Rollen af ​​SiC-belagte susceptorer i Veeco LED-epitaksiprocesser

LED-epitaksimiljøet er et meget varmt og følsomt miljø, og en lille ændring i miljøet vil resultere i en forskellig waferkvalitet. Susceptoren er en vigtig del, der befinder sig i reaktoren. Den støtter waferen under epitaksivæksten, og den spiller også en meget vigtig rolle i at fordele varmen jævnt til hele waferen. De fleste Veeco LED-epitaksisystemer anvender en grafitsusceptor belagt med SiC-belægning. SiC-belægningen kan beskytte grafit mod at blive beskadiget af varme og kemikalier og give en ensartet LED-kvalitet.

Hvordan CVD SiC-belægning forbedrer termisk ensartethed i Veeco EPIK-værktøjer

Det er en vigtig overvejelse at holde waferen ved en passende temperatur under fremstillingen af ​​LED'er af høj kvalitet. Cvd-sic Belægningen skaber en glat, stabil overflade på grafitsusceptoren, som fordeler varmen jævnt under væksten af ​​SiC LED-substratet.

Selv når der ikke er nogen CVD sic-belægning Hvis der anvendes små variationer inden for individuelle grafitter, kan det føre til forskelle i overfladens varmeoverføringsegenskaber. Med en CVD SiC-belægning af højere kvalitet forbedres overfladens varmeoverføringsegenskaber betydeligt, og derfor bliver den termiske profil mere ensartet. Én facilitet havde problemer med farveuensartetheder på tværs af sine wafere, forårsaget af uensartet opvarmning på tværs af overfladen. Ved at bruge en tykkere CVD SiC af højere kvalitet og CVD TaC belægningen overvandt denne ustabilitet.

Overfladefejl og ridser på CVD SiC-belægning og Råmateriale med høj renhed af CVD SiC kan øge variabiliteten, da de skaber ujævne materialevæksthastigheder eller mulige "hotspots" på belægningsoverfladen. Belægninger kontrolleres rutinemæssigt for slid og revner af mange producenter ved at observere status for CVD SiC-belægningen efter en række opvarmningscyklusser. Susceptoren kan roteres gennem hele CVD-processen for at øge ensartetheden og holdbarheden af ​​CVD SiC-belægningen.

Brugen af ​​en CVD SiC-belægning kan dog ikke fjerne al variationen, men gør det langt mere muligt at producere basismaterialer til LED-produktion i stor skala konsekvent.

Funktionen af ​​højrente grafitsusceptorer i LED-epitaksi

Susceptoren støtter og holder waferen ved en forholdsvis stabil temperatur, mens krystallaget vokser. Grafit anvendes normalt, og faktisk bør der anvendes en grafit med høj renhed, da den kan bruges ved ekstremt høje temperaturer og ikke vil deformere.

Denne høje varmeledningsevne hjælper med at overføre varme fra varmeelementerne til waferen og stabilisere wafertemperaturen, mens laget vokser. Da små temperaturvariationer ændrer krystallens vækst, bør den være så konstant som muligt.

Renhed er en vigtig faktor i den anvendte grafit. Forurenet grafit indeholder metal og andre urenheder, som vil blive afgivet fra susceptoren under opvarmning og aflejret på waferen, hvilket forårsager krystaldefekter.

Nogle producenter observerede en stigning i defekte LED'er ved brug af mindre ren grafit. Grafit med høj renhed og strengere inspektioner gav bedre resultater. Et andet problem er susceptorens fladhed.

Efter et antal opvarmnings- og afkølingscyklusser kan susceptoren deformeres. Denne forvrængning påvirker gasstrømmen og waferpositioneringen, hvilket begge påvirker lagets vækststabilitet.

Reduktion af partikelproblemer i epitaksi gennem optimeret overfladedesign

De fleste partikelproblemer starter faktisk med de overflader, som delene og gasserne er i kontakt med. Susceptorer, foringer osv. kan frigive partikler gradvist over tid, efterhånden som deres overflader bliver ridset eller slidt.

I procesgasser med høj temperatur kan små revner eller slid på belægningslaget producere mikrofragmenter, som kan bevæge sig gennem reaktoren og aflejres på waferne. Med en tilstrækkelig stor diameter vil én partikel på én waferoverflade resultere i én defekt på den endelige LED.

Glathed vil reducere risikoen for frigivelse af partikler, men den skal kunne modstå gentagne termiske cyklusser. Nogle belægninger kan synes at have en god overflade ved stuetemperatur, mens de udvikler mikrorevner efter mange ganges brug. Partikelproblemer opstår ofte gradvist, når belægningsdelene slides.

For mange procesdele sker skaden ved kanten, fordi denne del koncentrerer den højeste belastning. Ved at kontrollere kvaliteten, belægningstykkelsen og spændingskoncentrationen ved kanterne kan vi reducere sliddet.

