बड़े व्यास वाले SiC क्रिस्टल के लिए SiC पिंड वृद्धि भट्टी, TSSG/LPE विधियाँ
काम के सिद्धांत
तरल-चरण सिलिकॉन कार्बाइड पिंड वृद्धि का मूल सिद्धांत उच्च शुद्धता वाले SiC कच्चे माल को 1800-2100°C पर पिघली हुई धातुओं (जैसे, Si, Cr) में घोलकर संतृप्त विलयन बनाना है। इसके बाद, सटीक तापमान प्रवणता और अतिसंतृप्ति विनियमन के माध्यम से बीज क्रिस्टलों पर SiC एकल क्रिस्टलों की नियंत्रित दिशात्मक वृद्धि की जाती है। यह तकनीक विशेष रूप से कम दोष घनत्व (<100/cm²) वाले उच्च शुद्धता (>99.9995%) 4H/6H-SiC एकल क्रिस्टलों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है, जो पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और RF उपकरणों के लिए कठोर सब्सट्रेट आवश्यकताओं को पूरा करती है। तरल-चरण वृद्धि प्रणाली अनुकूलित विलयन संरचना और वृद्धि मापदंडों के माध्यम से क्रिस्टल चालकता प्रकार (N/P प्रकार) और प्रतिरोधकता पर सटीक नियंत्रण सक्षम बनाती है।
मुख्य घटक
1. विशेष क्रूसिबल प्रणाली: उच्च शुद्धता वाला ग्रेफाइट/टैंटलम मिश्रित क्रूसिबल, तापमान प्रतिरोध >2200°C, SiC पिघल संक्षारण के प्रति प्रतिरोधी।
2. मल्टी-ज़ोन हीटिंग सिस्टम: संयुक्त प्रतिरोध/प्रेरण हीटिंग, तापमान नियंत्रण सटीकता ±0.5°C (1800-2100°C रेंज) के साथ।
3. सटीक गति प्रणाली: बीज रोटेशन (0-50 आरपीएम) और लिफ्टिंग (0.1-10 मिमी/घंटा) के लिए दोहरी क्लोज्ड-लूप नियंत्रण।
4. वातावरण नियंत्रण प्रणाली: उच्च शुद्धता आर्गन/नाइट्रोजन संरक्षण, समायोज्य कार्य दबाव (0.1-1 atm)।
5. बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली: पीएलसी + औद्योगिक पीसी का रिडंडेंट नियंत्रण, जिसमें वास्तविक समय में वृद्धि इंटरफ़ेस की निगरानी शामिल है।
6. कुशल शीतलन प्रणाली: श्रेणीबद्ध जल शीतलन डिजाइन दीर्घकालिक स्थिर संचालन सुनिश्चित करता है।
टीएसएसजी बनाम एलपीई तुलना
| विशेषताएँ | टीएसएसजी विधि | एलपीई विधि |
| विकास तापमान | 2000-2100 डिग्री सेल्सियस | 1500-1800 डिग्री सेल्सियस |
| विकास दर | 0.2-1 मिमी/घंटा | 5-50 माइक्रोमीटर/घंटा |
| क्रिस्टल का आकार | 4-8 इंच के पिंड | 50-500μm एपि-परतें |
| मुख्य आवेदन | सब्सट्रेट की तैयारी | पावर डिवाइस एपी-लेयर्स |
| दोष घनत्व | <500/सेमी² | <100/सेमी² |
| उपयुक्त पॉलीटाइप | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
मुख्य अनुप्रयोग
1. पावर इलेक्ट्रॉनिक्स: 1200V+ MOSFETs/डायोड के लिए 6-इंच 4H-SiC सबस्ट्रेट।
2. 5G आरएफ उपकरण: बेस स्टेशन पीए के लिए अर्ध-अरोधक SiC सब्सट्रेट।
3. ईवी अनुप्रयोग: ऑटोमोटिव-ग्रेड मॉड्यूल के लिए अल्ट्रा-मोटी (>200μm) एपी-परतें।
4. पीवी इन्वर्टर: कम दोष वाले सब्सट्रेट जो 99% से अधिक रूपांतरण दक्षता को सक्षम बनाते हैं।
मुख्य लाभ
1. तकनीकी श्रेष्ठता
1.1 एकीकृत बहु-विधि डिजाइन
यह तरल-चरण SiC पिंड वृद्धि प्रणाली, TSSG और LPE क्रिस्टल वृद्धि तकनीकों का अभिनव संयोजन करती है। TSSG प्रणाली सटीक पिघल संवहन और तापमान प्रवणता नियंत्रण (ΔT≤5℃/cm) के साथ शीर्ष-बीजयुक्त विलयन वृद्धि का उपयोग करती है, जिससे 6H/4H-SiC क्रिस्टल के लिए 15-20 किलोग्राम की एकल-प्रक्रिया उपज के साथ 4-8 इंच के बड़े व्यास वाले SiC पिंडों की स्थिर वृद्धि संभव होती है। LPE प्रणाली अनुकूलित विलायक संरचना (Si-Cr मिश्र धातु प्रणाली) और अतिसंतृप्ति नियंत्रण (±1%) का उपयोग करके अपेक्षाकृत कम तापमान (1500-1800℃) पर <100/cm² दोष घनत्व वाली उच्च-गुणवत्ता वाली मोटी एपिटैक्सियल परतें विकसित करती है।
