Роль сусцепторів з покриттям SiC у процесах епітаксії світлодіодів Veeco

Середовище для епітаксії світлодіодів є дуже гарячим і чутливим середовищем, і невелика зміна середовища призведе до зміни якості пластини. Токсецептор – важлива частина реактора. Він підтримує пластину під час епітаксіального росту, а також відіграє дуже важливу роль у рівномірному розподілі тепла по всій пластині. Більшість систем епітаксії світлодіодів Veeco використовують графітовий токсецептор, покритий карбід-кремнієвим покриттям. Карбід-кремнієве покриття може захистити графіт від пошкодження внаслідок нагрівання та впливу хімічних речовин, забезпечуючи рівномірну якість світлодіода.

Як покриття SiC методом CVD покращує однорідність нагріву в інструментах Veeco EPIK

Підтримка відповідної температури пластини під час виготовлення високоякісних світлодіодів є важливим фактором. Це Серцево-судинні захворювання Покриття створює гладку стабільну поверхню на графітовому токсецепторе, яка рівномірно розподіляє тепло під час росту підкладки SiC-світлодіода.

Навіть коли ні CVD SIC покриття Якщо використовується, незначні відмінності в межах окремих графітів можуть призвести до різниці в характеристиках теплопередачі поверхні, проте з використанням покриття CVD SiC вищої якості характеристики теплопередачі поверхні значно покращуються, а отже, тепловий профіль стає більш рівномірним. На одному підприємстві виникли проблеми з неоднорідністю кольору на своїх пластинах, спричиненою неоднорідним нагріванням по всій їх поверхні. Однак, використовуючи товстіший, високоякісний CVD SiC та CVD TaC покриття подолало цю нестабільність.

Поверхневі дефекти та подряпини CVD SiC-покриття та Високочиста сировина CVD SiC можуть збільшити мінливість, оскільки вони створюють нерівномірні швидкості росту матеріалу або можливі «гарячі точки» на поверхні покриття. Багато виробників регулярно перевіряють покриття на знос і тріщини, спостерігаючи за станом покриття CVD SiC після серії циклів нагрівання. Токсецептор може обертатися протягом процесу CVD, щоб підвищити однорідність і довговічність покриття CVD SiC.

Однак використання покриття SiC методом CVD не може позбутися всіх відмінностей, але робить набагато більш можливим послідовне виробництво базових матеріалів для виробництва світлодіодів у великих масштабах.

Функція високочистих графітових сусцепторів у світлодіодній епітаксії

Сусцептор підтримує пластину та утримує її при досить стабільній температурі під час росту кристалічного шару. Зазвичай використовується графіт, і насправді слід використовувати графіт високої чистоти, оскільки його можна використовувати за надзвичайно високих температур і він не деформується.

Ця висока теплопровідність допомагає передавати тепло від нагрівальних елементів до пластини та стабілізувати температуру пластини під час росту шару. Оскільки невеликі коливання температури призводять до зміни росту кристала, він має бути якомога постійнішим.

Чистота є важливим фактором при виборі графіту. Забруднений графіт містить металеві та інші домішки, які виділяються з токоприймача під час нагрівання та осідають на пластині, спричиняючи дефекти кристалів.

Деякі виробники спостерігали збільшення кількості дефектних світлодіодів при використанні менш чистого графіту. Графіт високої чистоти та суворіші перевірки дали кращі результати. Ще однією проблемою є площинність токоприймача.

Після кількох циклів нагрівання та охолодження токсцептор може деформуватися. Це викривлення впливає на потік газу та позиціонування пластини, що, у свою чергу, впливає на стабільність росту шарів.

Зменшення проблем з частинками в епітаксії завдяки оптимізованому дизайну поверхні

Більшість проблем із частинками насправді починаються з поверхонь, з якими контактують деталі та гази. Сусцептори, вкладиші тощо можуть поступово вивільняти частинки з часом, оскільки їхні поверхні дряпаються або зношуються.

У високотемпературних технологічних газах невеликі тріщини або зношування шару покриття можуть призвести до утворення мікрофрагментів, які проходять через реактор і осідають на пластинах. При достатньо великому діаметрі одна частинка на одній поверхні пластини призведе до одного дефекту на кінцевому світлодіоді.

Гладкість зменшить ймовірність вивільнення частинок, проте покриття має витримувати багаторазові термоциклічні зміни. Деякі покриття можуть здаватися добре сформованими за кімнатної температури, але після багатьох циклів на них з'являються мікротріщини. Проблеми з частинками часто виникають поступово, коли деталі покриття зношуються.

Для багатьох технологічних деталей пошкодження відбуваються на кромках, оскільки ця деталь сконцентрована на найбільшому напруженні. Контролюючи якість, товщину покриття та концентрацію напружень на кромках, ми можемо зменшити знос.

