SiC-kattega sustseptorite roll Veeco LED-epitaksia protsessides

LED-epitaksiaalne keskkond on väga kuum ja tundlik ning väikegi keskkonnamuutus põhjustab kiibi kvaliteedi erinevust. Sustseptor on reaktoris asuv oluline osa. See toetab kiipi epitaksiaalse kasvu ajal ja mängib samuti väga olulist rolli soojuse ühtlasel jaotumisel kogu kiibile. Enamik Veeco LED-epitaksiaalsetest süsteemidest kasutab SiC-kattega grafiitsusseptorit. SiC-kate kaitseb grafiiti kuumuse ja kemikaalide kahjustuste eest ning annab ühtlase LED-kvaliteedi.

Kuidas CVD SiC-kate parandab Veeco EPIK tööriistade termilist ühtlust

Kvaliteetsete LED-ide valmistamise ajal on oluline hoida kiibil sobival temperatuuril. See Cvd sic Kate loob grafiidist sustseptorile sileda ja stabiilse pinna, mis jaotab SiC LED-substraadi kasvu ajal ühtlaselt soojust.

Isegi siis, kui ei CVD sic kate Kasutamisel võivad üksikute grafiitide väikesed erinevused põhjustada pinna soojusülekande omaduste erinevusi, kuid kvaliteetsema CVD SiC-kattega muutuvad pinna soojusülekande omadused märkimisväärselt paremaks ja seetõttu ühtlasemaks termiline profiil. Ühel tehasel oli probleeme vahvlite värvi ebaühtlusega, mis oli põhjustatud pinna ebaühtlasest kuumutamisest. Paksema ja kvaliteetsema CVD SiC-katte kasutamisel ja CVD TaC kate ületas selle ebastabiilsuse.

CVD SiC-katte pinnadefektid ja kriimustused ning Kõrge puhtusastmega CVD SiC tooraine võivad suurendada varieeruvust, kuna need tekitavad ebaühtlast materjali kasvukiirust või võimalikke „kuumaid kohti“ katte pinnal. Paljud tootjad kontrollivad katteid regulaarselt kulumise ja pragude suhtes, jälgides CVD SiC-katte olekut pärast mitut kuumutustsüklit. Sustseptorit võib kogu CVD-protsessi vältel pöörata, et suurendada CVD SiC-katte ühtlust ja vastupidavust.

CVD SiC-katte kasutamine ei pruugi küll kõiki erinevusi kõrvaldada, kuid muudab LED-ide tootmiseks vajalike alusmaterjalide ühtlase tootmise suuremahulises tootmises palju teostatavamaks.

Kõrge puhtusastmega grafiidist susseptorite funktsioon LED-epitaksias

Sustseptor toetab ja hoiab vahvlit kristallkihi kasvades üsna stabiilse temperatuuri juures. Tavaliselt kasutatakse grafiiti ja tegelikult tulekski kasutada kõrge puhtusastmega grafiiti, kuna seda saab kasutada äärmiselt kõrgetel temperatuuridel ja see ei deformeeru.

See kõrge soojusjuhtivus aitab soojust kütteelementidelt plaadile üle kanda ja kihi kasvu ajal plaadi temperatuuri stabiliseerida. Kuna väikesed temperatuurikõikumised põhjustavad kristalli kasvu muutusi, peaks see olema võimalikult konstantne.

Puhtus on kasutatava grafiidi puhul oluline tegur. Saastunud grafiidis on metalli ja muid lisandeid, mis kuumutamisel sustseptorist eralduvad ja vahvlile ladestuvad, põhjustades kristallidefekte.

Mõned tootjad täheldasid defektsete LED-ide sagenemist vähem puhta grafiidi kasutamisel. Kõrgema puhtusastmega grafiit ja rangemad kontrollid andsid paremaid tulemusi. Teine probleem on sustseptori tasasus.

Pärast mitmeid kuumutamis- ja jahutamistsüklid võivad sustseptori deformeeruda. See moonutus mõjutab gaasivoolu ja kiibi asendit, mis mõlemad mõjutavad kihi kasvu stabiilsust.

Epitaksias esinevate osakeste probleemide vähendamine optimeeritud pinnakujunduse abil

Enamik osakesteprobleeme algab tegelikult pindadelt, millega osad ja gaasid kokku puutuvad. Sustseptorid, vooderdised jne võivad aja jooksul osakesi järk-järgult vabastada, kuna nende pinnad kriimustuvad või kuluvad.

Kõrge temperatuuriga protsessigaasides võivad väikesed praod või kattekihi kulumine tekitada mikrofragmente, mis liiguvad läbi reaktori ja ladestuvad vahvlitele. Piisavalt suure läbimõõduga üks osake ühe vahvli pinnal põhjustab ühe defekti lõplikul LED-il.

Sile pind vähendab osakeste eraldumise võimalust, kuid see peaks vastu pidama korduvatele termilistele tsükkeldustele. Mõned katted võivad toatemperatuuril hea pinnaga tunduda, kuid pärast mitut töötlust tekivad neile mikropraod. Osakeste probleemid tekivad sageli järk-järgult, kui katte osad on kulunud.

Paljude protsessiosade puhul toimub kahjustus servas, kuna see osa koondab suurima pinge. Kvaliteedi, katte paksuse ja pingekontsentratsiooni servades kontrollimise abil saame kulumist vähendada.

Seega, et vältida kattekihi koorumist pärast iga katset, peab katte ja grafiidi aluspinna vaheline side olema hea. Sagedane kontroll eredas valguses või proovide võtmine võib anda märku nendest tekkivatest probleemidest.

