Thiết bị phát triển thỏi Sapphire Phương pháp Czochralski CZ để sản xuất các tấm Sapphire 2 inch-12 inch

Thiết bị phát triển thỏi Sapphire Phương pháp Czochralski CZ để sản xuất tấm wafer Sapphire 2 inch-12 inch Hình ảnh nổi bật

Mô tả ngắn gọn:

Thiết bị phát triển thỏi Sapphire (Phương pháp Czochralski) là hệ thống tiên tiến được thiết kế để phát triển tinh thể đơn sapphire có độ tinh khiết cao, ít khuyết tật. Phương pháp Czochralski (CZ) cho phép kiểm soát chính xác tốc độ kéo tinh thể hạt giống (0,5–5 mm/h), tốc độ quay (5–30 vòng/phút) và độ dốc nhiệt độ trong nồi nấu iridium, tạo ra các tinh thể trục đối xứng có đường kính lên tới 12 inch (300 mm). Thiết bị này hỗ trợ kiểm soát định hướng tinh thể mặt phẳng C/A, cho phép phát triển sapphire cấp quang học, cấp điện tử và pha tạp (ví dụ, ruby Cr³⁺, sapphire sao Ti³⁺).

XKH cung cấp các giải pháp toàn diện, bao gồm tùy chỉnh thiết bị (sản xuất wafer 2–12 inch), tối ưu hóa quy trình (mật độ khuyết tật <100/cm²) và đào tạo kỹ thuật, với sản lượng hàng tháng là hơn 5.000 wafer cho các ứng dụng như chất nền LED, epitaxy GaN và đóng gói bán dẫn.

Gửi email cho chúng tôi

Đặc trưng

Nguyên lý hoạt động

Phương pháp CZ hoạt động theo các bước sau:
1. Nguyên liệu thô nóng chảy: Al₂O₃ có độ tinh khiết cao (độ tinh khiết >99,999%) được nấu chảy trong nồi nấu iridi ở nhiệt độ 2050–2100°C.
2. Giới thiệu tinh thể hạt: Một tinh thể hạt được hạ xuống khối nóng chảy, sau đó kéo nhanh để tạo thành cổ (đường kính <1 mm) nhằm loại bỏ sự sai lệch.
3. Hình thành vai và phát triển khối lượng: Tốc độ kéo giảm xuống còn 0,2–1 mm/h, dần dần mở rộng đường kính tinh thể đến kích thước mục tiêu (ví dụ: 4–12 inch).
4. Ủ và làm mát: Tinh thể được làm mát ở tốc độ 0,1–0,5°C/phút để giảm thiểu nứt do ứng suất nhiệt.
5. Các loại tinh thể tương thích:
Cấp điện tử: Chất nền bán dẫn (TTV <5 μm)
Cấp quang học: Cửa sổ laser UV (độ truyền qua >90%@200 nm)
Các biến thể pha tạp: Ruby (nồng độ Cr³⁺ 0,01–0,5 wt.%), ống sapphire xanh

Các thành phần hệ thống cốt lõi

1. Hệ thống nóng chảy
Lò nung Iridium: Chịu được nhiệt độ 2300°C, chống ăn mòn, tương thích với khối lượng nóng chảy lớn (100–400 kg).
Lò nung cảm ứng: Kiểm soát nhiệt độ độc lập nhiều vùng (±0,5°C), tối ưu hóa độ dốc nhiệt.

2. Hệ thống kéo và xoay
Động cơ Servo có độ chính xác cao: Độ phân giải kéo 0,01 mm/h, độ đồng tâm quay <0,01 mm.
Phớt chất lỏng từ tính: Truyền không tiếp xúc để phát triển liên tục (>72 giờ).

3. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ
Điều khiển vòng kín PID: Điều chỉnh công suất theo thời gian thực (50–200 kW) để ổn định trường nhiệt.
Bảo vệ bằng khí trơ: Hỗn hợp Ar/N₂ (độ tinh khiết 99,999%) để chống oxy hóa.

