Tungku Pertumbuhan Batang SiC untuk Kristal SiC Berdiameter Besar dengan Metode TSSG/LPE
Prinsip Kerja
Prinsip inti pertumbuhan ingot silikon karbida fase cair melibatkan pelarutan bahan baku SiC dengan kemurnian tinggi dalam logam cair (misalnya, Si, Cr) pada suhu 1800-2100°C untuk membentuk larutan jenuh, diikuti dengan pertumbuhan terarah terkontrol dari kristal tunggal SiC pada kristal benih melalui gradien suhu yang tepat dan pengaturan supersaturasi. Teknologi ini sangat cocok untuk menghasilkan kristal tunggal 4H/6H-SiC dengan kemurnian tinggi (>99,9995%) dengan kepadatan cacat rendah (<100/cm²), memenuhi persyaratan substrat yang ketat untuk elektronika daya dan perangkat RF. Sistem pertumbuhan fase cair memungkinkan kontrol yang tepat terhadap jenis konduktivitas kristal (tipe N/P) dan resistivitas melalui komposisi larutan dan parameter pertumbuhan yang dioptimalkan.
Komponen Inti
1. Sistem Krusibel Khusus: Krusibel komposit grafit/tantalum kemurnian tinggi, tahan suhu >2200°C, tahan terhadap korosi lelehan SiC.
2. Sistem Pemanas Multi-zona: Pemanasan resistansi/induksi gabungan dengan akurasi kontrol suhu ±0,5°C (rentang 1800-2100°C).
3. Sistem Gerak Presisi: Kontrol loop tertutup ganda untuk rotasi benih (0-50rpm) dan pengangkatan (0,1-10mm/jam).
4. Sistem Kontrol Atmosfer: Perlindungan argon/nitrogen dengan kemurnian tinggi, tekanan kerja yang dapat disesuaikan (0,1-1 atm).
5. Sistem Kontrol Cerdas: Kontrol redundan PLC + PC industri dengan pemantauan antarmuka pertumbuhan waktu nyata.
6. Sistem Pendinginan yang Efisien: Desain pendinginan air bertingkat memastikan pengoperasian yang stabil dalam jangka panjang.
Perbandingan TSSG vs. LPE
| Karakteristik | Metode TSSG | Metode LPE |
| Suhu Pertumbuhan | 2000-2100°C | 1500-1800°C |
| Tingkat Pertumbuhan | 0,2-1 mm/jam | 5-50μm/jam |
| Ukuran Kristal | Batangan berukuran 4-8 inci | lapisan epi 50-500μm |
| Aplikasi Utama | Persiapan substrat | Lapisan epi perangkat daya |
| Kepadatan Cacat | <500/cm² | <100/cm² |
| Politipe yang Sesuai | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
Aplikasi Utama
1. Elektronik Daya: Substrat 4H-SiC 6 inci untuk MOSFET/dioda 1200V+.
2. Perangkat RF 5G: Substrat SiC semi-isolasi untuk PA stasiun pangkalan.
3. Aplikasi EV: Lapisan epi ultra-tebal (>200μm) untuk modul kelas otomotif.
4. Inverter PV: Substrat dengan cacat rendah yang memungkinkan efisiensi konversi >99%.
Keunggulan Utama
1. Keunggulan Teknologi
1.1 Desain Multi-Metode Terintegrasi
Sistem pertumbuhan ingot SiC fase cair ini secara inovatif menggabungkan teknologi pertumbuhan kristal TSSG dan LPE. Sistem TSSG menggunakan pertumbuhan larutan dengan bibit di bagian atas dan kontrol konveksi lelehan serta gradien suhu yang presisi (ΔT≤5℃/cm), memungkinkan pertumbuhan stabil ingot SiC berdiameter besar 4-8 inci dengan hasil sekali proses 15-20kg untuk kristal 6H/4H-SiC. Sistem LPE menggunakan komposisi pelarut yang dioptimalkan (sistem paduan Si-Cr) dan kontrol supersaturasi (±1%) untuk menumbuhkan lapisan epitaksial tebal berkualitas tinggi dengan kepadatan cacat <100/cm² pada suhu yang relatif rendah (1500-1800℃).
1.2 Sistem Kontrol Cerdas
Dilengkapi dengan kontrol pertumbuhan cerdas generasi ke-4 yang memiliki fitur:
• Pemantauan in-situ multispektral (rentang panjang gelombang 400-2500nm)
• Deteksi tingkat leleh berbasis laser (presisi ±0,01 mm)
• Kontrol loop tertutup diameter berbasis CCD (fluktuasi <±1mm)
• Optimalisasi parameter pertumbuhan berbasis AI (penghematan energi 15%)
2. Keunggulan Kinerja Proses
2.1 Kekuatan Inti Metode TSSG
• Kemampuan ukuran besar: Mendukung pertumbuhan kristal hingga 8 inci dengan keseragaman diameter >99,5%.
• Kristalinitas superior: Kepadatan dislokasi <500/cm², kepadatan mikropipa <5/cm²
• Keseragaman doping: Variasi resistivitas tipe-n <8% (wafer 4 inci)
• Tingkat pertumbuhan yang dioptimalkan: Dapat disesuaikan 0,3-1,2 mm/jam, 3-5 kali lebih cepat daripada metode fase uap.
2.2 Kekuatan Inti Metode LPE
• Epitaksi cacat ultra-rendah: Kepadatan keadaan antarmuka <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• Kontrol ketebalan yang presisi: lapisan epi 50-500μm dengan variasi ketebalan <±2%
• Efisiensi suhu rendah: 300-500℃ lebih rendah daripada proses CVD
• Pertumbuhan struktur kompleks: Mendukung sambungan pn, superlatis, dll.
3. Keunggulan Efisiensi Produksi
3.1 Pengendalian Biaya
• Pemanfaatan bahan baku sebesar 85% (dibandingkan dengan 60% pada metode konvensional)
• Konsumsi energi 40% lebih rendah (dibandingkan dengan HVPE)
• 90% waktu operasional peralatan (desain modular meminimalkan waktu henti)
3.2 Jaminan Mutu
• Kontrol proses 6σ (CPK>1,67)
• Deteksi cacat online (resolusi 0,1μm)
• Ketertelusuran data proses lengkap (2000+ parameter waktu nyata)
3.3 Skalabilitas
• Kompatibel dengan polipe 4H/6H/3C
• Dapat ditingkatkan ke modul proses 12 inci
• Mendukung integrasi heterogen SiC/GaN
4. Keunggulan Aplikasi Industri
4.1 Perangkat Daya
• Substrat resistivitas rendah (0,015-0,025Ω·cm) untuk perangkat 1200-3300V
• Substrat semi-isolasi (>10⁸Ω·cm) untuk aplikasi RF
4.2 Teknologi yang Sedang Berkembang
• Komunikasi kuantum: Substrat dengan noise ultra-rendah (noise 1/f <-120dB)
• Lingkungan ekstrem: Kristal tahan radiasi (<5% degradasi setelah iradiasi 1×10¹⁶n/cm²)
Layanan XKH
1. Peralatan yang Disesuaikan: Konfigurasi sistem TSSG/LPE yang dirancang khusus.
2. Pelatihan Proses: Program pelatihan teknis yang komprehensif.
3. Dukungan Purna Jual: Respons teknis dan pemeliharaan 24/7.
4. Solusi Siap Pakai: Layanan lengkap mulai dari instalasi hingga validasi proses.
5. Pasokan Material: Substrat/epi-wafer SiC 2-12 inci tersedia.
Keunggulan utama meliputi:
• Kemampuan pertumbuhan kristal hingga 8 inci.
• Keseragaman resistivitas <0,5%.
• Waktu operasional peralatan >95%.
• Dukungan teknis 24/7.
