CVD TaC-gecoate susceptor

In een MOCVD-systeem is de susceptor het kernplatform waarop de wafels worden geplaatst tijdens epitaxiale groei. Het is van cruciaal belang dat nauwkeurige temperatuurregeling, chemische stabiliteit en mechanische stabiliteit in reactieve gassen worden gehandhaafd bij temperaturen boven 1200 °C. De Semicorex CVD TaC-gecoate susceptor kan dat bereiken door een ontwikkeld grafietsubstraat te combineren met een dichte, uniformecoating van tantaalcarbide (TaC)gemaakt via chemische dampdepositie (CVD).

De kwaliteit van TaC omvat de uitzonderlijke hardheid, corrosieweerstand en thermische stabiliteit. TaC heeft een smeltpunt van meer dan 3800 °C en is als zodanig tegenwoordig een van de meest temperatuurbestendige materialen, waardoor het geschikt is voor gebruik in MOCVD-reactoren.

met voorlopers die veel heter en zeer corrosief kunnen zijn. Detantaalcarbide (TaC) coatingsvormt een beschermende barrière tussen de grafiet susceptor en reactieve gassen, bijvoorbeeld ammoniak (NH₃), en zeer reactieve, metaal-organische voorlopers. De coating voorkomt de chemische afbraak van het grafietsubstraat, de vorming van deeltjes in de afzettingsomgeving en de diffusie van onzuiverheden in de afgezette films. Deze acties zijn van cruciaal belang voor epitaxiale films van hoge kwaliteit, omdat ze de filmkwaliteit kunnen beïnvloeden.

Wafer-susceptors zijn cruciale componenten voor de voorbereiding van wafers en de epitaxiale groei van halfgeleiders van klasse III, zoals SiC, AlN en GaN. De meeste waferdragers zijn gemaakt van grafiet en gecoat met SiC om te beschermen tegen corrosie door procesgassen. Epitaxiale groeitemperaturen variëren van 1100 tot 1600°C, en de corrosieweerstand van de beschermende coating is cruciaal voor de levensduur van de waferdrager. Onderzoek heeft aangetoond dat TaC zes keer langzamer corrodeert dan SiC in ammoniak op hoge temperatuur en ruim tien keer langzamer in waterstof op hoge temperatuur.

Experimenten hebben aangetoond dat met TaC gecoate dragers uitstekende compatibiliteit vertonen in het blauwe GaN MOCVD-proces zonder onzuiverheden te introduceren. Met beperkte procesaanpassingen vertonen LED's gekweekt met behulp van TaC-dragers prestaties en uniformiteit die vergelijkbaar zijn met die gekweekt met conventionele SiC-dragers. Daarom hebben met TaC gecoate dragers een langere levensduur dan zowel kale grafiet- als SiC-gecoate grafietdragers.

Gebruikentantaalcarbide (TaC) coatingskan kristalranddefecten aanpakken en de kwaliteit van de kristalgroei verbeteren, waardoor het een kerntechnologie wordt voor het bereiken van "snellere, dikkere en langere groei". Industrieel onderzoek heeft ook aangetoond dat met tantaalcarbide beklede grafietkroezen een meer uniforme verwarming kunnen bereiken, waardoor een uitstekende procescontrole voor de groei van een SiC-kristal wordt geboden, waardoor de kans op polykristallijne vorming aan de rand van het SiC-kristal aanzienlijk wordt verminderd.

De CVD-laagafzettingsmethode van TaC resulteert in een extreem dichte en hechtende coating. CVD TaC is moleculair gebonden aan het substraat, in tegenstelling tot gespoten of gesinterde coatings, waarvan de coating onderhevig zou zijn aan delaminatie. Dit vertaalt zich in een betere hechting, een gladde oppervlakteafwerking en een hoge integriteit. De coating is bestand tegen erosie, scheuren en afbladderen, zelfs als deze herhaaldelijk thermisch wordt blootgesteld aan een agressieve procesomgeving. Dit vergemakkelijkt een langere levensduur van de susceptor en lagere onderhouds- en vervangingskosten.

De CVD TaC-gecoate susceptor kan worden aangepast aan een reeks MOCVD-reactorconfiguraties, waaronder horizontale, verticale en planetaire systemen.  Maatwerk omvat coatingdikte, substraatmateriaal en geometrie, waardoor optimalisatie mogelijk is afhankelijk van de procesomstandigheden.  Of het nu gaat om GaN, AlGaN, InGaN of om andere samengestelde halfgeleidermaterialen, de susceptor biedt stabiele en herhaalbare prestaties, die beide essentieel zijn voor hoogwaardige apparaatverwerking.

De TaC-coating biedt grotere duurzaamheid en zuiverheid, maar versterkt ook de mechanische eigenschappen van de susceptor met weerstand tegen thermische vervorming door herhaalde thermische spanning. De mechanische eigenschappen zorgen voor langdurige ondersteuning van de wafel en een roterend evenwicht tijdens lange depositieruns.  Bovendien vergemakkelijkt de verbetering consistente reproduceerbaarheid en uptime van de apparatuur.