SiCコーティングされたグラファイト基板は、金属有機化学気相成長（MOCVD）装置において、単結晶基板の支持および加熱に一般的に使用されます。SiCコーティングされたグラファイト基板の熱安定性、熱均一性、その他の性能パラメータは、エピタキシャル材料の成長品質に決定的な役割を果たすため、MOCVD装置の中核となる重要な構成要素です。
ウェーハ製造工程では、デバイス製造を容易にするために、ウェーハ基板上にエピタキシャル層がさらに形成されます。一般的なLED発光デバイスでは、シリコン基板上にGaAsのエピタキシャル層を形成する必要があります。高電圧・大電流などの電力用途向けデバイス（SBD、MOSFETなど）の製造には、導電性SiC基板上にSiCエピタキシャル層を成長させます。通信などのRF用途向けデバイス（HEMTなど）の製造には、半絶縁性SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成します。この工程はCVD装置と密接に関連しています。
CVD装置では、基板を金属上に直接置いたり、単にエピタキシャル成膜用のベース上に置いたりすることはできません。なぜなら、ガス流（水平方向、垂直方向）、温度、圧力、固定、汚染物質の排出など、様々な影響要因が関係するからです。そのため、ベースを使用し、その上に基板を置き、CVD技術を用いて基板上にエピタキシャル成膜を行う必要があります。このベースとは、SiCコーティングされたグラファイトベース（トレイとも呼ばれる）です。
SiCコーティングされたグラファイト基板は、金属有機化学気相成長（MOCVD）装置において、単結晶基板の支持および加熱に一般的に使用されます。SiCコーティングされたグラファイト基板の熱安定性、熱均一性、その他の性能パラメータは、エピタキシャル材料の成長品質に決定的な役割を果たすため、MOCVD装置の中核となる重要な構成要素です。
有機金属化学気相成長法（MOCVD）は、青色LEDにおけるGaN薄膜のエピタキシャル成長の主流技術です。操作が簡単で、成長速度を制御でき、GaN薄膜の純度が高いという利点があります。MOCVD装置の反応チャンバーの重要な構成要素であるGaN薄膜エピタキシャル成長用ベアリングベースには、耐高温性、均一な熱伝導性、優れた化学的安定性、高い耐熱衝撃性などの利点が求められます。グラファイト材料は、これらの条件を満たすことができます。
MOCVD装置の主要構成要素の一つであるグラファイトベースは、基板のキャリアおよび加熱体であり、膜材料の均一性と純度を直接決定するため、その品質はエピタキシャルシートの作製に直接影響します。同時に、使用回数の増加や作業条件の変化に伴い、摩耗しやすく、消耗品に分類されます。
グラファイトは優れた熱伝導性と安定性を持ち、MOCVD装置の基材として大きな利点があるものの、製造工程において、腐食性ガスや金属有機物の残留物によって粉末が腐食し、グラファイト基材の寿命が大幅に短縮されるという問題がある。同時に、落下したグラファイト粉末がチップを汚染する恐れもある。
コーティング技術の出現により、表面粉末の固定、熱伝導率の向上、熱分布の均一化が可能となり、この問題を解決するための主要な技術となっています。MOCVD装置の使用環境におけるグラファイト基材の表面コーティングは、以下の特性を満たす必要があります。
（１）黒鉛ベースは完全に覆われており、密度が良好であること。そうでないと、黒鉛ベースは腐食性ガス中で腐食しやすい。
（２）グラファイトベースとの結合強度が高く、高温と低温のサイクルを繰り返してもコーティングが剥がれにくい。
（３）高温や腐食性雰囲気下でも塗膜の剥離を防ぐ優れた化学的安定性を有する。
SiCは、耐食性、高い熱伝導率、耐熱衝撃性、高い化学的安定性といった利点を持ち、GaNエピタキシャル雰囲気下でも良好に機能します。さらに、SiCの熱膨張係数はグラファイトの熱膨張係数とほとんど変わらないため、グラファイト基材の表面コーティング材としてSiCは好ましい材料です。
現在、一般的なSiCは主に3C、4H、6H型であり、結晶型によって用途が異なります。例えば、4H-SiCは高出力デバイスの製造に使用できます。6H-SiCは最も安定しており、光電デバイスの製造に使用できます。3C-SiCはGaNと構造が似ているため、GaNエピタキシャル層の製造やSiC-GaN RFデバイスの製造に使用できます。3C-SiCはβ-SiCとも呼ばれ、β-SiCの重要な用途の一つは薄膜やコーティング材料として使用されることです。そのため、β-SiCは現在、コーティングの主要材料となっています。
投稿日時：2023年8月4日