SiC-bärplatta för LED-etsning

Ⅰ. Material- och strukturdesign

Semixlabs tekniska val av ett högrent isostatiskt grafitsubstrat med en tjock, tät CVD Sic-beläggning:

1. Grafitsubstrat erbjuder mycket god värmeledningsförmåga i bulk, låg specifik vikt och utmärkt motståndskraft mot termisk chock – vilket bidrar till snabb termisk utjämning över bärplattan under pulserade eller långa etscykler. Grafit förenklar också bearbetning för precisionsfunktioner och lokalisering av geometrier.

2. CVD SiC-beläggning bildar en kemiskt inert, slitstark yta som har direkt kontakt med plasma och waferns baksida. Jämfört med ren grafit eliminerar CVD SiC-ytan aktiva ytor, minskar kolrelaterad kontaminering och förbättrar dramatiskt motståndskraften mot halogenplasmor.

3. Kombinerat resultat: Hybridstrukturen bibehåller grafitens termiska fördelar och bearbetbarhet samtidigt som den ger samma kontamineringskontroll och ytbeständighet som SiC.

2. Vanliga utmaningar och Semixlab-lösningar

1. Partikelgenerering och ytkontaminering

Lösning: Tätt CVD SiC-toppskikt + flerstegs nanopolish-finish (typisk Ra ≤0.2 μm). Avgasnings- och partikeltester utförda före leverans; valfria skyddande skikt för ytterligare livscykelskydd.

2. Plasmaerosion av bärarytan

Lösning: Optimerad CVD SiC-tjocklek (kundspecificerad, typiskt 100–300 μm) och valfria TaC-tätningslager i extrema kemiska förhållanden. Accelererad plasmalivslängdstestning (processreceptsimulering) före kvalificering.

3. Delaminering av beläggning eller gränssnittsfel

Lösning: Ytförbehandlingar (rengöring + mikrotexturering), graderade vidhäftningsmellanlager och lågspänningsavsättningsrecept för att minimera termisk obalans och kvarvarande spänningar.

4. Termisk distorsion och skevhet under cykling

Lösning: Finita elementdriven plattgeometri, kontrollerat val av substratdensitet och glödgning efter tillverkning för att avlasta kvarvarande spänningar. Tillgängliga förstyvningsribbor eller stödplattor för extrema planhetskrav.

Typiska tillämpningar i LED-etsprocesser

I LED-etsningsprocessen fungerar SiC-bärplattan som det mekaniska, termiska och kemiska gränssnittet mellan wafern och etsningsmiljön. Semixlabs SiC-bärplatta, byggd på ett högrent grafitsubstrat med en tät CVD SiC-beläggning, är specifikt konstruerad för att säkerställa stabil temperaturkontroll för wafern, kemisk resistens och partikelfri drift under upprepade plasmacykler. Nedan följer en sammanfattning av dess viktigaste tillämpningsscenarier inom LED-etsningslinjer:

1. Waferstöd och termisk hantering vid ICP/RIE-etsning

I LED-etsningsutrustning som SAMCO, Oxford Instruments och LAM ICP-etsare monteras wafers (vanligtvis 2–8 tum, inklusive GaN-på-safir eller GaN-på-Si-substrat) på SiC-bärplattan.

Transportören måste tillhandahålla:

● Jämn värmeöverföring mellan wafern och den elektrostatiska chucken (ESC) eller mekaniska klämman;

● Utmärkt planhet för att säkerställa jämn plasmaexponering och kontroll av etsdjup;

● Hög värmeledningsförmåga (härledd från grafitkärnan) för att eliminera lokal överhettning ("heta punkter") som kan leda till ojämn etsning eller defektbildning.

Semixlabs hybridstruktur ger en stabil temperaturprofil (±1 °C över waferytan), vilket möjliggör exakt kontroll av etsningshastighet och selektivitet – avgörande för att bibehålla LED-mesas geometri och sidoväggens jämnhet.

2. Värmeledning på baksidan och skivskydd

I många LED-etsningskammare monteras wafers med framsidan nedåt, och bärplattan ger värmeledning på baksidan för att bibehålla temperaturjämnhet. Även mindre ojämnheter i termisk kontakt kan leda till:

● Avvikelse i etsningshastighet;

● Fotoresistbränning;

● Ojämn mesahöjd – allt detta försämrar LED-utbytet.

Semixlabs spegelblanka CVD SiC-beläggning säkerställer intim kontakt mellan skivorna, medan grafitsubstratet buffrar termiska chocker under receptövergångar (t.ex. mellan etsnings- och kylningssteg).

Denna kombination minimerar waferstress och förhindrar mikrosprickor i spröda safir- eller GaN-substrat.

3. Mekanisk inriktning och kammarkompatibilitet

SiC-bärplattor fungerar också som precisionsmekaniska gränssnitt mellan wafern och processkammarens hårdvara.

Grafitkärnans lätta och bearbetbara natur möjliggör komplexa geometrier – såsom justeringshål, fördjupningar och baksideskanaler – vilket möjliggör perfekt integration med olika verktygskonfigurationer.

Semixlabs design säkerställer:

● Dimensionskompatibilitet med batchetsare för flera wafers och verktyg för enskivorsproduktion;

● Enkel waferladdning/lossning med robotarmar;

● Minskad mekanisk belastning på ömtåliga GaN-wafers under överföringscykler.