El paper dels susceptors recoberts de SiC en els processos d'epitàxia LED de Veeco

L'entorn d'epitàxia LED és un entorn molt calent i molt sensible, i un lleuger canvi d'entorn provocarà una qualitat diferent de l'oblea. El susceptor és una part important que resideix al reactor. Suporta l'oblea durant el creixement de l'epitàxia i també juga un paper molt important en la distribució uniforme de la calor a tota l'oblea. La majoria dels sistemes d'epitàxia LED Veeco utilitzen un susceptor de grafit recobert amb un recobriment de SiC. El recobriment de SiC pot protegir el grafit dels danys causats per la calor i els productes químics, i proporcionar una qualitat LED uniforme.

Com el recobriment CVD de SiC millora la uniformitat tèrmica a les eines Veeco EPIK

Mantenir l'oblea a una temperatura adequada durant la fabricació de LEDs d'alta qualitat és una consideració important. Això CVD sic El recobriment crea una superfície llisa i estable sobre el susceptor de grafit que distribueix uniformement la calor durant el creixement del substrat LED de SiC.

Fins i tot quan no Recobriment CVD Sic s'utilitza, lleugeres variacions dins dels grafits individuals poden provocar diferències en les característiques de transferència de calor superficial, però amb un recobriment CVD de SiC de més qualitat, les característiques de transferència de calor superficial milloren significativament i, per tant, el perfil tèrmic és més uniforme. Una instal·lació va tenir problemes amb les no uniformitats de color a les seves oblies, causades per un escalfament no uniforme a la superfície. Tanmateix, l'ús d'un CVD de SiC més gruixut i de més qualitat i Tac de malalties cardiovasculars El recobriment va superar aquesta inestabilitat.

Imperfeccions superficials i ratllades del recobriment CVD de SiC i Matèria primera de SiC CVD d'alta puresa poden augmentar la variabilitat, ja que creen taxes desiguals de creixement del material o possibles "punts calents" a la superfície del recobriment. Molts fabricants comproven rutinàriament si hi ha desgast i esquerdes dels recobriments observant l'estat del recobriment de SiC CVD després d'una sèrie de cicles d'escalfament. El susceptor es pot girar durant tot el procés CVD per augmentar la uniformitat i la durabilitat del recobriment de SiC CVD.

L'ús d'un recobriment de SiC CVD, però, no pot eliminar tota la variació, però fa que sigui molt més factible produir de manera consistent materials base per a la fabricació de LED a gran escala.

La funció dels susceptors de grafit d'alta puresa en l'epitàxia LED

El susceptor suporta i manté l'oblia a una temperatura força estable mentre la capa de cristall creix. Normalment s'utilitza grafit, i de fet s'hauria d'utilitzar un grafit d'alta puresa, ja que es pot utilitzar a temperatures extremadament altes i no es distorsionarà.

Aquesta alta conductivitat tèrmica ajuda a transferir la calor dels elements calefactors a l'oblia i a estabilitzar la temperatura de l'oblia mentre la capa creix. Com que petites variacions de temperatura fan que el creixement del cristall canviï, hauria de ser el més constant possible.

La puresa és un factor important en el grafit utilitzat. El grafit contaminat conté metall i altres impureses que s'emetran pel susceptor durant l'escalfament i es dipositaran a la làmina, causant defectes cristal·lins.

Alguns fabricants van observar un augment de LEDs defectuosos utilitzant grafit menys pur. El grafit d'alta puresa i inspeccions més estrictes van donar millors resultats. Un altre problema és la planitud del susceptor.

Després d'un cert nombre de cicles d'escalfament i refredament, el susceptor es pot deformar. Aquesta distorsió afecta el flux de gas i el posicionament de la làmina, cosa que afecta l'estabilitat del creixement de la capa.

Reducció de problemes de partícules en epitàxia mitjançant un disseny de superfície optimitzat

La majoria dels problemes de partícules comencen a les superfícies on les peces i els gasos estan en contacte. Els susceptors, els revestiments, etc., poden alliberar partícules gradualment amb el temps a mesura que les seves superfícies es ratllen o es desgasten.

En gasos de procés a alta temperatura, petites esquerdes o desgast de la capa de recobriment podrien produir microfragments que viatjarien a través del reactor i es dipositarien a les oblies. Amb un diàmetre prou gran, una partícula en una superfície d'oblia provocarà un defecte al LED final.

La suavitat reduirà la possibilitat que s'alliberin partícules, però hauria de ser capaç de suportar cicles tèrmics repetits. Alguns recobriments poden semblar tenir una bona superfície a temperatura ambient, mentre que desenvolupen microesquerdes després de moltes vegades de funcionament. Els problemes de partícules sovint es produeixen gradualment quan les peces del recobriment estan desgastades.

Per a moltes peces del procés, el dany es produeix a la vora perquè aquesta peça concentra la major tensió. Controlant la qualitat, el gruix del recobriment i la concentració d'tensió a les vores, podem reduir els desgasts.