4. Tự động hóa và giám sát
Giám sát đường kính CCD: Phản hồi thời gian thực (độ chính xác ±0,01 mm).
Nhiệt ảnh hồng ngoại: Theo dõi hình thái giao diện rắn-lỏng.

So sánh phương pháp CZ và KY

Tham số	Phương pháp CZ	Phương pháp KY
Kích thước tinh thể tối đa	12 inch (300 mm)	400 mm (thỏi hình quả lê)
Mật độ khuyết tật	<100/cm²	<50/cm²
Tốc độ tăng trưởng	0,5–5 mm/giờ	0,1–2 mm/giờ
Tiêu thụ năng lượng	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Ứng dụng	Chất nền LED, GaN epitaxy	Cửa sổ quang học, thỏi lớn
Chi phí	Trung bình (đầu tư thiết bị cao)	Cao (quá trình phức tạp)

Ứng dụng chính

1. Ngành công nghiệp bán dẫn
Chất nền Epitaxial GaN: Tấm wafer 2–8 inch (TTV <10 μm) dành cho đèn Micro-LED và điốt laser.
Wafer SOI: Độ nhám bề mặt <0,2 nm đối với chip tích hợp 3D.

2. Quang điện tử
Cửa sổ tia laser UV: Chịu được mật độ công suất 200 W/cm² cho quang học in thạch bản.
Thành phần hồng ngoại: Hệ số hấp thụ <10⁻³ cm⁻¹ cho hình ảnh nhiệt.

3. Đồ điện tử tiêu dùng
Vỏ camera điện thoại thông minh: Độ cứng Mohs 9, cải thiện khả năng chống trầy xước gấp 10 lần.
Màn hình đồng hồ thông minh: Độ dày 0,3–0,5 mm, độ truyền sáng >92%.

4. Quốc phòng và Hàng không vũ trụ
Cửa sổ lò phản ứng hạt nhân: Khả năng chịu bức xạ lên tới 10¹⁶ n/cm².
Gương laser công suất cao: Biến dạng nhiệt <λ/20@1064 nm.

Dịch vụ của XKH

1. Tùy chỉnh thiết bị
Thiết kế buồng có thể mở rộng: Cấu hình Φ200–400 mm cho sản xuất wafer 2–12 inch.
Tính linh hoạt khi pha tạp: Hỗ trợ pha tạp đất hiếm (Er/Yb) và kim loại chuyển tiếp (Ti/Cr) để tạo ra các tính chất quang điện tử phù hợp.

2. Hỗ trợ toàn diện
Tối ưu hóa quy trình: Công thức đã được xác thực trước (hơn 50) cho đèn LED, thiết bị RF và các thành phần chịu bức xạ.
Mạng lưới dịch vụ toàn cầu: Chẩn đoán từ xa 24/7 và bảo trì tại chỗ với thời gian bảo hành 24 tháng.

3. Xử lý hạ nguồn
Chế tạo wafer: Cắt lát, mài và đánh bóng cho các wafer có kích thước 2–12 inch (mặt phẳng C/A).
Sản phẩm có giá trị gia tăng:
Linh kiện quang học: Cửa sổ UV/IR (dày 0,5–50 mm).
Vật liệu dùng làm đồ trang sức: Hồng ngọc Cr³⁺ (được GIA chứng nhận), Sapphire sao Ti³⁺.

4. Lãnh đạo kỹ thuật
Chứng nhận: Tấm wafer tuân thủ EMI.
Bằng sáng chế: Bằng sáng chế cốt lõi trong đổi mới phương pháp CZ.

Phần kết luận

Thiết bị phương pháp CZ cung cấp khả năng tương thích với kích thước lớn, tỷ lệ lỗi cực thấp và độ ổn định quy trình cao, khiến nó trở thành chuẩn mực của ngành cho các ứng dụng LED, bán dẫn và quốc phòng. XKH cung cấp hỗ trợ toàn diện từ triển khai thiết bị đến xử lý sau phát triển, cho phép khách hàng đạt được sản xuất tinh thể sapphire hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí.