فرن نمو سبائك SiC لبلورات SiC كبيرة القطر باستخدام طرق TSSG/LPE

وصف مختصر:

يستخدم فرن نمو سبائك كربيد السيليكون في الطور السائل من شركة XKH تقنيات TSSG (نمو المحلول العلوي) وLPE (نمو الطور السائل) الرائدة عالميًا، والمصممة خصيصًا لنمو بلورات SiC أحادية عالية الجودة. تتيح طريقة TSSG نمو سبائك 4H/6H-SiC بأقطار كبيرة تتراوح بين 4 و8 بوصات من خلال تدرج دقيق في درجة الحرارة والتحكم في سرعة رفع البذور، بينما تُسهّل طريقة LPE النمو المُتحكم فيه لطبقات SiC الطلائية عند درجات حرارة منخفضة، وهي مناسبة بشكل خاص للطبقات الطلائية ذات السُمك المنخفض جدًا. وقد طُبّق نظام نمو سبائك كربيد السيليكون في الطور السائل بنجاح في الإنتاج الصناعي لمختلف بلورات SiC، بما في ذلك النوع 4H/6H-N والنوع العازل 4H/6H-SEMI، موفرًا حلولاً متكاملة من المعدات إلى العمليات.

أرسل لنا بريدًا إلكترونيًا

سمات

مبدأ العمل

يعتمد المبدأ الأساسي لنمو سبائك كربيد السيليكون في الطور السائل على إذابة مواد خام عالية النقاء من كربيد السيليكون في معادن منصهرة (مثل السيليكون والكروم) عند درجة حرارة تتراوح بين 1800 و2100 درجة مئوية لتكوين محاليل مشبعة، يليها نمو اتجاهي مُتحكم فيه لبلورات كربيد السيليكون المفردة على بلورات البذرة من خلال تدرج دقيق في درجة الحرارة وتنظيم فائق التشبع. تُعد هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لإنتاج بلورات أحادية عالية النقاء (>99.9995%) من كربيد السيليكون 4H/6H-SiC، بكثافة عيوب منخفضة (<100/سم²)، مما يُلبي المتطلبات الصارمة للركائز الأساسية لإلكترونيات الطاقة وأجهزة الترددات الراديوية. يُتيح نظام النمو في الطور السائل التحكم الدقيق في نوع موصلية البلورات (نوع N/P) ومقاومتها من خلال تركيبة محلول مُحسّنة ومعايير نمو مُحسّنة.

المكونات الأساسية

1. نظام بوتقة خاصة: بوتقة عالية النقاء من مركب الجرافيت/التنتالوم، مقاومة لدرجة الحرارة >2200 درجة مئوية، مقاومة للتآكل الناتج عن ذوبان كربيد السيليكون.

2. نظام التدفئة متعدد المناطق: تسخين مشترك بالمقاومة/الحث مع دقة التحكم في درجة الحرارة ±0.5 درجة مئوية (نطاق 1800-2100 درجة مئوية).

3. نظام الحركة الدقيق: التحكم في الحلقة المغلقة المزدوجة لدوران البذور (0-50 دورة في الدقيقة) والرفع (0.1-10 مم/ساعة).

4. نظام التحكم في الغلاف الجوي: حماية من الأرجون/النيتروجين عالي النقاء، ضغط عمل قابل للتعديل (0.1-1 ضغط جوي).

5. نظام التحكم الذكي: PLC + التحكم الزائد بالكمبيوتر الصناعي مع مراقبة واجهة النمو في الوقت الفعلي.

6. نظام تبريد فعال: يضمن تصميم تبريد المياه المتدرج التشغيل المستقر على المدى الطويل.

مقارنة بين TSSG و LPE

صفات	طريقة TSSG	طريقة LPE
درجة حرارة النمو	2000-2100 درجة مئوية	1500-1800 درجة مئوية
معدل النمو	0.2-1 مم/ساعة	5-50 ميكرومتر/ساعة
حجم البلورة	سبائك مقاس 4-8 بوصة	طبقات epi-50-500 ميكرومتر
التطبيق الرئيسي	إعداد الركيزة	طبقات جهاز الطاقة
كثافة العيوب	<500/سم²	<100/سم²
الأنواع المتعددة المناسبة	4H/6H-SiC	4H/3C-SiC

التطبيقات الرئيسية

1. إلكترونيات الطاقة: ركائز 4H-SiC مقاس 6 بوصات لـ MOSFETs/الثنائيات 1200 فولت +.

2. أجهزة RF 5G: ركائز SiC شبه العازلة لمكبرات الصوت في محطات القاعدة.

3. تطبيقات المركبات الكهربائية: طبقات سميكة للغاية (>200 ميكرومتر) للوحدات الخاصة بالسيارات.

4. محولات الطاقة الكهروضوئية: ركائز منخفضة العيوب تتيح كفاءة تحويل تصل إلى >99%.