Paljasgrafiidi ja SiC-kattega sustseptorite võrdlus LED-tootmises

Kuigi LED-ide valmistamisel kasutatakse nii paljast grafiiti kui ka SiC-kattega sustseptoreid, toimivad need oma tööparameetrite poolest väga erinevalt.

Palja grafiidi kasutamise põhjused on selle tõhus soojusülekanne, suur avatud pind soojuse vastuvõtmiseks ja suhteliselt aeglane osakeste eraldumine pinnalt pärast mõnetunnist töötamist, kuigi sellel on ka teisi puudusi. Nendeks on suhteliselt halb soojusjaotus ja suur pindala muudab selle kambris olevate gaaside suhtes reaktiivsemaks ning seetõttu eraldab see osakesi kiiremini, kuigi see aeglane kogunemine on paljudel juhtudel kompromiss.

SiC-kattega sustseptor lahendab mõned neist probleemidest kõva kaitsekatte lisamisega.

Võiks vaadelda LED-tehasi, mis töötavad suurtes mahtudes tootmistsüklite jooksul, kus on vaja pikemaid vahetusi. Mõned tehased leiavad, et pikkade tootmisaegade jooksul palja grafiidiga toimub kiibi ühtluse järkjärguline nihkumine pärast mitut termilist tsüklit. Sustseptori pind näib aeglaselt muutuvat ja seetõttu muutub soojusjaotus ebastabiilsemaks.

SiC-kattega sustseptorite kasutamine pikkade seeriate puhul tähendab, et see kiipide ühtluse varieerumine on harvem, st ühes tehases tähendab SiC-kattele üleminek seda, et nende liine ei pea erinevate partiide vahetamisel nii sageli reguleerima.

Termilisi omadusi saab uurida. Paljas grafiit näib oma pinnal tekitavat teatud määral temperatuuri ebastabiilsust. Arvatakse, et see on tingitud pinna aeglasest muutumisest ja ka katte mingist tundmatust komponendist.

SiC-kate lukustab pinna, peatades muutuste tekkimise, mis tähendab, et soojusülekanne on konstantne. Selle mõju LED-idele on see, et kui kasvatatud kiht puutub kokku temperatuurimuutustega, muutub ka lainepikkus/heledus.

SiC-kattega sustseptorite kasutamisel on loomulikult ka puudusi; nende hind ja asjaolu, et kuigi neil pole osakesi, eraldavad nad pragunemisel osakesi ja seega võivad osakesi pigem sisse tuua kui vähendada.

Seega tuleb nende katete hoolikat jälgimist ja hooldust rakendada, et vältida nende lagunemist enne defekti tekkimist, kuigi kulumiskindlate katete kasutamisel peaksid need vastu pidama mõnda aega, mille järel need välja vahetatakse.

Veeco pikaealiste varuosade hooldus- ja puhastusstrateegiad

Veeco osade heas seisukorras hoidmine pikendab osade eluiga ja säilitab epitaksiaalse protsessi stabiilsuse. Jäägid kogunevad aja jooksul sustseptoritele, vooderdistele ja kaetud rõngastele. Jääkide kogunemine isegi nii õhukeste kihtidena, kui neid on võimalik tuvastada, võib mõjutada termilist reaktsiooni kogu pinnal ja põhjustada protsessi halba järjepidevust.

Üks insener teatas, et nägi ebaühtlast LED-heledust või kehva kiibi tulemust ning uuris seejärel probleemi allikana jääke. Erinevate materjalide jaoks tuleks välja töötada erinevad puhastusprotseduurid. Kõrge puhtusastmega grafiidist detaile ei tohiks kokku puutuda abrasiivsete kemikaalide ega abrasiivsete puhastusmeetoditega, kuna need meetodid võivad detaili kulutada.

Mitmed tootmisliinid kasutavad lihtsalt ajastatud plasmapuhastust või konservatiivsemaid keemilisi meetodeid kogunenud jääkide eemaldamiseks. Samuti on oluline SiC-kattega detaile hoolikalt käsitseda. Kuigi see detail on suhteliselt vastupidav, põhjustavad puhastamise ajal tekkivad sälgud ja kriimustused lõpuks väikeseid pragusid, mis võivad olla osakeste allikaks. Üks tootmisliin lahendas selle probleemi, kasutades pehmemaid puhastusmaterjale ja töötades välja nende osade jaoks parema käsitsemistehnika.

Pärast puhastamist toimub ka rutiinne detailide eluea haldamine. Juba kiire värvimuutuse, mikropragude või ebaühtlaselt jaotunud läike otsimine võib paljastada esimesed detaili rikke tunnused. Paljud tehased kasutavad detailide elutsükli jälgimist, selle asemel et loota rikkepõhisele komponentide asendamisele. Komponent vahetatakse välja enne, kui probleem nähtavaks muutub.

Ka hoiustamist alahinnatakse sageli. Kuigi osad on puhtad, saastuvad need õues hoiustamisel kergesti tolmu ja niiskusega ning enne järgmist kasutamist tuleks need puhastesse anumatesse sulgeda.

Aja jooksul saab selgeks, et detailide pika eluea võti peitub väikestes asjades, mida tehakse iga päev usaldusväärselt. Õrn puhastusprotsess, ettevaatlik käsitsemine ja detailide eluea pidev jälgimine võivad epitaksiaalse protsessi stabiilsust oluliselt mõjutada.