O papel dos susceptores revestidos de SiC nos procesos de epitaxia LED de Veeco

O ambiente de epitaxia LED é un ambiente moi quente e moi sensible, e un lixeiro cambio no ambiente resultará nunha calidade diferente da oblea. O susceptor é unha parte importante que reside no reactor. Sostén a oblea durante o crecemento da epitaxia e tamén xoga un papel moi importante na distribución uniforme da calor a toda a oblea. A maioría dos sistemas de epitaxia LED Veeco empregan un susceptor de grafito revestido cun revestimento de SiC. O revestimento de SiC pode protexer o grafito dos danos causados ​​pola calor e os produtos químicos, e proporcionar unha calidade LED uniforme.

Como o revestimento de SiC por CVD mellora a uniformidade térmica nas ferramentas Veeco EPIK

Manter a oblea a unha temperatura axeitada durante a fabricación de LEDs de alta calidade é unha consideración importante. Isto Enfermidade cardiovascular O revestimento crea unha superficie lisa e estable no susceptor de grafito que distribúe uniformemente a calor durante o crecemento do substrato LED de SiC.

Mesmo cando non Revestimento CVD Sic se usa, pequenas variacións dentro dos grafitos individuais poden levar a diferenzas nas características de transferencia de calor superficial; porén, cun revestimento de SiC CVD de maior calidade, as características de transferencia de calor superficial melloran significativamente e, polo tanto, o perfil térmico é máis uniforme. Unha instalación tivo problemas con non uniformidades de cor nas súas obleas, causadas por un quecemento non uniforme na súa superficie. Non obstante, o uso dun SiC CVD máis groso e de maior calidade e TaC de ECV O revestimento superou esta inestabilidade.

Imperfeccións superficiais e rabuñaduras do revestimento de SiC CVD e Materia prima de SiC de alta pureza CVD poden aumentar a variabilidade xa que crean taxas desiguais de crecemento do material ou posibles "puntos quentes" na superficie do revestimento. Moitos fabricantes revisan os revestimentos de forma rutineira para detectar desgaste e gretas observando o estado do revestimento de SiC CVD despois dunha serie de ciclos de quecemento. O susceptor pode rotarse ao longo do proceso CVD para aumentar a uniformidade e a durabilidade do revestimento de SiC CVD.

Non obstante, o uso dun revestimento de SiC por CVD non pode eliminar toda a variación, pero fai que sexa moito máis viable producir de forma consistente materiais base para a fabricación de LED a grande escala.

A función dos susceptores de grafito de alta pureza na epitaxia de LED

O susceptor sostén e mantén a oblea a unha temperatura bastante estable mentres a capa de cristal medra. Normalmente úsase grafito e, de feito, debería usarse un grafito de alta pureza xa que se pode usar a temperaturas extremadamente altas e non se distorsionará.

Esta alta condutividade térmica axuda a transferir a calor dos elementos calefactores á oblea e a estabilizar a temperatura da oblea mentres a capa crece. Dado que pequenas variacións de temperatura provocan que o crecemento do cristal cambie, este debe ser o máis constante posible.

A pureza é un factor importante no grafito empregado. O grafito contaminado contén metal e outras impurezas que se emitirán polo susceptor durante o quecemento e se depositarán na oblea, causando defectos cristalinos.

Algúns fabricantes observaron un aumento de LEDs defectuosos que empregaban grafito menos puro. O grafito de alta pureza e as inspeccións máis estritas deron mellores resultados. Outro problema é a planitude do susceptor.

Despois dun certo número de ciclos de quecemento e arrefriamento, o susceptor pode deformarse. Esta distorsión afecta o fluxo de gas e o posicionamento da oblea, o que repercute na estabilidade do crecemento da capa.

Redución de problemas de partículas na epitaxia mediante un deseño de superficie optimizado

A maioría dos problemas de partículas comezan nas superficies nas que as pezas e os gases están en contacto. Os susceptores, os revestimentos, etc., poden liberar partículas gradualmente co tempo a medida que as súas superficies se rañan ou se desgastan.

En gases de proceso a alta temperatura, pequenas gretas ou desgaste da capa de revestimento poderían producir microfragmentos que viaxarían a través do reactor e se depositarían nas obleas. Cun diámetro o suficientemente grande, unha partícula na superficie dunha oblea dará lugar a un defecto no LED final.

A suavidade reducirá a posibilidade de liberación de partículas, pero debería ser capaz de soportar ciclos térmicos repetidos. Algúns revestimentos poden parecer ter unha boa superficie á temperatura ambiente, mentres que desenvolven microfendas despois de moitas veces de execución. Os problemas de partículas adoitan producirse gradualmente cando as pezas do revestimento están desgastadas.

En moitas pezas de proceso, os danos prodúcense nos bordos porque esta peza concentra a maior tensión. Ao controlar a calidade, o grosor do revestimento e a concentración de tensión nos bordos, podemos reducir os desgastes.

