I. LED Epitaxial Susceptor là gì?

Susceptor epitaxy là một chất mang lõi được sử dụng trong các quy trình epitaxy bán dẫn. Trong thiết bị lắng đọng hơi hóa học kim loại hữu cơ (MOCVD) hoặc epitaxy chùm phân tử (MBE) cần thiết cho quá trình phát triển epitaxy chip LED, chức năng của susceptor là hỗ trợ và làm nóng wafer (thường là sapphire, SiC hoặc silicon) làm chất nền, đưa nó đến nhiệt độ cao khắc nghiệt cần thiết cho quá trình phát triển epitaxy và tạo ra một môi trường dòng khí đặc trưng bên trong buồng phản ứng để đạt được quá trình lắng đọng màng mỏng bán dẫn chất lượng cao.

Nói một cách đơn giản, nó giống như một "nền tảng siêu gia nhiệt và hỗ trợ" trong lò MOCVD, nơi lớp phát sáng LED phát triển.

II. Vai trò và ứng dụng cụ thể trong quá trình epitaxy

Suscepter đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển epitaxial, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, tính đồng nhất và chi phí của chip LED cuối cùng.

1. Vai trò: Bộ phận mang wafer và lõi gia nhiệt

● Đế đỡ: Có các rãnh hoặc mặt phẳng được thiết kế chính xác để đặt ổn định nhiều tấm đế (ví dụ: 2 inch, 4 inch, 6 inch).

● Gia nhiệt ở nhiệt độ cao: Khay làm nóng wafer đến nhiệt độ tăng trưởng (thường trên 1000°C đối với đèn LED nền GaN) bằng các phương pháp như gia nhiệt cảm ứng tần số vô tuyến (RF) hoặc gia nhiệt điện trở. Khay là môi trường truyền nhiệt trực tiếp đến wafer.

2. Ứng dụng: Đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất của lớp epitaxy

● Độ đồng đều nhiệt độ: Độ dày và độ đồng đều về thành phần của lớp epitaxial cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ tăng trưởng epitaxial. Thiết kế khay phải đảm bảo nhiệt độ bề mặt đồng đều cao; nếu không, sẽ dẫn đến sự dịch chuyển bước sóng và độ sáng không đồng đều ở các vị trí khác nhau trên wafer.

● Khả năng chống ăn mòn hóa học: Trong quá trình MOCVD, khay tiếp xúc với các loại khí có phản ứng mạnh (như NH3, TMGa, TMIn, v.v.) và môi trường nhiệt độ cao. Khay phải có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời để ngăn ngừa sự bay hơi của tạp chất làm ô nhiễm lớp epitaxy.

Nhiệt dung và độ ổn định nhiệt: Khay cần có đủ nhiệt dung để duy trì nhiệt độ chính xác theo yêu cầu của quy trình và phản ứng nhanh với những thay đổi nhiệt độ, đảm bảo tính lặp lại và ổn định của quy trình.

III. Vật liệu chính của đèn LED Susceptor

Hiện nay, các thụ thể epitaxial LED chủ yếu được chia thành hai loại:

1. Chất hấp thụ than chì:

Đặc điểm: Độ tinh khiết cao, dễ chế biến, chi phí tương đối thấp.

Ứng dụng: Chủ yếu được sử dụng cho epitaxy LED xanh/trắng dựa trên GaN (MOCVD).

Thách thức: Để ngăn chặn than chì phản ứng với các khí phản ứng ở nhiệt độ cao và giải phóng tạp chất cacbon làm ô nhiễm lớp epitaxy, bề mặt của bộ phận tiếp nhận than chì phải được phủ một lớp SiC bằng quy trình lắng đọng hơi hóa học (CVD) hoặc quy trình nhúng.

2. Bộ phận tiếp nhận kim loại:

Đặc điểm: Chẳng hạn như hợp kim tantalum (Ta) hoặc molypden (Mo), có độ tinh khiết cao hơn và độ dẫn nhiệt tốt hơn.

