Rolul susceptorilor acoperiți cu SiC în procesele de epitaxie cu LED-uri Veeco

Mediul de epitaxie LED este un mediu foarte fierbinte și foarte sensibil, iar o mică schimbare a mediului va duce la o calitate diferită a plachetei. Susceptorul este o parte importantă din reactor. Acesta susține placheta în timpul creșterii epitaxiei și joacă, de asemenea, un rol foarte important în distribuția uniformă a căldurii către întreaga plachetă. Majoritatea sistemelor de epitaxie LED Veeco utilizează un susceptor din grafit acoperit cu SiC. Acoperirea SiC poate proteja grafitul de deteriorarea cauzată de căldură și substanțe chimice și poate oferi o calitate uniformă a LED-ului.

Cum îmbunătățește acoperirea CVD cu SiC uniformitatea termică în instrumentele Veeco EPIK

Menținerea plăcuței la o temperatură adecvată în timpul fabricării LED-urilor de înaltă calitate este o considerație importantă. Aceasta Cvd sic Acoperirea creează o suprafață netedă și stabilă pe susceptorul de grafit, care distribuie uniform căldura în timpul creșterii substratului LED SiC.

Chiar și atunci când nu Acoperire CVD Sic se utilizează mici variații în cadrul grafitului individual pot duce la diferențe în caracteristicile transferului de căldură la suprafață, însă cu un strat de SiC CVD de calitate superioară, caracteristicile transferului de căldură la suprafață devin semnificativ îmbunătățite și, prin urmare, profilul termic este mai uniform. O instalație a avut probleme cu neuniformitățile de culoare pe napolitanele sale, cauzate de încălzirea neuniformă pe suprafața sa. Cu toate acestea, utilizarea unui SiC CVD mai gros și de calitate superioară și TaC pentru boli cardiovasculare Acoperirea a depășit această instabilitate.

Imperfecțiunile și zgârieturile de suprafață ale acoperirii CVD SiC și Materie primă SiC de înaltă puritate CVD pot crește variabilitatea, deoarece creează rate inegale de creștere a materialului sau posibile „puncte fierbinți” pe suprafața acoperirii. Acoperirile sunt verificate în mod curent de către mulți producători pentru uzură și fisuri, observând starea acoperirii CVD SiC după o serie de cicluri de încălzire. Susceptorul poate fi rotit pe tot parcursul procesului CVD pentru a crește uniformitatea și durabilitatea acoperirii CVD SiC.

Utilizarea unui strat de acoperire CVD SiC, însă, nu poate elimina toate variațiile, dar face mult mai fezabilă producerea constantă de materiale de bază pentru fabricarea LED-urilor la scară largă.

Funcția susceptorilor de grafit de înaltă puritate în epitaxia cu LED-uri

Susceptorul susține și menține placheta la o temperatură destul de constantă în timp ce stratul de cristal crește. De obicei, se folosește grafitul și, de fapt, ar trebui utilizat un grafit de înaltă puritate, deoarece poate fi utilizat la temperaturi extrem de ridicate și nu se va deforma.

Această conductivitate termică ridicată ajută la transferul căldurii de la elementele de încălzire către plachetă și la stabilizarea temperaturii plachetei în timp ce stratul crește. Deoarece variațiile mici de temperatură determină modificarea creșterii cristalului, aceasta ar trebui să fie cât mai constantă posibil.

Puritatea este un factor important în alegerea grafitului utilizat. Grafitul contaminat conține metal și alte impurități care vor fi emise de susceptor în timpul încălzirii și se vor depune pe plachetă, provocând defecte cristaline.

Unii producători au observat o creștere a numărului de LED-uri defecte care utilizează grafit mai puțin pur. Grafitul de înaltă puritate și inspecțiile mai stricte au dat rezultate mai bune. O altă problemă este planeitatea susceptorului.

După o serie de cicluri de încălzire și răcire, susceptorul se poate deforma. Această distorsiune afectează fluxul de gaz și poziționarea plachetei, ambele afectând stabilitatea creșterii stratului.

Reducerea problemelor legate de particule în epitaxie prin design optimizat al suprafeței

Majoritatea problemelor legate de particule încep, de fapt, cu suprafețele pe care piesele și gazele sunt în contact. Susceptorii, căptușelile și așa mai departe pot elibera particule treptat în timp, pe măsură ce suprafețele lor se zgârie sau se uzează.

În gazele de proces la temperaturi ridicate, fisurile mici sau uzura stratului de acoperire ar putea produce microfragmente care s-ar deplasa prin reactor și s-ar depune pe napolitane. Cu un diametru suficient de mare, o particulă pe o suprafață a napolitanei va duce la un defect pe LED-ul final.

Netezimea va reduce șansa eliberării particulelor, însă ar trebui să poată rezista la cicluri termice repetate. Unele acoperiri pot părea că au o suprafață bună la temperatura camerei, în timp ce dezvoltă micro-fisuri după numeroase cicluri. Problemele legate de particule apar adesea treptat atunci când piesele acoperite sunt uzate.

Pentru multe piese de prelucrare, deteriorarea se produce la margine, deoarece această piesă concentrează cea mai mare solicitare. Prin controlul calității, grosimii stratului de acoperire și concentrării solicitărilor la margini, am putut reduce uzura.

Așadar, pentru a preveni desprinderea stratului de acoperire după fiecare rulare, legarea dintre acoperire și substraturile de grafit trebuie să fie bună. Inspecțiile frecvente în lumină puternică sau prelevarea de probe pot oferi un semnal de alarmă cu privire la apariția acestor probleme.

