नीलम पिंड विकास उपकरण 2 इंच -12 इंच नीलम वेफर्स के उत्पादन के लिए Czochralski CZ विधि
काम के सिद्धांत
सीजेड विधि निम्नलिखित चरणों के माध्यम से संचालित होती है:
1. पिघलने वाला कच्चा माल: उच्च शुद्धता वाले Al₂O₃ (शुद्धता > 99.999%) को 2050–2100°C पर इरिडियम क्रूसिबल में पिघलाया जाता है।
2. बीज क्रिस्टल परिचय: एक बीज क्रिस्टल को पिघल में उतारा जाता है, इसके बाद तेजी से खींचकर एक गर्दन (व्यास <1 मिमी) बनाई जाती है ताकि अव्यवस्था को खत्म किया जा सके।
3. कंधे का गठन और थोक विकास: खींचने की गति 0.2-1 मिमी / घंटा तक कम हो जाती है, धीरे-धीरे क्रिस्टल व्यास को लक्ष्य आकार (जैसे, 4-12 इंच) तक विस्तारित किया जाता है।
4. तापानुशीतन और शीतलन: तापीय तनाव-प्रेरित दरार को न्यूनतम करने के लिए क्रिस्टल को 0.1-0.5°C/मिनट पर ठंडा किया जाता है।
5. संगत क्रिस्टल प्रकार:
इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड: सेमीकंडक्टर सबस्ट्रेट्स (TTV <5 μm)
ऑप्टिकल ग्रेड: यूवी लेजर विंडो (ट्रांसमिटेंस >90%@200 एनएम)
डोप किए गए प्रकार: रूबी (Cr3⁺ सांद्रता 0.01–0.5 wt.%), नीलम टयूबिंग
कोर सिस्टम घटक
1. पिघलने प्रणाली
इरीडियम क्रूसिबल: 2300°C तक प्रतिरोधी, संक्षारण प्रतिरोधी, बड़े पिघल (100-400 किग्रा) के साथ संगत।
इंडक्शन हीटिंग फर्नेस: बहु-क्षेत्र स्वतंत्र तापमान नियंत्रण (± 0.5 डिग्री सेल्सियस), अनुकूलित थर्मल ग्रेडिएंट।
2. खींचने और घुमाने की प्रणाली
उच्च परिशुद्धता सर्वो मोटर: खींचने का संकल्प 0.01 मिमी/घंटा, घूर्णी सांद्रता <0.01 मिमी।
चुंबकीय द्रव सील: निरंतर विकास के लिए गैर-संपर्क संचरण (> 72 घंटे)।
3. थर्मल नियंत्रण प्रणाली
पीआईडी बंद-लूप नियंत्रण: थर्मल क्षेत्र को स्थिर करने के लिए वास्तविक समय शक्ति समायोजन (50-200 किलोवाट)।
निष्क्रिय गैस संरक्षण: ऑक्सीकरण को रोकने के लिए Ar/N₂ मिश्रण (99.999% शुद्धता)।
4. स्वचालन और निगरानी
सीसीडी व्यास मॉनिटरिंग: वास्तविक समय प्रतिक्रिया (सटीकता ± 0.01 मिमी)।
इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी: ठोस-तरल इंटरफेस आकृति विज्ञान पर नज़र रखता है।
सीजेड बनाम केवाई विधि तुलना
| पैरामीटर | सीज़ेड विधि | केवाई विधि |
| अधिकतम क्रिस्टल आकार | 12 इंच (300 मिमी) | 400 मिमी (नाशपाती के आकार का पिंड) |
| दोष घनत्व | <100/सेमी² | <50/सेमी² |
| विकास दर | 0.5–5 मिमी/घंटा | 0.1–2 मिमी/घंटा |
| ऊर्जा खपत | 50–80 किलोवाट घंटा/किग्रा | 80–120 किलोवाट घंटा/किग्रा |
| अनुप्रयोग | एलईडी सबस्ट्रेट्स, GaN एपिटैक्सी | ऑप्टिकल खिड़कियाँ, बड़े सिल्लियाँ |
| लागत | मध्यम (उच्च उपकरण निवेश) | उच्च (जटिल प्रक्रिया) |
प्रमुख अनुप्रयोग
1. सेमीकंडक्टर उद्योग
GaN एपीटैक्सियल सबस्ट्रेट्स: माइक्रो-एल.ई.डी. और लेजर डायोड के लिए 2–8-इंच वेफर्स (TTV <10 μm)।
एसओआई वेफर्स: 3डी-एकीकृत चिप्स के लिए सतह खुरदरापन <0.2 एनएम।
2. ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स
यूवी लेजर विंडोज़: लिथोग्राफी ऑप्टिक्स के लिए 200 W/cm² पावर घनत्व का सामना करें।
इन्फ्रारेड घटक: थर्मल इमेजिंग के लिए अवशोषण गुणांक <10⁻³ cm⁻¹।
3. उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स
स्मार्टफोन कैमरा कवर: मोहस कठोरता 9, 10 × खरोंच प्रतिरोध सुधार।
स्मार्टवॉच डिस्प्ले: मोटाई 0.3–0.5 मिमी, संप्रेषण >92%।
4. रक्षा और एयरोस्पेस
परमाणु रिएक्टर विंडोज़: 10¹⁶ n/cm² तक विकिरण सहनशीलता।
उच्च-शक्ति लेजर दर्पण: थर्मल विरूपण <λ/20@1064 एनएम।
XKH की सेवाएँ
1. उपकरण अनुकूलन
स्केलेबल चैंबर डिजाइन: 2-12 इंच वेफर उत्पादन के लिए Φ200-400 मिमी विन्यास।
डोपिंग लचीलापन: अनुकूलित ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों के लिए दुर्लभ-पृथ्वी (Er/Yb) और संक्रमण-धातु (Ti/Cr) डोपिंग का समर्थन करता है।
2. एंड-टू-एंड समर्थन
प्रक्रिया अनुकूलन: एलईडी, आरएफ उपकरणों और विकिरण-कठोर घटकों के लिए पूर्व-मान्य व्यंजन (50+)।
वैश्विक सेवा नेटवर्क: 24/7 रिमोट डायग्नोस्टिक्स और 24 महीने की वारंटी के साथ ऑन-साइट रखरखाव।
3. डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण
वेफर निर्माण: 2-12 इंच के वेफर्स (सी/ए-प्लेन) के लिए स्लाइसिंग, पीसना और पॉलिश करना।
मूल्य-वर्धित उत्पाद:
ऑप्टिकल घटक: यूवी/आईआर खिड़कियाँ (0.5-50 मिमी मोटाई)।
आभूषण-ग्रेड सामग्री: Cr³⁺ रूबी (GIA-प्रमाणित), Ti³⁺ स्टार नीलम।
4. तकनीकी नेतृत्व
प्रमाणन: ईएमआई-अनुरूप वेफर्स।
पेटेंट: सीजेड विधि नवाचार में मुख्य पेटेंट।
निष्कर्ष
सीजेड विधि उपकरण बड़े आयाम की अनुकूलता, अत्यंत कम दोष दर और उच्च प्रक्रिया स्थिरता प्रदान करता है, जो इसे एलईडी, सेमीकंडक्टर और रक्षा अनुप्रयोगों के लिए उद्योग मानक बनाता है। XKH उपकरण परिनियोजन से लेकर विकास के बाद की प्रक्रिया तक व्यापक सहायता प्रदान करता है, जिससे ग्राहक लागत-प्रभावी, उच्च-प्रदर्शन वाले नीलम क्रिस्टल उत्पादन को प्राप्त करने में सक्षम होते हैं।