Entón, para evitar que a capa de revestimento se desprenda despois de cada execución, a unión do revestimento e os substratos de grafito debe ser boa. Unha inspección frecuente con luz brillante ou unha mostraxe poden servir de aviso sobre o desenvolvemento destes problemas.

Comparación de susceptores de grafito espido e revestidos de SiC na produción de LED

Aínda que na fabricación de LED se empregan susceptores de grafito espido e revestidos de SiC, os seus parámetros operativos funcionan de xeito moi diferente.

As razóns polas que se emprega grafito espido son que é eficiente na transferencia de calor e ten unha gran superficie exposta para aceptar a calor, e ten unha emisión de partículas relativamente lenta desde a súa superficie despois dalgunhas horas de funcionamento, aínda que ten outras desvantaxes. Estas son unha distribución térmica relativamente pobre e a gran superficie que o fai máis reactivo aos gases dentro da cámara e, polo tanto, liberará partículas con máis velocidade, aínda que esta acumulación lenta é unha contrapartida en moitos casos.

O susceptor revestido de SiC supera algúns destes problemas coa engadimento dun revestimento protector duro.

Poderíanse considerar fábricas de LED que operan a alto volume durante ciclos de produción onde se necesitan quendas máis longas. Algunhas fábricas descobren que, durante longos períodos de execución con grafito espido, prodúcese unha desviación gradual da uniformidade da oblea despois de varios ciclos térmicos. A superficie do susceptor parece evolucionar lentamente e, polo tanto, a distribución da calor vólvese máis inestable.

O uso de susceptores revestidos de SiC para tiradas longas significa que esta variación da uniformidade das obleas é menos frecuente, é dicir, cunha única fábrica, o cambio a revestidos de SiC significa que as súas liñas non teñen que axustarse con tanta frecuencia ao cambiar de diferentes lotes.

Pódense investigar as propiedades térmicas. O grafito espido parece desenvolver un certo grao de inestabilidade da temperatura na súa superficie. Crese que isto é un factor da lenta mudanza da superficie e tamén un factor dalgún compoñente descoñecido do revestimento.

O revestimento de SiC bloquea a superficie, evitando que se produzan cambios, o que significa que a transferencia de calor é constante. O efecto que isto ten nos LED é que se a capa que crece está suxeita a variacións de temperatura, a lonxitude de onda/brillo tamén cambiará.

Naturalmente, existen inconvenientes no uso de susceptores revestidos de SiC; o seu prezo e que, aínda que non teñen partículas, emitirán partículas se se rachan e, polo tanto, poden introducir partículas en lugar de reducilas.

Polo tanto, débense implementar procedementos coidadosos de monitorización e mantemento dos seus revestimentos para evitar que a degradación se produza antes de que se produza o defecto, aínda que, co uso de revestimentos resistentes ao desgaste, deberían durar algún tempo, momento no que se substituirían.

Estratexias de mantemento e limpeza para pezas de reposto Veeco de longa duración

Manter as pezas Veeco en bo estado aumentará a súa vida útil e manterá a estabilidade do proceso de epitaxia. Os residuos acumúlanse co tempo nos susceptores, revestimentos e aneis revestidos. A acumulación de residuos, mesmo en capas tan finas como as que se poden identificar, pode afectar á resposta térmica na superficie e causar unha mala consistencia do proceso.

Un enxeñeiro informou de que viu un brillo LED desigual ou resultados deficientes nas obleas e despois investigou os residuos como a orixe do problema. Débense desenvolver diferentes procedementos de limpeza para diferentes materiais. As pezas de grafito de alta pureza non deben expoñerse a produtos químicos abrasivos nin a métodos de fregado abrasivos, xa que estes métodos poden desgastar a peza.

Varias liñas de produción simplemente empregan limpeza por plasma temporizada ou métodos químicos máis conservadores para eliminar a acumulación. Tamén é importante manipular con coidado as pezas revestidas de SiC. Aínda que esta peza é relativamente robusta, as amosegas e os arañazos causados ​​durante a limpeza acabarán causando pequenas gretas que poden ser fontes de partículas. Unha liña de produción solucionou isto empregando materiais de limpeza máis suaves e desenvolvendo unha mellor técnica de manipulación para estas pezas.

A xestión rutineira da vida útil das pezas tamén ten lugar despois da limpeza. Unha simple análise rápida para detectar decoloración, microfendas ou brillo distribuído de forma desigual pode detectar as primeiras evidencias de fallo dunha peza. Moitas fábricas empregan a monitorización do ciclo de vida das pezas en lugar de depender da substitución de compoñentes baseada en fallos. O compoñente substituirase antes de que o problema sexa visible.

O almacenamento tamén se subestima a miúdo. Aínda que estean limpas, as pezas contaminábanse facilmente con po e humidade cando se almacenan ao aire libre e deben selarse en recipientes limpos antes do seguinte uso.

Co tempo faise evidente que a clave para unha longa vida útil das pezas son as pequenas cousas, realizadas de forma fiable todos os días. Que o enfoque suave do proceso de limpeza, a manipulación cautelosa e a monitorización constante da vida útil das pezas poden influír significativamente na estabilidade do proceso de epitaxia.