サファイアインゴット成長装置チョクラルスキーCZ法による2インチ～12インチサファイアウェハ製造

簡単な説明:

サファイアインゴット育成装置（チョクラルスキー法）は、高純度・低欠陥のサファイア単結晶育成のために設計された最先端システムです。チョクラルスキー法（CZ法）は、イリジウムるつぼ内で種結晶の引き上げ速度（0.5～5 mm/h）、回転速度（5～30 rpm）、温度勾配を精密に制御し、最大直径12インチ（300 mm）までの軸対称結晶を育成します。本装置はC/A面結晶方位制御に対応しており、光学グレード、電子グレード、およびドープサファイア（例：Cr³⁺ルビー、Ti³⁺スターサファイア）の育成を可能にします。

XKH は、機器のカスタマイズ (2～12 インチウェーハ製造)、プロセスの最適化 (欠陥密度 <100/cm²)、技術トレーニングを含むエンドツーエンドのソリューションを提供しており、LED 基板、GaN エピタキシー、半導体パッケージングなどのアプリケーション向けに毎月 5,000 枚以上のウェーハを生産しています。

メールを送信する

特徴

動作原理

CZ メソッドは次の手順で動作します。
1. 原材料の溶解：高純度Al₂O₃（純度＞99.999％）をイリジウムるつぼで2050～2100℃で溶解します。
2. 種結晶の導入: 種結晶を溶融物の中に降ろし、その後急速に引き上げてネック (直径 < 1 mm) を形成し、転位を除去します。
3. ショルダー形成とバルク成長：引き上げ速度を 0.2～1 mm/h に減速し、結晶の直径を徐々に目標サイズ（例：4～12 インチ）まで拡大します。
4. アニーリングと冷却：熱応力による割れを最小限に抑えるために、結晶は 0.1～0.5°C/分で冷却されます。
5. 互換性のあるクリスタルの種類:
電子グレード：半導体基板（TTV <5 μm）
光学グレード: UVレーザーウィンドウ（透過率 >90%@200 nm）
ドープされた変種：ルビー（Cr³⁺濃度0.01～0.5重量％）、ブルーサファイアチューブ

コアシステムコンポーネント

1. 溶解システム
イリジウムるつぼ：2300°C までの耐熱性、耐腐食性があり、大きな溶解物（100～400 kg）に対応します。
誘導加熱炉：マルチゾーン独立温度制御（±0.5°C）、最適化された温度勾配。

2. 引っ張り回転システム
高精度サーボモーター：引き込み分解能 0.01 mm/h、回転同心度 <0.01 mm。
磁性流体シール：継続的な成長（> 72 時間）のための非接触伝送。

3. 熱制御システム
PID閉ループ制御：熱場を安定させるためのリアルタイム電力調整（50～200kW）。
不活性ガス保護：酸化を防ぐための Ar/N₂ 混合物（純度 99.999%）。

4. 自動化と監視
CCD 直径モニタリング：リアルタイムフィードバック (精度 ±0.01 mm)。
赤外線サーモグラフィー：固体と液体の界面の形態を監視します。

CZ法とKY法の比較

パラメータ	CZ法	KY法
最大結晶サイズ	12インチ（300 mm）	400 mm（洋ナシ型インゴット）
欠陥密度	<100/cm²	<50/cm²
成長率	0.5～5 mm/時	0.1～2 mm/時
エネルギー消費量	50～80kWh/kg	80～120 kWh/kg
アプリケーション	LED基板、GaNエピタキシー	光学窓、大型インゴット
費用	中程度（設備投資額が高い）	高（複雑なプロセス）

主な用途

1. 半導体産業
GaNエピタキシャル基板：マイクロLEDおよびレーザーダイオード用の2～8インチウエハ（TTV <10μm）。
SOI ウェーハ：3D 統合チップの表面粗さ < 0.2 nm。

2. オプトエレクトロニクス
UV レーザーウィンドウ: リソグラフィー光学系の 200 W/cm² の電力密度に耐えます。
赤外線コンポーネント：熱画像の場合、吸収係数は 10⁻³ cm⁻¹ 未満です。

3. 家電製品
スマートフォンカメラカバー：モース硬度9、耐傷性が10倍向上。
スマートウォッチのディスプレイ：厚さ 0.3～0.5 mm、透過率 >92%。

4. 防衛・航空宇宙
原子炉窓：最大 10¹⁶ n/cm² までの放射線耐性。
高出力レーザーミラー：熱変形 <λ/20@1064 nm。

XKHのサービス

1. 装備のカスタマイズ
スケーラブルなチャンバー設計：2～12インチのウェーハ生産に対応するΦ200～400 mmの構成。
ドーピングの柔軟性: カスタマイズされた光電子特性を実現するために、希土類元素 (Er/Yb) および遷移金属 (Ti/Cr) のドーピングをサポートします。

2. エンドツーエンドのサポート
プロセス最適化：LED、RF デバイス、放射線耐性コンポーネント用の事前検証済みレシピ（50 以上）。
グローバルサービスネットワーク: 24 時間 365 日のリモート診断とオンサイトメンテナンス、24 か月の保証付き。

3. 下流処理
ウェーハ製造：2～12インチウェーハ（C/A面）のスライス、研削、研磨。
付加価値製品：
光学部品：UV/IRウィンドウ（厚さ0.5～50 mm）。
ジュエリーグレードの素材：Cr³⁺ ルビー（GIA 認定）、Ti³⁺ スターサファイア。

4. 技術的リーダーシップ
認証：EMI準拠のウェーハ。
特許：CZ法の革新における中核特許。

結論

CZ法装置は、大型サイズへの適合性、極めて低い欠陥率、そして高いプロセス安定性を実現し、LED、半導体、防衛用途における業界ベンチマークとなっています。XKHは、装置の導入から成長後のプロセスまで包括的なサポートを提供し、お客様がコスト効率の高い高性能サファイア結晶の製造を実現できるよう支援します。