Per tant, per evitar que la capa de recobriment es desprengui després de cada execució, la unió del recobriment i els substrats de grafit ha de ser bona. Una inspecció freqüent amb llum brillant o un mostreig poden donar un avís d'aquests problemes en desenvolupament.

Comparació de susceptors de grafit nu i recoberts de SiC en la producció de LED

Tot i que en la fabricació de LED s'utilitzen susceptors de grafit nu i recoberts de SiC, els seus paràmetres operatius tenen un rendiment molt diferent.

Les raons per les quals s'utilitza grafit nu són que és eficient en la transferència de calor i té una gran superfície exposada per acceptar calor, i té una emissió de partícules relativament lenta des de la seva superfície després d'unes poques hores de funcionament, tot i que té altres inconvenients. Aquests són una distribució tèrmica relativament deficient i l'alta superfície que el fa més reactiu als gasos dins de la cambra i, per tant, emetrà partícules amb més velocitat, tot i que aquesta acumulació lenta és un compromís en molts casos.

El susceptor recobert de SiC supera alguns d'aquests problemes amb l'addició d'un recobriment protector dur.

Es podrien considerar les fàbriques de LED que operen a gran volum durant cicles de producció on es necessiten torns més llargs. Algunes fàbriques troben que durant llargs períodes de producció amb grafit nu es produeix una deriva gradual de la uniformitat de la làmina després de diversos cicles tèrmics. La superfície del susceptor sembla evolucionar lentament i, per tant, la distribució de la calor es torna més inestable.

L'ús de susceptors recoberts de SiC per a llargues tirades significa que aquesta variació de la uniformitat de les oblies és menys freqüent, és a dir, amb una sola fàbrica, canviar a recobert de SiC significa que les seves línies no s'han d'ajustar tan sovint quan es canvien de diferents lots.

Es poden investigar les propietats tèrmiques. El grafit nu sembla desenvolupar un cert grau d'inestabilitat de temperatura a la seva superfície. Es creu que això és un factor del lent canvi de la superfície i també un factor d'algun component desconegut del recobriment.

El recobriment de SiC bloqueja la superfície, evita que es produeixin canvis, cosa que significa que la transferència de calor és constant. L'efecte que això té en els LED és que si la capa que creix està subjecta a variacions de temperatura, la longitud d'ona/brillantor també canviarà.

Naturalment, hi ha inconvenients en l'ús de susceptors recoberts de SiC; el seu preu i que, tot i que no tenen partícules, emetran partícules si s'esquerden i, per tant, poden introduir partícules en lloc de reduir-les.

Per tant, s'han d'implementar procediments de control i manteniment acurats dels seus recobriments per tal d'evitar que la degradació es produeixi abans que es produeixi el defecte, tot i que, amb l'ús de recobriments resistents al desgast, haurien de durar un temps, moment en què s'haurien de substituir.

Estratègies de manteniment i neteja per a recanvis Veeco de llarga durada

Mantenir les peces Veeco en bon estat augmentarà la seva vida útil i mantindrà l'estabilitat del procés d'epitàxia. Els residus s'acumulen amb el temps en els susceptors, els revestiments i els anells recoberts. L'acumulació de residus, fins i tot en capes tan primes com les que es poden identificar, pot afectar la resposta tèrmica a la superfície i causar una mala consistència del procés.

Un enginyer va informar que havia vist una brillantor desigual dels LED o resultats deficients de les oblies i que després havia investigat els residus com a font del problema. Caldria desenvolupar procediments de neteja diferents per a diferents materials. Les peces de grafit d'alta puresa no s'han d'exposar a productes químics abrasius ni a mètodes de fregat abrasius, ja que aquests mètodes poden desgastar la peça.

Diverses línies de producció simplement utilitzen neteja per plasma temporitzada o mètodes químics més conservadors per eliminar les acumulacions. També és important manipular amb cura les peces recobertes de SiC. Tot i que aquesta peça és relativament robusta, les osques i les ratllades causades durant la neteja acabaran causant petites esquerdes que poden ser fonts de partícules. Una línia de producció va resoldre aquest problema utilitzant materials de neteja més suaus i desenvolupant una millor tècnica de manipulació per a aquestes peces.

La gestió rutinària de la vida útil de les peces també es duu a terme després de la neteja. Només una exploració ràpida per detectar decoloració, microesquerdes o brillantor distribuïda de manera desigual pot detectar la primera evidència de fallada d'una peça. Moltes fàbriques utilitzen la monitorització del cicle de vida de les peces en lloc de confiar en la substitució de components basada en fallades. El component es substituirà abans que el problema es faci visible.

L'emmagatzematge també sovint es subestima. Tot i que estan netes, les peces es contaminen fàcilment amb pols i humitat quan s'emmagatzemen a l'aire lliure i s'han de segellar en recipients nets abans del següent ús.

Amb el temps es fa evident que la clau per a una llarga vida útil de les peces són les petites coses, realitzades de manera fiable cada dia. Que l'enfocament suau del procés de neteja, la manipulació prudent i el seguiment constant de la vida útil de les peces poden influir significativament en l'estabilitat del procés d'epitàxia.