CVD TaC เคลือบ Susceptor

ในระบบ MOCVD ซัสเซปเตอร์เป็นแพลตฟอร์มหลักที่ใช้วางเวเฟอร์ในระหว่างการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว สิ่งสำคัญคือต้องรักษาการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ ความเสถียรทางเคมี และความเสถียรทางกลในก๊าซที่เกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200 °C ตัวรับที่เคลือบ Semicorex CVD TaC สามารถทำได้โดยการรวมซับสเตรตกราไฟท์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเข้ากับความหนาแน่นและสม่ำเสมอการเคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC)ทำโดยการสะสมไอสารเคมี (CVD)

คุณภาพของ TaC ประกอบด้วยความแข็ง ความต้านทานการกัดกร่อน และความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม TaC มีจุดหลอมเหลวมากกว่า 3800 °C และด้วยเหตุนี้จึงเป็นวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิมากที่สุดชนิดหนึ่งในปัจจุบัน ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ MOCVD ซึ่งมี

มีสารตั้งต้นที่อาจร้อนกว่าและมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ที่การเคลือบ CVD TaCทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันระหว่างตัวรับกราไฟต์และก๊าซที่เกิดปฏิกิริยา เช่น แอมโมเนีย (NH₃) และสารตั้งต้นที่เป็นโลหะและอินทรีย์ที่มีปฏิกิริยาสูง การเคลือบป้องกันการเสื่อมสภาพทางเคมีของซับสเตรตกราไฟท์ การก่อตัวของอนุภาคในสภาพแวดล้อมการสะสม และการแพร่กระจายของสิ่งเจือปนเข้าไปในฟิล์มที่สะสมอยู่ การกระทำเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อฟิล์มเอพิแทกเซียลคุณภาพสูง เนื่องจากอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของฟิล์ม

ตัวรับเวเฟอร์เป็นส่วนประกอบที่สำคัญสำหรับการเตรียมเวเฟอร์และการเติบโตของอีพิแทกเซียลของเซมิคอนดักเตอร์ Class III เช่น SiC, AlN และ GaN ตัวพาเวเฟอร์ส่วนใหญ่ทำจากกราไฟต์และเคลือบด้วย SiC เพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากก๊าซในกระบวนการ อุณหภูมิการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1100 ถึง 1600°C และความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคลือบป้องกันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการใช้งานที่ยืนยาวของตัวพาแผ่นเวเฟอร์ การวิจัยแสดงให้เห็นว่า TaC กัดกร่อนช้ากว่า SiC ถึงหกเท่าในแอมโมเนียอุณหภูมิสูง และช้ากว่าสิบเท่าในไฮโดรเจนที่มีอุณหภูมิสูง

การทดลองแสดงให้เห็นว่าพาหะที่เคลือบ TaC มีความเข้ากันได้ดีเยี่ยมในกระบวนการ GaN MOCVD สีน้ำเงินโดยไม่ก่อให้เกิดสิ่งเจือปน ด้วยการปรับกระบวนการที่จำกัด LED ที่ปลูกโดยใช้ตัวพา TaC จะแสดงประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอที่เทียบเคียงได้กับไฟ LED ที่ปลูกโดยใช้ตัวพา SiC ทั่วไป ดังนั้นตัวพาที่เคลือบด้วย TaC จึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าตัวพากราไฟท์ที่เคลือบด้วย SiC และกราไฟท์แบบเปลือย

โดยใช้การเคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC)สามารถแก้ไขข้อบกพร่องของขอบคริสตัลและปรับปรุงคุณภาพการเติบโตของคริสตัล ทำให้เป็นเทคโนโลยีหลักในการบรรลุการเติบโต "เร็วขึ้น หนาขึ้น และยาวนานขึ้น" การวิจัยในอุตสาหกรรมยังแสดงให้เห็นว่าถ้วยใส่ตัวอย่างกราไฟท์เคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์สามารถให้ความร้อนที่สม่ำเสมอมากขึ้น ดังนั้นจึงให้การควบคุมกระบวนการที่ดีเยี่ยมสำหรับการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ซึ่งช่วยลดความน่าจะเป็นของการก่อตัวของโพลีคริสตัลไลน์ที่ขอบของคริสตัล SiC ได้อย่างมาก

วิธีการสะสมชั้น CVD ของ TaC ส่งผลให้มีการเคลือบที่มีความหนาแน่นสูงและมีการยึดเกาะสูงมาก CVD TaC มีพันธะโมเลกุลกับซับสเตรต ตรงกันข้ามกับการเคลือบแบบพ่นหรือเผาผนึก ซึ่งการเคลือบอาจเกิดการหลุดร่อนได้ ซึ่งส่งผลให้มีการยึดเกาะดีขึ้น ผิวสำเร็จเรียบเนียน และความสมบูรณ์สูง สารเคลือบจะทนต่อการกัดเซาะ การแตกร้าว และการหลุดลอก แม้จะผ่านกระบวนการหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ ในสภาพแวดล้อมกระบวนการที่รุนแรง ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของตัวรับและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและเปลี่ยนทดแทน

CVD TaC Coated Susceptor สามารถปรับแต่งให้เหมาะกับการกำหนดค่าเครื่องปฏิกรณ์ MOCVD ซึ่งรวมถึงระบบแนวนอน แนวตั้ง และระบบดาวเคราะห์  การปรับแต่งรวมถึงความหนาของการเคลือบ วัสดุของพื้นผิว และรูปทรง ซึ่งช่วยให้สามารถปรับให้เหมาะสมที่สุดโดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของกระบวนการ  ไม่ว่าจะเป็นสำหรับ GaN, AlGaN, InGaN หรือสำหรับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ผสมอื่นๆ ซัคเซ็ปเตอร์จะให้ประสิทธิภาพที่เสถียรและทำซ้ำได้ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้จำเป็นต่อการประมวลผลอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง

การเคลือบ TaC ให้ความทนทานและความบริสุทธิ์ที่มากกว่า แต่ยังเสริมความแข็งแกร่งให้กับคุณสมบัติทางกลของตัวรับด้วยความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนจากความเครียดจากความร้อนซ้ำๆ คุณสมบัติทางกลช่วยให้มั่นใจได้ถึงการรองรับแผ่นเวเฟอร์อย่างต่อเนื่องและความสมดุลในการหมุนในระหว่างการสะสมที่ยาวนาน  นอกจากนี้ การปรับปรุงยังเอื้อต่อความสามารถในการทำซ้ำและเวลาทำงานของอุปกรณ์ที่สม่ำเสมอ