大口径SiC結晶TSSG/LPE法用SiCインゴット成長炉
動作原理
液相シリコンカーバイドインゴット成長の基本原理は、高純度SiC原料を1800～2100℃の溶融金属（Si、Crなど）に溶解して飽和溶液を形成し、その後、精密な温度勾配と過飽和度制御によって種結晶上にSiC単結晶を制御された方向性で成長させることです。この技術は、パワーエレクトロニクスやRFデバイスの厳しい基板要件を満たす、低欠陥密度（<100/cm²）の高純度（>99.9995%）4H/6H-SiC単結晶の製造に特に適しており、液相成長システムは、最適化された溶液組成と成長パラメータを通じて、結晶の導電型（N型/P型）と抵抗率を正確に制御できます。
コアコンポーネント
1. 特殊るつぼシステム：高純度グラファイト/タンタル複合るつぼ、耐熱温度 > 2200°C、SiC 溶融腐食に耐性があります。
2. マルチゾーン加熱システム：抵抗加熱と誘導加熱を組み合わせ、温度制御精度は±0.5°C（1800～2100°Cの範囲）。
3. 精密モーション システム: 種子の回転 (0 ～ 50 rpm) と持ち上げ (0.1 ～ 10 mm/h) のデュアル閉ループ制御。
4. 雰囲気制御システム：高純度アルゴン/窒素保護、調整可能な動作圧力（0.1〜1atm）。
5. インテリジェント制御システム: リアルタイム成長インターフェース監視を備えた PLC + 産業用 PC 冗長制御。
6. 効率的な冷却システム: 段階的な水冷設計により、長期にわたる安定した動作が保証されます。
TSSGとLPEの比較
| 特徴 | TSSG法 | LPE法 |
| 成長温度 | 2000～2100℃ | 1500～1800℃ |
| 成長率 | 0.2～1mm/時 | 5～50μm/時 |
| 結晶サイズ | 4～8インチのインゴット | 50～500μmのエピ層 |
| 主な用途 | 基質の準備 | パワーデバイスのエピ層 |
| 欠陥密度 | <500/cm² | <100/cm² |
| 適切なポリタイプ | 4H/6H-SiC | 4H/3C-SiC |
主な用途
1. パワーエレクトロニクス：1200V+ MOSFET/ダイオード用の6インチ 4H-SiC 基板。
2. 5G RFデバイス：基地局PA用半絶縁SiC基板。
3. EV アプリケーション: 自動車グレードのモジュール向けの超厚型 (> 200μm) エピ層。
4. PV インバーター: 欠陥の少ない基板により、99% を超える変換効率を実現します。
コアとなる利点
1. 技術的優位性
1.1 統合マルチメソッド設計
この液相SiCインゴット成長システムは、TSSGとLPE結晶成長技術を革新的に組み合わせたものです。TSSGシステムは、精密な溶融対流と温度勾配制御（ΔT≤5℃/cm）を備えたトップシード溶液成長を採用し、4～8インチの大口径SiCインゴットを安定的に成長させます。6H/4H-SiC結晶の単結晶収量は15～20kgです。LPEシステムは、最適化された溶媒組成（Si-Cr合金系）と過飽和制御（±1%）を活用することで、比較的低温（1500～1800℃）で、欠陥密度100/cm²未満の高品質な厚膜エピタキシャル層を成長させます。
1.2 インテリジェント制御システム
以下の機能を備えた第 4 世代のスマート成長制御を搭載:
• マルチスペクトル現場モニタリング（400～2500nmの波長範囲）
• レーザーベースの溶融レベル検出（精度±0.01mm）
• CCDベースの直径閉ループ制御（±1mm未満の変動）
• AIを活用した成長パラメータの最適化（15%の省エネ）
2. プロセスパフォーマンスの利点
2.1 TSSGメソッドのコアとなる強み
• 大型サイズに対応：直径均一性99.5%以上で最大8インチの結晶成長をサポート
• 優れた結晶性：転位密度 <500/cm²、マイクロパイプ密度 <5/cm²
• ドーピング均一性：n型抵抗率の変動<8%（4インチウェーハ）
• 最適化された成長速度：0.3～1.2mm/hで調整可能、気相法の3～5倍の速さ
2.2 LPE法の強み
• 超低欠陥エピタキシー：界面状態密度 <1×10¹¹cm⁻²·eV⁻¹
• 精密な厚さ制御：50～500μmのエピ層で厚さのばらつきは±2%未満
• 低温効率：CVDプロセスよりも300～500℃低い
• 複雑な構造の成長：pn接合、超格子などをサポートします。
3. 生産効率のメリット
3.1 コスト管理
• 原材料利用率85%（従来比60%）
• エネルギー消費量を40%削減（HVPEと比較）
• 90%の機器稼働率（モジュール設計によりダウンタイムを最小限に抑えます）
3.2 品質保証
• 6σプロセス制御（CPK>1.67）
• オンライン欠陥検出（0.1μm分解能）
• 全プロセスデータのトレーサビリティ（2000以上のリアルタイムパラメータ）
3.3 スケーラビリティ
• 4H/6H/3Cポリタイプに対応
• 12インチプロセスモジュールにアップグレード可能
• SiC/GaNヘテロ集積化をサポート
4. 産業応用における利点
4.1 パワーデバイス
• 1200～3300Vデバイス用の低抵抗基板（0.015～0.025Ω·cm）
• RFアプリケーション用の半絶縁基板（> 10⁸Ω·cm）
4.2 新興技術
• 量子通信：超低ノイズ基板（1/fノイズ<-120dB）
• 極限環境：耐放射線結晶（1×10¹⁶n/cm²の照射後、5%未満の劣化）
XKHサービス
1. カスタマイズされた機器：カスタマイズされた TSSG/LPE システム構成。
2. プロセストレーニング：包括的な技術トレーニング プログラム。
3. アフターサポート：24時間365日の技術対応とメンテナンス。
4. ターンキー ソリューション: インストールからプロセス検証までのフルスペクトルのサービス。
5. 材料供給: 2 ～ 12 インチの SiC 基板/エピ ウェハが利用可能です。
主な利点は次のとおりです。
• 最大 8 インチの結晶成長能力。
• 抵抗率の均一性 < 0.5%。
• 機器の稼働率は 95% 以上。
• 24時間365日のテクニカルサポート。