Ứng dụng: Chủ yếu được sử dụng cho đèn LED epitaxy màu đỏ và vàng photphua (như GaP).

IV. Những thách thức lớn

Hiện nay, những thách thức chính mà pallet epitaxial phải đối mặt tập trung ở ba lĩnh vực: tính đồng nhất, tuổi thọ và kích thước ngày càng tăng.

V. Giải pháp kỹ thuật

Để giải quyết những thách thức nêu trên, những tiến bộ công nghệ trong ngành chủ yếu tập trung vào các khía cạnh sau:

1. Tối ưu hóa cấu trúc khay và kiểm soát trường nhiệt

Kiểm soát nhiệt độ động và sưởi ấm phân đoạn: Sử dụng nhiều vùng sưởi ấm được kiểm soát độc lập (như mảng cặp nhiệt điện) để thực hiện điều chỉnh công suất động theo thời gian thực tại tâm và các cạnh khay để bù nhiệt bị mất và đạt được độ bù nhiệt độ có độ chính xác cực cao.

Thiết kế cấu trúc bên trong của vật liệu khay: Sử dụng thiết kế cấu trúc dạng tổ ong, lưới hoặc nhiều lớp để cân bằng nhiệt dung và độ dẫn nhiệt, đảm bảo truyền nhiệt nhanh và đồng đều từ đáy lên bề mặt.

2. Nâng cấp công nghệ phủ SiC (Giải pháp quan trọng)

Lớp phủ chức năng phân loại: Sử dụng lớp phủ có nhiều lớp hoặc cấu trúc theo độ dốc, chẳng hạn như thêm lớp đệm giữa than chì và lớp SiC chính, để phù hợp với sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt (CTE) giữa than chì và SiC, do đó làm giảm đáng kể ứng suất nhiệt và làm chậm quá trình nứt.

SiC CVD mật độ cao, độ xốp thấp: Bằng cách tối ưu hóa quy trình lắng đọng CVD, các màng SiC có độ xốp cực thấp và độ tinh khiết cực cao được tạo ra, cải thiện khả năng chống ăn mòn và mật độ, đồng thời kéo dài tuổi thọ của khay.

3. Khám phá vật liệu sáng tạo

Khay vật liệu composite mới: Khám phá các vật liệu composite có độ dẫn nhiệt cao, mật độ thấp và hệ số giãn nở nhiệt gần với hệ số giãn nở nhiệt của chất nền GaN (chẳng hạn như vật liệu composite CFC/SiC gia cố bằng sợi carbon/silicon carbide) để cải thiện hiệu suất và tuổi thọ hơn nữa.

Khay toàn gốm: Trong một số ứng dụng epitaxy đặc biệt, khay được chế tạo bằng gốm nguyên khối có độ tinh khiết cao (như gốm AlN hoặc SiC), loại bỏ hoàn toàn nguy cơ nhiễm bẩn than chì. Tuy nhiên, phương pháp này cực kỳ tốn kém và khó gia công.

Semixlab SiC Coating Graphite Susceptor là một linh kiện được thiết kế chính xác, dành cho các hệ thống LED epitaxy và MOCVD tiên tiến. Được chế tạo với mật độ cao than chì đẳng tĩnh chất nền và được bảo vệ bởi độ tinh khiết cao Lớp phủ silicon carbide CVD (SiC), bộ tiếp nhận này cung cấp nền tảng nhiệt ổn định cho quá trình gia nhiệt wafer đồng đều và độ sạch buồng lâu dài trong điều kiện xử lý khắc nghiệt trên 1100°C. Mỗi bộ tiếp nhận đều được gia công chính xác và kiểm soát độ đồng đều lớp phủ để đạt được độ nhám bề mặt siêu mịn dưới Ra 0.2 μm, giảm thiểu sự bám dính của các hạt và nhiễu loạn khí bên trong lò phản ứng MOCVD. Thiết kế này giúp tăng cường độ đồng đều của lớp epitaxial, kéo dài tuổi thọ linh kiện và giảm tần suất bảo trì. Chúng tôi rất mong nhận được liên hệ tiếp theo của quý khách.