1.2 बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली
चौथी पीढ़ी के स्मार्ट विकास नियंत्रण से सुसज्जित, जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
• बहु-स्पेक्ट्रल इन-सीटू निगरानी (400-2500 एनएम तरंगदैर्ध्य सीमा)
• लेजर आधारित पिघले हुए धातु के स्तर का पता लगाना (±0.01 मिमी परिशुद्धता)
• सीसीडी आधारित व्यास क्लोज्ड-लूप नियंत्रण (<±1 मिमी उतार-चढ़ाव)
• एआई-संचालित विकास पैरामीटर अनुकूलन (15% ऊर्जा बचत)
2. प्रक्रिया प्रदर्शन के लाभ
2.1 टीएसएसजी पद्धति की मुख्य ताकतें
• बड़े आकार की क्षमता: 99.5% से अधिक व्यास एकरूपता के साथ 8 इंच तक के क्रिस्टल विकास का समर्थन करता है
• उत्कृष्ट क्रिस्टलीयता: विस्थापन घनत्व <500/सेमी², माइक्रो पाइप घनत्व <5/सेमी²
• डोपिंग एकरूपता: <8% एन-टाइप प्रतिरोधकता भिन्नता (4-इंच वेफर्स)
• अनुकूलित वृद्धि दर: 0.3-1.2 मिमी/घंटा तक समायोज्य, वाष्प-चरण विधियों की तुलना में 3-5 गुना तेज़
2.2 एलपीई पद्धति की मुख्य ताकतें
• अत्यंत निम्न दोष एपिटैक्सी: इंटरफ़ेस अवस्था घनत्व <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• सटीक मोटाई नियंत्रण: 50-500μm एपि-लेयर्स में मोटाई में ±2% से कम का अंतर
• कम तापमान पर दक्षता: सीवीडी प्रक्रियाओं की तुलना में 300-500℃ कम।
• जटिल संरचना विकास: पीएन जंक्शन, सुपरलैटिस आदि का समर्थन करता है।
3. उत्पादन दक्षता के लाभ
3.1 लागत नियंत्रण
• कच्चे माल का 85% उपयोग (पारंपरिक तरीकों में 60% की तुलना में)
• एचवीपीई की तुलना में 40% कम ऊर्जा खपत
• 90% उपकरण अपटाइम (मॉड्यूलर डिज़ाइन डाउनटाइम को कम करता है)
3.2 गुणवत्ता आश्वासन
• 6σ प्रक्रिया नियंत्रण (CPK>1.67)
• ऑनलाइन दोष पहचान (0.1μm रिज़ॉल्यूशन)
• संपूर्ण प्रक्रिया डेटा ट्रैसेबिलिटी (2000+ रीयल-टाइम पैरामीटर)
3.3 स्केलेबिलिटी
• 4H/6H/3C पॉलीटाइप के साथ संगत
• 12-इंच प्रोसेस मॉड्यूल में अपग्रेड किया जा सकता है
• SiC/GaN हेट्रो-इंटीग्रेशन का समर्थन करता है
4. उद्योग अनुप्रयोग के लाभ
4.1 विद्युत उपकरण
• 1200-3300V उपकरणों के लिए कम प्रतिरोधकता वाले सबस्ट्रेट्स (0.015-0.025Ω·cm)
• आरएफ अनुप्रयोगों के लिए अर्ध-अरोधक सब्सट्रेट (>10⁸Ω·cm)
4.2 उभरती प्रौद्योगिकियां
• क्वांटम संचार: अति निम्न शोर वाले सब्सट्रेट (1/f शोर <-120dB)
• अत्यधिक प्रतिकूल वातावरण: विकिरण-प्रतिरोधी क्रिस्टल (<1×10¹⁶n/cm² विकिरण के बाद 5% से कम क्षरण)
एक्सकेएच सेवाएँ
1. अनुकूलित उपकरण: अनुकूलित टीएसएसजी/एलपीई सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन।
2. प्रक्रिया प्रशिक्षण: व्यापक तकनीकी प्रशिक्षण कार्यक्रम।
3. बिक्री के बाद सहायता: 24/7 तकनीकी प्रतिक्रिया और रखरखाव।
4. टर्नकी समाधान: स्थापना से लेकर प्रक्रिया सत्यापन तक पूर्ण-स्पेक्ट्रम सेवा।
5. सामग्री आपूर्ति: 2-12 इंच SiC सबस्ट्रेट्स/एपी-वेफर्स उपलब्ध हैं।
प्रमुख लाभों में शामिल हैं:
• 8 इंच तक के क्रिस्टल विकसित करने की क्षमता।
• प्रतिरोधकता एकरूपता <0.5%।
• उपकरण का अपटाइम >95%।
• चौबीसों घंटे सातों दिन तकनीकी सहायता।