Så for at forhindre at belægningslaget skaller af efter hver kørsel, skal bindingen mellem belægningen og grafitsubstraterne være god. Hyppig inspektion i stærkt lys eller prøveudtagning kan være en advarsel om disse udviklende problemer.

Sammenligning af bar grafit og SiC-belagte susceptorer i LED-produktion

Selvom både bar grafit og SiC-belagte susceptorer anvendes i LED-fremstilling, præsterer de meget forskellige i deres driftsparametre.

Grundene til at anvende bar grafit er, at den er effektiv til varmeoverførsel og har et stort eksponeret overfladeareal til at absorbere varme, og har relativt langsom partikelafgivelse fra overfladen efter et par timers kørsel, selvom den har andre ulemper. Disse er relativt dårlig termisk fordeling, og det store overfladeareal gør den mere reaktiv over for gasser i kammeret og vil derfor afgive partikler med større hastighed, selvom denne langsomme opbygning i mange tilfælde er en afvejning.

Den SiC-belagte susceptor overvinder nogle af disse problemer ved at tilføje en hård beskyttende belægning.

Man kunne se på LED-fabrikker, der opererer i store mængder gennem produktionscyklusser, hvor der er behov for længere vagtskift. Nogle fabrikker oplever, at der over lange driftstider med bar grafit sker en gradvis forskydning af waferensartetheden efter flere termiske cyklusser. Susceptorens overflade synes at udvikle sig langsomt, og derfor bliver varmefordelingen mere ustabil.

Brugen af ​​SiC-belagte susceptorer til lange kørsler betyder, at denne variation i waferensartethed er mindre hyppig. Dvs. med den ene fabrik betyder skift til SiC-belagt, at deres linjer ikke behøver at justeres så ofte, når de skifter fra forskellige batcher.

Termiske egenskaber kan undersøges. Bar grafit synes at udvikle en vis grad af temperaturustabilitet på sin overflade. Dette menes at være en faktor på grund af den langsomme ændring af overfladen og også en faktor på grund af en ukendt komponent i belægningen.

SiC-belægningen låser overfladen, forhindrer ændringer, hvilket betyder, at varmeoverførslen er konstant. Effekten dette har på LED'er er, at hvis det dyrkede lag udsættes for temperaturvariationer, vil bølgelængden/lysstyrken også ændre sig.

Der er naturligvis ulemper ved at bruge SiC-belagte susceptorer; deres pris, og at de, selvom de ikke har partikler, vil udsende partikler, hvis de revner, og derfor kan introducere partikler i stedet for at reducere dem.

Så der skal implementeres omhyggelige overvågnings- og vedligeholdelsesprocedurer for deres belægninger for at forhindre nedbrydning, før defekten opstår. Brugen af ​​slidstærke belægninger bør dog holde i et stykke tid, hvorefter de skal udskiftes.

Vedligeholdelses- og rengøringsstrategier for Veeco reservedele med lang levetid

At holde Veeco-delene i god stand vil forlænge delenes levetid og opretholde stabiliteten af ​​epitaksiprocessen. Restdannelse ophobes over tid på susceptorer, liners og coatede ringe. Restdannelse, selv i lag så tynde som dem, der kan identificeres, kan påvirke den termiske respons på tværs af overfladen og forårsage dårlig proceskonsistens.

En ingeniør rapporterede at have set ujævn LED-lysstyrke eller dårlige waferresultater og derefter undersøgt rester som kilde til problemet. Forskellige rengøringsprocedurer bør udvikles til forskellige materialer. Dele af høj renhed af grafit bør ikke udsættes for slibende kemikalier eller slibende skrubbemetoder, da disse metoder kan slide delen.

Adskillige produktionslinjer bruger simpelthen tidsindstillet plasmarensning eller mere konservative kemiske metoder til at fjerne ophobning. Det er også vigtigt at håndtere SiC-belagte dele forsigtigt. Selvom denne del er relativt robust, vil ridser og skrammer, der opstår under rengøringen, i sidste ende forårsage små revner, som kan være partikelkilder. Én produktionslinje løste dette ved at bruge blødere rengøringsmaterialer og udvikle en bedre håndteringsteknik til disse dele.

Rutinemæssig levetidsstyring af delene finder også sted efter rengøring. Blot en hurtig scanning for misfarvning, mikrorevner eller ujævnt fordelt glans kan opdage de første tegn på delfejl. Mange fabrikker bruger livscyklusovervågning af delene i stedet for at stole på fejlbaseret komponentudskiftning. Komponenten vil blive udskiftet, før problemet bliver synligt.

Opbevaring undervurderes også ofte. Selvom delene er rene, bliver de let forurenede med støv og fugt, når de opbevares udendørs, og de bør forsegles i rene beholdere inden næste brug.

Med tiden bliver det tydeligt, at nøglen til en lang levetid for delene er de små ting, der udføres pålideligt hver dag. At den skånsomme tilgang til rengøringsprocessen, den forsigtige håndtering og den konstante overvågning af delens levetid kan påvirke stabiliteten i epitaksiprocessen betydeligt.