SiC-päällysteisten suskeptorien rooli Veeco LED -epitaksiaprosesseissa

LED-epitaksian ympäristö on todella kuuma ja herkkä, ja pienikin ympäristön muutos johtaa kiekkojen laadun vaihteluun. Suskeptori on tärkeä osa reaktorissa. Se tukee kiekkoa epitaksian kasvun aikana ja sillä on myös erittäin tärkeä rooli lämmön tasaisessa jakautumisessa koko kiekkoon. Useimmissa Veecon LED-epitaksian järjestelmissä käytetään piikarbidipinnoitteella päällystettyä grafiittisuskeptoria. Piikarbidipinnoite suojaa grafiittia lämmöltä ja kemikaaleilta ja antaa tasaisen LED-laadun.

Miten CVD-siikarbidipinnoite parantaa lämpötasaisuutta Veeco EPIK -työkaluissa

Kiekon pitäminen sopivassa lämpötilassa korkealaatuisten LEDien valmistuksen aikana on tärkeä näkökohta. Tämä Cvd sic Pinnoite luo grafiittisuskeptorille sileän ja vakaan pinnan, joka jakaa lämpöä tasaisesti SiC-LED-substraatin kasvun aikana.

Silloinkin, kun ei CVD-sic-pinnoite käytetään, yksittäisten grafiittien pienet vaihtelut voivat johtaa eroihin pinnan lämmönsiirto-ominaisuuksissa. Korkeampilaatuisemmalla CVD-piikarbidipinnoitteella pinnan lämmönsiirto-ominaisuudet paranevat kuitenkin merkittävästi ja siten lämpöprofiili tasaisemmaksi. Yhdessä laitoksessa oli ongelmia kiekkojen värin epätasaisuuksien kanssa, jotka johtuivat epätasaisesta kuumennuksesta pinnan yli. Kuitenkin paksumpaa, korkeampilaatuista CVD-piikarbidipinnoitetta käytettäessä ja CVD-takuu pinnoite voitti tämän epävakauden.

CVD-piikarbidipinnoitteen pinnan epätasaisuudet ja naarmut sekä Erittäin puhdasta CVD-piikarbidiraaka-ainetta voivat lisätä vaihtelua, koska ne aiheuttavat epätasaista materiaalin kasvua tai mahdollisia "kuumia kohtia" pinnoitteen pinnalle. Monet valmistajat tarkistavat pinnoitteiden kulumisen ja halkeamien varalta rutiininomaisesti tarkkailemalla CVD-piikarbidipinnoitteen tilaa useiden lämmitysjaksojen jälkeen. Suskeptoria voidaan kiertää koko CVD-prosessin ajan CVD-piikarbidipinnoitteen tasaisuuden ja kestävyyden lisäämiseksi.

CVD-piikarbidipinnoitteen käyttö ei kuitenkaan poista kaikkea vaihtelua, mutta tekee LED-valmistuksen perusmateriaalien tuottamisesta laajamittaista huomattavasti helpompaa.

Korkean puhtauden grafiittisuskeptorien toiminta LED-epitaksiassa

Suskeptori tukee kiekkoa ja pitää sen lämpötilan melko tasaisena kidekerroksen kasvaessa. Yleensä käytetään grafiittia, ja itse asiassa tulisi käyttää erittäin puhdasta grafiittia, koska sitä voidaan käyttää erittäin korkeissa lämpötiloissa eikä se vääristy.

Tämä korkea lämmönjohtavuus auttaa siirtämään lämpöä lämmityselementeistä kiekkoon ja vakauttamaan kiekon lämpötilaa kerroksen kasvaessa. Koska pienet lämpötilan vaihtelut aiheuttavat muutoksia kiteen kasvuun, sen tulisi olla mahdollisimman tasaista.

Puhtaus on tärkeä tekijä käytetyssä grafiitissa. Saastunut grafiitti sisältää metallia ja muita epäpuhtauksia, jotka irtoavat suskeptorista kuumennuksen aikana ja kerrostuvat kiekolle aiheuttaen kidevirheitä.

Jotkut valmistajat havaitsivat viallisten LEDien määrän kasvun käytettäessä vähemmän puhdasta grafiittia. Korkeampi puhtausaste ja tiukemmat tarkastukset tuottivat parempia tuloksia. Toinen ongelma on suskeptorin tasaisuus.

