CVD-TaC-beschichteter Suszeptor

In einem MOCVD-System ist der Suszeptor die Kernplattform, auf der die Wafer während des epitaktischen Wachstums platziert werden. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass eine genaue Temperaturkontrolle, chemische Stabilität und mechanische Stabilität in reaktiven Gasen bei Temperaturen über 1200 °C aufrechterhalten werden. Der mit CVD TaC beschichtete Suszeptor von Semicorex ist in der Lage, dies zu erreichen, indem er ein technisches Graphitsubstrat mit einem dichten, gleichmäßigen Substrat kombiniertBeschichtung aus Tantalkarbid (TaC)hergestellt durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD).

Die Qualität von TaC umfasst seine außergewöhnliche Härte, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität. TaC hat einen Schmelzpunkt von mehr als 3800 °C und ist damit eines der temperaturbeständigsten Materialien heute, was es für den Einsatz in MOCVD-Reaktoren geeignet macht

Es handelt sich um Vorläufer, die viel heißer und stark korrosiv sein können. DerCVD-TaC-BeschichtungBietet eine Schutzbarriere zwischen dem Graphitsuszeptor und reaktiven Gasen, zum Beispiel Ammoniak (NH₃), und hochreaktiven metallorganischen Vorläufern. Die Beschichtung verhindert den chemischen Abbau des Graphitsubstrats, die Bildung von Partikeln in der Abscheidungsumgebung und die Diffusion von Verunreinigungen in die abgeschiedenen Filme. Diese Maßnahmen sind für hochwertige Epitaxiefilme von entscheidender Bedeutung, da sie die Filmqualität beeinträchtigen können.

Wafer-Suszeptoren sind entscheidende Komponenten für die Wafer-Vorbereitung und das epitaktische Wachstum von Halbleitern der Klasse III wie SiC, AlN und GaN. Die meisten Waferträger bestehen aus Graphit und sind zum Schutz vor Korrosion durch Prozessgase mit SiC beschichtet. Die Temperaturen für das epitaktische Wachstum liegen zwischen 1100 und 1600 °C, und die Korrosionsbeständigkeit der Schutzbeschichtung ist entscheidend für die Langlebigkeit des Waferträgers. Untersuchungen haben gezeigt, dass TaC in Hochtemperatur-Ammoniak sechsmal langsamer korrodiert als SiC und in Hochtemperatur-Wasserstoff über zehnmal langsamer korrodiert.

Experimente haben gezeigt, dass TaC-beschichtete Träger im blauen GaN-MOCVD-Prozess eine hervorragende Kompatibilität aufweisen, ohne dass Verunreinigungen eingeführt werden. Mit begrenzten Prozessanpassungen weisen LEDs, die mit TaC-Trägern gezüchtet wurden, eine Leistung und Gleichmäßigkeit auf, die mit denen vergleichbar sind, die mit herkömmlichen SiC-Trägern gezüchtet wurden. Daher haben TaC-beschichtete Träger eine längere Lebensdauer als Träger aus reinem Graphit und SiC-beschichtetem Graphit.

BenutzenTantalcarbid (TaC)-Beschichtungenkann Kristallkantendefekte beheben und die Kristallwachstumsqualität verbessern, was sie zu einer Kerntechnologie für ein „schnelleres, dickeres und längeres Wachstum“ macht. Industrieforschung hat auch gezeigt, dass mit Tantalcarbid beschichtete Graphittiegel eine gleichmäßigere Erwärmung erreichen und dadurch eine hervorragende Prozesskontrolle für das Wachstum von SiC-Einkristallen ermöglichen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer polykristallinen Bildung am Rand des SiC-Kristalls erheblich verringert wird.

Das CVD-Schichtabscheidungsverfahren von TaC führt zu einer extrem dichten und haftenden Beschichtung. CVD-TaC ist molekular an das Substrat gebunden, im Gegensatz zu gesprühten oder gesinterten Beschichtungen, bei denen die Beschichtung einer Delaminierung unterliegen würde. Dies führt zu einer besseren Haftung, einer glatten Oberfläche und einer hohen Integrität. Die Beschichtung widersteht Erosion, Rissbildung und Abblättern, selbst wenn sie wiederholt thermischen Wechseln in einer aggressiven Prozessumgebung ausgesetzt ist. Dies ermöglicht eine längere Lebensdauer des Suszeptors und reduzierte Wartungs- und Austauschkosten.

Der mit CVD TaC beschichtete Suszeptor kann an eine Reihe von MOCVD-Reaktorkonfigurationen angepasst werden, darunter horizontale, vertikale und Planetensysteme.  Die Anpassung umfasst Beschichtungsdicke, Substratmaterial und Geometrie und ermöglicht so eine Optimierung je nach Prozessbedingungen.  Ob für GaN, AlGaN, InGaN oder für andere Verbindungshalbleitermaterialien, der Suszeptor bietet eine stabile und wiederholbare Leistung, die beide für die Hochleistungsverarbeitung von Geräten unerlässlich sind.

Die TaC-Beschichtung bietet eine höhere Haltbarkeit und Reinheit, stärkt aber auch die mechanischen Eigenschaften des Suszeptors und ist widerstandsfähiger gegen thermische Verformung durch wiederholte thermische Belastung. Die mechanischen Eigenschaften gewährleisten eine dauerhafte Waferunterstützung und Rotationsbalance bei langen Abscheidungsläufen.  Darüber hinaus erleichtert die Verbesserung eine konsistente Reproduzierbarkeit und Geräteverfügbarkeit.