler)
• Optimize edilmiş büyüme hızı: Ayarlanabilir 0,3-1,2 mm/saat, buhar fazı yöntemlerinden 3-5 kat daha hızlı
2.2 LPE Yönteminin Temel Güçlü Yönleri
• Ultra düşük kusur epitaksi: Arayüz durum yoğunluğu <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Hassas kalınlık kontrolü: <±2% kalınlık değişimine sahip 50-500μm epi katmanları
• Düşük sıcaklık verimliliği: CVD işlemlerinden 300-500℃ daha düşük
• Karmaşık yapı büyümesi: pn eklemlerini, süper kafesleri vb. destekler.
3. Üretim Verimliliğinin Avantajları
3.1 Maliyet Kontrolü
• %85 hammadde kullanımı (konvansiyonelde %60'a kıyasla)
• %40 daha düşük enerji tüketimi (HVPE'ye kıyasla)
• %90 ekipman çalışma süresi (modüler tasarım, çalışmama süresini en aza indirir)
3.2 Kalite Güvencesi
• 6σ proses kontrolü (CPK>1.67)
• Çevrimiçi arıza tespiti (0,1 μm çözünürlük)
• Tam süreç veri izlenebilirliği (2000'den fazla gerçek zamanlı parametre)
3.3 Ölçeklenebilirlik
• 4H/6H/3C politipleriyle uyumludur
• 12 inçlik işlem modüllerine yükseltilebilir
• SiC/GaN hetero-entegrasyon desteği
4. Endüstriyel Uygulama Avantajları
4.1 Güç Cihazları
• 1200-3300V cihazlar için düşük dirençli alt tabakalar (0,015-0,025Ω·cm)
• RF uygulamaları için yarı yalıtkan alt tabakalar (>10⁸Ω·cm)
4.2 Ortaya Çıkan Teknolojiler
• Kuantum iletişimi: Ultra düşük gürültülü alt tabakalar (1/f gürültü<-120dB)
• Aşırı ortamlar: Radyasyona dayanıklı kristaller (1×10¹⁶n/cm² ışınlamadan sonra %5'ten az bozulma)
XKH Hizmetleri
1. Özelleştirilmiş Ekipman: Kişiye özel TSSG/LPE sistem yapılandırmaları.
2. Süreç Eğitimleri: Kapsamlı teknik eğitim programları.
3. Satış Sonrası Destek: 7/24 teknik müdahale ve bakım.
4. Anahtar Teslim Çözümler: Kurulumdan proses onayına kadar tam kapsamlı hizmet.
5. Malzeme Temini: 2-12 inç SiC substratlar/epi-gofretleri mevcuttur.
Başlıca avantajları şunlardır:
• 8 inçe kadar kristal büyüme kapasitesi.
• Direnç homojenliği <%0,5.
• Ekipman çalışma süresi >%95.
• 7/24 teknik destek.