Useiden lämmitys- ja jäähdytysjaksojen jälkeen suskeptori voi muuttaa muotoaan. Tämä vääristymä vaikuttaa kaasun virtaukseen ja kiekon sijoittumiseen, jotka molemmat vaikuttavat kerroksen kasvun vakauteen.

Epitaksian hiukkasongelmien vähentäminen optimoidun pintasuunnittelun avulla

Useimmat hiukkasongelmat alkavat itse asiassa pinnoilta, joilla osat ja kaasut ovat kosketuksissa. Suskeptorit, vuoraukset ja niin edelleen voivat vapauttaa hiukkasia vähitellen ajan myötä, kun niiden pinnat naarmuuntuvat tai kuluvat.

Korkean lämpötilan prosessikaasuissa pienet halkeamat tai pinnoitekerroksen kuluminen voivat tuottaa mikrohiukkasia, jotka kulkeutuvat reaktorin läpi ja kerrostuvat kiekoille. Riittävän suurella halkaisijalla yksi hiukkanen yhden kiekon pinnalla aiheuttaa yhden vian lopullisessa LEDissä.

Sileä pinta vähentää hiukkasten irtoamisen mahdollisuutta, mutta sen pitäisi kestää toistuvia lämpövaihteluita. Jotkin pinnoitteet saattavat näyttää hyvältä pinnanlaadulta huoneenlämmössä, mutta niihin kehittyy mikrohalkeamia useiden ajokertojen jälkeen. Hiukkasongelmat ilmenevät usein vähitellen, kun pinnoitteen osat kuluvat.

Monissa prosessiosissa vauriot kohdistuvat reunoihin, koska niihin kohdistuu suurin jännitys. Hallitsemalla laatua, pinnoitteen paksuutta ja jännityskeskittymistä reunoihin voimme vähentää kulumista.

Jotta pinnoitekerros ei irtoaisi jokaisen ajon jälkeen, pinnoitteen ja grafiittialustojen välisen sitoutumisen on oltava hyvä. Usein toistuva tarkastus kirkkaassa valossa tai näytteenotto voi antaa varoituksen näistä kehittyvistä ongelmista.

Paljaan grafiitin ja piikarbidipinnoitettujen suskeptorien vertailu LED-tuotannossa

Vaikka LEDien valmistuksessa käytetään sekä paljasta grafiittia että piikarbidipäällysteisiä suskeptoreita, niiden toimintaparametrit eroavat toisistaan ​​hyvin paljon.

Paljaan grafiitin käytön syynä on sen tehokas lämmönsiirto ja suuri lämmön vastaanottava pinta-ala. Lisäksi sen hiukkaspäästöt pinnalta ovat suhteellisen hitaita muutaman tunnin käytön jälkeen. Sillä on myös muita haittoja. Näitä ovat suhteellisen heikko lämmönjako ja suuri pinta-ala, joka tekee siitä reaktiivisemman kammion sisällä olevien kaasujen kanssa, jolloin se vapauttaa hiukkasia nopeammin, vaikka tämä hidas kertyminen onkin monissa tapauksissa kompromissi.

Piikarbidilla (SiC) päällystetty suskeptori ratkaisee osan näistä ongelmista lisäämällä siihen kovan suojaavan pinnoitteen.

Voitaisiin tarkastella LED-tehtaita, jotka toimivat suuria määriä tuotantosyklien aikana, joissa tarvitaan pidempiä vuoroja. Jotkut tehtaat havaitsevat, että pitkien tuotantoaikojen aikana paljaalla grafiitilla kiekon tasaisuus muuttuu asteittain useiden lämpösyklien jälkeen. Suskeptorin pinta näyttää kehittyvän hitaasti, ja siksi lämmönjakauma muuttuu epävakaammaksi.

Piikarbidipinnoitettujen suskeptorien käyttö pitkissä sarjoissa tarkoittaa, että kiekkojen tasaisuuden vaihtelu on harvinaisempaa. ts. Yhdessä tehtaassa piikarbidipinnoitteeseen siirtyminen tarkoittaa, että linjoja ei tarvitse säätää yhtä usein erien vaihdon yhteydessä.