المزايا الأساسية

1. التفوق التكنولوجي
1.1 التصميم المتكامل متعدد الأساليب
يجمع نظام نمو سبائك كربيد السيليكون السائل هذا، في طوره السائل، بشكل مبتكر بين تقنيتي نمو بلورات TSSG وLPE. يستخدم نظام TSSG نموًا للمحلول ذي البذور العلوية مع تحكم دقيق في الحمل الحراري المنصهر وتدرج درجة الحرارة (ΔT≤5℃/سم²)، مما يتيح نموًا مستقرًا لسبائك كربيد السيليكون كبيرة القطر بأقطار تتراوح بين 4 و8 بوصات، مع إنتاجية تشغيلية واحدة تتراوح بين 15 و20 كجم لبلورات 6H/4H-SiC. يستخدم نظام LPE تركيبة مذيب مُحسّنة (نظام سبيكة Si-Cr) وتحكمًا في التشبع الفائق (±1%) لنمو طبقات فوقية سميكة عالية الجودة بكثافة عيوب أقل من 100/سم² في درجات حرارة منخفضة نسبيًا (1500-1800 درجة مئوية).

1.2 نظام التحكم الذكي
مجهزة بنظام التحكم الذكي في النمو من الجيل الرابع والذي يتميز بما يلي:
• مراقبة متعددة الأطياف في الموقع (نطاق الطول الموجي 400-2500 نانومتر)
• الكشف عن مستوى الذوبان باستخدام الليزر (دقة ±0.01 مم)
• التحكم في الحلقة المغلقة للقطر المستند إلى CCD (تقلب <±1 مم)
• تحسين معلمات النمو المدعومة بالذكاء الاصطناعي (توفير 15% من الطاقة)

2. مزايا أداء العملية
2.1 نقاط القوة الأساسية لطريقة TSSG
• القدرة على الحجم الكبير: يدعم نمو بلورات يصل إلى 8 بوصات مع تجانس قطر >99.5%
• تبلور فائق: كثافة الخلع <500/سم²، كثافة الأنابيب الدقيقة <5/سم²
• تجانس المنشطات: <8% اختلاف في المقاومة من النوع n (رقائق مقاس 4 بوصات)
• معدل نمو مُحسَّن: قابل للتعديل 0.3-1.2 مم/ساعة، أسرع بمقدار 3-5 مرات من طرق الطور البخاري

2.2 نقاط القوة الأساسية لطريقة LPE
• تكوين عيب منخفض للغاية: كثافة حالة الواجهة <1×10¹¹سم⁻²·إلكترون فولت⁻¹
• التحكم الدقيق في السُمك: طبقات علوية تتراوح من 50 إلى 500 ميكرومتر مع اختلاف في السُمك بنسبة <±2%
• كفاءة درجات الحرارة المنخفضة: أقل بمقدار 300-500 درجة مئوية من عمليات الترسيب الكيميائي البخاري
• نمو البنية المعقدة: يدعم الوصلات pn والشبكات الفائقة وما إلى ذلك.

3. مزايا كفاءة الإنتاج
3.1 التحكم في التكاليف
• استغلال 85% من المواد الخام (مقابل 60% للمواد التقليدية)
• انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 40% (مقارنةً بـ HVPE)
• 90% من وقت تشغيل المعدات (التصميم المعياري يقلل من وقت التوقف عن العمل)

3.2 ضمان الجودة
• التحكم في عملية 6σ (CPK>1.67)
• اكتشاف العيوب عبر الإنترنت (دقة 0.1 ميكرومتر)
• إمكانية تتبع بيانات العملية الكاملة (أكثر من 2000 معلمة في الوقت الفعلي)

3.3 قابلية التوسع
• متوافق مع أنواع البولي تايب 4H/6H/3C
• قابلة للترقية إلى وحدات معالجة مقاس 12 بوصة
• يدعم التكامل غير المتماثل SiC/GaN

4. مزايا تطبيق الصناعة
4.1 أجهزة الطاقة
• ركائز منخفضة المقاومة (0.015-0.025Ω·cm) لأجهزة 1200-3300 فولت
• ركائز شبه عازلة (>10⁸Ω·سم) لتطبيقات التردد اللاسلكي

4.2 التقنيات الناشئة
• الاتصالات الكمومية: ركائز منخفضة الضوضاء للغاية (ضوضاء 1/f <-120 ديسيبل)
• البيئات القاسية: بلورات مقاومة للإشعاع (<5% تدهور بعد التعرض لإشعاع 1×10¹⁶n/cm²)

خدمات XKH

1. المعدات المخصصة: تكوينات نظام TSSG/LPE المصممة خصيصًا.
2. تدريب العمليات: برامج تدريبية تقنية شاملة.
3. دعم ما بعد البيع: الاستجابة الفنية والصيانة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.
4. الحلول الجاهزة: خدمة متكاملة من التثبيت إلى التحقق من صحة العملية.
5. توريد المواد: 2-12 بوصة من ركائز SiC/رقائق Epi متوفرة.

تشمل المزايا الرئيسية ما يلي:
• القدرة على نمو البلورات حتى 8 بوصات.
• توحيد المقاومة <0.5%.
• وقت تشغيل المعدات >95%.
• دعم فني على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.