Отже, щоб запобігти відшаруванню шару покриття після кожного запуску, зв'язок покриття з графітовими підкладками має бути хорошим. Частий огляд при яскравому світлі або відбір проб можуть попередити про ці проблеми, що розвиваються.

Порівняння сусцепторів з чистого графіту та покриттям SiC у виробництві світлодіодів

Хоча у виробництві світлодіодів використовуються як сусцептори з голим графітом, так і з покриттям з карбіду кремнію (SiC), вони працюють по-різному за своїми робочими параметрами.

Причини використання голого графіту полягають у тому, що він ефективно переносить тепло та має велику площу відкритої поверхні для прийняття тепла, а також відносно повільно виділяє частинки з поверхні після кількох годин роботи, хоча має й інші недоліки. Це відносно поганий розподіл тепла, а велика площа поверхні робить його більш реакційною здатністю до газів у камері, тому частинки виділяються з більшою швидкістю, хоча це повільне накопичення в багатьох випадках є компромісом.

Сусцептор з покриттям SiC долає деякі з цих проблем завдяки додаванню твердого захисного покриття.

Можна розглянути фабрики світлодіодів, які працюють у великих обсягах з виробничими циклами, де потрібні довші зміни. Деякі фабрики виявляють, що при тривалому часі роботи з чистим графітом відбувається поступове зниження однорідності пластини після кількох термічних циклів. Поверхня токоприймача, здається, змінюється повільно, і тому розподіл тепла стає більш нестабільним.

Використання токсцепторів з покриттям SiC для тривалих серій виробництва означає, що ця варіація однорідності пластин трапляється рідше, тобто на одному заводі перехід на покриття SiC означає, що їхні лінії не потрібно так часто регулювати при переході з різних партій.

Можна дослідити теплові властивості. Здається, що голий графіт розвиває певний ступінь нестабільності температури на своїй поверхні. Вважається, що це пов'язано з повільними змінами поверхні, а також з деяким невідомим компонентом покриття.

Покриття SiC блокує поверхню, запобігаючи змінам, що означає постійну теплопередачу. Це впливає на світлодіоди так: якщо вирощений шар піддається коливанням температури, довжина хвилі/яскравість також змінюватиметься.

Звичайно, використання сусцепторів з покриттям SiC має свої недоліки: їхня ціна та те, що, хоча вони не мають частинок, вони виділятимуть частинки, якщо розтріскуються, і тому можуть вносити частинки, а не зменшувати їх кількість.

Отже, необхідно впроваджувати ретельні процедури моніторингу та обслуговування їхніх покриттів, щоб запобігти подальшому руйнуванню до виникнення дефекту, хоча при використанні зносостійких покриттів вони повинні прослужити певний час, після чого їх буде замінено.

Стратегії технічного обслуговування та очищення довговічних запасних частин Veeco

Підтримка деталей Veeco у належному стані збільшить термін їх служби та забезпечить стабільність процесу епітаксії. З часом на токоприймачах, вкладишах та покритих кільцях накопичуються залишки. Накопичення залишків, навіть у таких тонких шарах, як ті, що можна ідентифікувати, може вплинути на теплову реакцію по всій поверхні та призвести до поганої стабільності процесу.

Один інженер повідомив, що бачив нерівномірну яскравість світлодіодів або погані результати на пластині, а потім з'ясував, що джерелом проблеми є залишки. Для різних матеріалів слід розробити різні процедури очищення. Деталі з високочистого графіту не повинні піддаватися впливу абразивних хімікатів або абразивних методів очищення, оскільки ці методи можуть зносити деталь.

Кілька виробничих ліній просто використовують плазмове очищення з часовим інтервалом або більш консервативні хімічні методи для видалення нальоту. Також важливо обережно поводитися з деталями з покриттям з карбіду кремнію. Хоча ця деталь є відносно міцною, подряпини та вм'ятини, що виникають під час очищення, зрештою призводять до невеликих тріщин, які можуть бути джерелами частинок. Одна виробнича лінія вирішила цю проблему, використовуючи м'якші мийні матеріали та розробивши кращу техніку обробки цих деталей.

Після очищення також проводиться регулярне управління терміном служби деталей. Швидке сканування на наявність знебарвлення, мікротріщин або нерівномірно розподіленого блиску може виявити перші ознаки відмови деталі. Багато заводів використовують моніторинг життєвого циклу деталей замість того, щоб покладатися на заміну компонентів на основі відмови. Компонент буде замінено до того, як проблема стане помітною.

Зберігання також часто недооцінюється. Хоча деталі чисті, вони легко забруднюються пилом і вологою під час зберігання на відкритому повітрі, тому перед наступним використанням їх слід герметично упаковувати в чисті контейнери.

З часом стає очевидним, що ключем до довгого терміну служби деталей є дрібні речі, які надійно виконуються щодня. Що дбайливий підхід до процесу очищення, обережне поводження та постійний моніторинг терміну служби деталі можуть суттєво впливати на стабільність процесу епітаксії.