Lämpöominaisuuksia voidaan tutkia. Paljas grafiitti näyttää kehittävän pinnallaan tietynasteista lämpötilan epävakautta. Tämän ajatellaan johtuvan pinnan hitaasta muutoksesta ja myös jostakin tuntemattomasta pinnoitteen komponentista.

Piikarbidipinnoite lukitsee pinnan ja estää lämmönmuutokset, mikä tarkoittaa, että lämmönsiirto on vakio. Tämän vaikutus LEDeihin on se, että jos kasvatettu kerros altistuu lämpötilan vaihteluille, myös aallonpituus/kirkkaus muuttuu.

Piikarbidipäällysteisten suskeptorien käytöllä on luonnollisesti haittoja; niiden hinta ja se, että vaikka niissä ei ole hiukkasia, ne päästävät hiukkasia halkeillessaan, ja siten ne voivat tuoda hiukkasia ilmakehään sen sijaan, että ne vähentäisivät niitä.

Siksi pinnoitteiden huolellinen valvonta ja huolto on toteutettava, jotta estetään niiden hajoaminen ennen vian ilmenemistä, vaikka kulutusta kestävien pinnoitteiden avulla niiden pitäisi kestää jonkin aikaa, minkä jälkeen ne on vaihdettava.

Pitkäikäisten Veeco-varaosien huolto- ja puhdistusstrategiat

Veeco-osien pitäminen hyvässä kunnossa pidentää osien käyttöikää ja ylläpitää epitaksian vakautta. Jäämiä kertyy ajan myötä suskeptoreihin, vuorauksiin ja pinnoitettuihin renkaisiin. Jäämien kertyminen, jopa niin ohuina kerroksina kuin ne, jotka voidaan tunnistaa, voi vaikuttaa lämpövasteeseen pinnan yli ja aiheuttaa huonon prosessin tasaisuuden.

Eräs insinööri kertoi nähneensä epätasaisen LED-kirkkauden tai huonot kiekkotulokset ja tutki sitten jäämiä ongelman lähteenä. Eri materiaaleille tulisi kehittää erilaisia ​​puhdistusmenetelmiä. Erittäin puhtaita grafiittiosia ei tule altistaa hankaaville kemikaaleille tai hankausmenetelmille, koska nämä menetelmät voivat kuluttaa osaa.

Useilla tuotantolinjoilla käytetään yksinkertaisesti ajastettua plasmapuhdistusta tai konservatiivisempia kemiallisia menetelmiä kertymien poistamiseen. On myös tärkeää käsitellä piikarbidipinnoitettuja osia huolellisesti. Vaikka tämä osa on suhteellisen kestävä, puhdistuksen aikana syntyneet naarmut ja kolhut aiheuttavat lopulta pieniä halkeamia, jotka voivat olla hiukkasten lähteitä. Yksi tuotantolinja ratkaisi tämän käyttämällä pehmeämpiä puhdistusmateriaaleja ja kehittämällä paremman käsittelytekniikan näille osille.

Myös rutiininomainen osan käyttöiän hallinta suoritetaan puhdistuksen jälkeen. Jo nopea tarkistus värjäytymien, mikrohalkeamien tai epätasaisen kiillon varalta voi havaita ensimmäiset merkit osan vikaantumisesta. Monet tehtaat käyttävät osan elinkaaren seurantaa sen sijaan, että luottaisivat vikaantumisen perusteella tapahtuvaan komponenttien vaihtoon. Komponentti vaihdetaan ennen kuin ongelma tulee näkyviin.

Myös säilytystä aliarvioidaan usein. Vaikka osat ovat puhtaita, ne kontaminoituvat helposti pölyyn ja kosteuteen säilytettäessä ulkona, ja ne tulisi sulkea puhtaisiin astioihin ennen seuraavaa käyttöä.

Ajan myötä käy ilmi, että osien pitkän käyttöiän avain ovat pienet, luotettavasti joka päivä suoritetut asiat. Hellävarainen puhdistusprosessi, varovainen käsittely ja osan käyttöiän jatkuva seuranta voivat vaikuttaa merkittävästi epitaksian vakauteen.