Compararea susceptorilor din grafit netratat și a celor acoperiți cu SiC în producția de LED-uri

Deși în fabricarea LED-urilor se utilizează atât susceptori cu grafit nud, cât și susceptori acoperiți cu SiC, aceștia au performanțe foarte diferite în ceea ce privește parametrii lor operaționali.

Motivele pentru care se folosește grafitul netratat sunt că este eficient în transferul de căldură și are o suprafață expusă mare pentru a accepta căldura, având o emisie relativ lentă de particule de la suprafața sa după câteva ore de funcționare, deși are și alte dezavantaje. Acestea sunt o distribuție termică relativ slabă, iar suprafața mare îl face mai reactiv la gazele din cameră și, prin urmare, va emite particule cu o viteză mai mare, deși această acumulare lentă este un compromis în multe cazuri.

Susceptorul acoperit cu SiC depășește unele dintre aceste probleme prin adăugarea unui strat protector dur.

S-ar putea lua în considerare fabricile de LED-uri care funcționează în volum mare pe parcursul ciclurilor de producție, unde sunt necesare ture mai lungi. Unele fabrici constată că, pe perioade lungi de timp cu grafit gol, apare o deviație treptată a uniformității napolitanei după mai multe cicluri termice. Suprafața susceptorului pare să evolueze lent și, prin urmare, distribuția căldurii devine mai instabilă.

Utilizarea susceptorilor acoperiți cu SiC pentru serii lungi de producție înseamnă că această variație a uniformității napolitanelor este mai puțin frecventă, adică, având în vedere că există o singură fabrică, trecerea la acoperire cu SiC înseamnă că liniile lor nu trebuie ajustate la fel de frecvent la schimbarea de la loturi diferite.

Proprietățile termice pot fi investigate. Grafitul netratat pare să dezvolte un grad de instabilitate a temperaturii la suprafața sa. Se consideră că acesta este un factor al schimbării lente a suprafeței și, de asemenea, un factor al unei componente necunoscute a acoperirii.

Acoperirea cu SiC blochează suprafața, împiedicând apariția modificărilor, ceea ce înseamnă că transferul de căldură este constant. Efectul pe care îl are acest lucru asupra LED-urilor este că, dacă stratul crescut este supus variațiilor de temperatură, lungimea de undă/luminozitatea se vor schimba și ele.

Există, în mod firesc, dezavantaje ale utilizării susceptorilor acoperiți cu SiC; prețul lor și faptul că, deși nu au particule, vor emite particule dacă se fisurează și, prin urmare, pot introduce particule în loc să le reducă.

Așadar, trebuie implementate proceduri atente de monitorizare și întreținere a acoperirilor acestora pentru a preveni degradarea înainte de apariția defectului, deși, prin utilizarea acoperirilor rezistente la uzură, acestea ar trebui să reziste o perioadă de timp, moment în care ar trebui înlocuite.

Strategii de întreținere și curățare pentru piesele de schimb Veeco cu durată lungă de viață

Menținerea pieselor Veeco în stare bună va crește durata de viață a acestora și va menține stabilitatea procesului de epitaxie. Reziduurile se acumulează în timp pe susceptori, căptușeli și inele acoperite. Acumularea de reziduuri, chiar și în straturi subțiri precum cele care pot fi identificate, poate afecta răspunsul termic pe suprafață și poate cauza o consistență slabă a procesului.

Un inginer a raportat că a observat o luminozitate inegală a LED-urilor sau rezultate slabe ale napolitanelor și apoi a investigat reziduurile ca fiind sursa problemei. Ar trebui dezvoltate proceduri de curățare diferite pentru diferite materiale. Piesele din grafit de înaltă puritate nu ar trebui expuse la substanțe chimice abrazive sau metode de frecare abrazivă, deoarece aceste metode pot uza piesa.

Mai multe linii de producție folosesc pur și simplu curățarea cu plasmă temporizată sau metode chimice mai conservatoare pentru a îndepărta depunerile. De asemenea, este important să se manipuleze cu atenție piesele acoperite cu SiC. Deși această piesă este relativ robustă, crestăturile și zgârieturile cauzate în timpul curățării vor provoca în cele din urmă mici fisuri care pot fi surse de particule. O linie de producție a rezolvat acest lucru prin utilizarea de materiale de curățare mai moi și dezvoltarea unei tehnici mai bune de manipulare pentru aceste piese.

Gestionarea rutină a duratei de viață a pieselor are loc și după curățare. O simplă scanare rapidă pentru decolorare, micro-fisuri sau luciu distribuit neuniform poate identifica primele dovezi ale defecțiunii pieselor. Multe fabrici utilizează monitorizarea ciclului de viață al pieselor în loc să se bazeze pe înlocuirea componentelor bazată pe defecțiuni. Componenta va fi înlocuită înainte ca problema să devină vizibilă.

Și depozitarea este adesea subestimată. Deși curate, piesele se contaminează ușor cu praf și umezeală atunci când sunt depozitate în aer liber și trebuie sigilate în recipiente curate înainte de următoarea utilizare.

În timp, devine evident că cheia unei durate lungi de viață a pieselor rezidă în lucrurile mărunte, efectuate în mod fiabil în fiecare zi. Abordarea delicată a procesului de curățare, manipularea atentă și monitorizarea constantă a duratei de viață a pieselor pot influența semnificativ stabilitatea procesului de epitaxie.