ウェハーエピタキシャル成長は、有機金属化学気相成長法（MOCVD）技術によって実現される。この技術では、超高純度ガスを反応炉に注入し、精密に計量することで、高温下でガスを混合して化学反応を起こさせ、半導体ウェハー上に非常に薄い原子層として堆積させ、材料や化合物半導体のエピタキシャル層を形成する。
CVD装置では、基板を金属上や単にエピタキシャル堆積用のベース上に直接置くことはできません。なぜなら、多くの要因の影響を受けるからです。そのため、基板を保持するためのサセプターまたはトレイが必要となり、その後CVD技術を使用して基板上にエピタキシャル堆積を行います。このサセプターは、MOCVDグラファイトサセプター（別名）MOCVDグラファイトトレイ).
その構造は下図に示すとおりである。
グラファイトサセプターにCVDコーティングが必要なのはなぜですか？
グラファイトサセプターは、MOCVD装置の中核部品の一つです。基板のキャリアおよび加熱素子としての役割を担い、その熱安定性や熱均一性といった性能パラメータは、エピタキシャル材料の成長品質に決定的な役割を果たし、エピタキシャル薄膜材料の均一性と純度を直接的に左右します。したがって、その品質はエピタキシャルウェーハの作製に直接影響を与えます。同時に、使用回数の増加や動作条件の変化に伴い、摩耗や劣化が起こりやすく、消耗品でもあります。グラファイトの優れた熱伝導性と安定性は、MOCVD装置の基本部品として大きな利点となります。
しかし、純粋なグラファイトのみを使用する場合、いくつかの問題が生じます。製造工程において、残留腐食性ガスや金属有機物が存在し、グラファイトサセプターが腐食して剥離するため、グラファイトサセプターの寿命が大幅に短くなります。同時に、落下したグラファイト粉末はウェハーを汚染する原因にもなるため、これらの問題は基板の製造工程で解決する必要があります。コーティング技術は、表面への粉末固定、熱伝導率の向上、熱分布の均一化を実現できるため、この問題を解決するための主要な技術となっています。
グラファイト基材の適用環境および使用要件に応じて、表面コーティングは以下の特性を有する必要がある。
1. 高密度かつ全面カバー：グラファイト基材は高温かつ腐食性の高い作業環境に置かれるため、表面は完全に被覆され、かつ良好な保護効果を発揮するためには、被覆層が十分な密度を持つ必要がある。
2. 表面の平坦性が良好であること：単結晶成長に用いられるグラファイト基板は非常に高い表面平坦度を必要とするため、コーティング処理後も基板の元の平坦度を維持する必要があり、すなわち、コーティング表面は均一でなければならない。
3. 優れた接着強度：グラファイト基材とコーティング材の熱膨張係数の差を小さくすることで、両者の接着強度を効果的に向上させることができます。高温と低温の熱サイクルを繰り返しても、コーティングにひび割れが生じにくくなります。
4. 高い熱伝導率：高品質なチップ成長には、グラファイト基板が迅速かつ均一な熱供給を行う必要があるため、コーティング材料は高い熱伝導率を持つ必要がある。
5. 高融点、高温耐酸化性、耐腐食性：このコーティングは、高温かつ腐食性の高い作業環境下でも安定して機能する能力を備えている必要がある。
熱安定性、熱均一性、その他の性能パラメータSiCコーティングされたグラファイトサセプター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ある。
コーティング材としてβ-SiC（3C-SiC）結晶形が選ばれています。他の結晶形と比較して、この結晶形は優れた熱力学的安定性、耐酸化性、耐腐食性など、一連の優れた特性を備えています。同時に、熱伝導率がグラファイトとほぼ一致するため、グラファイト基材に特別な特性を与えます。これにより、使用中の高温酸化や腐食、粉末損失によるグラファイト基材の不具合を効果的に解決し、グラファイト基材の表面を緻密で非多孔質、耐高温性、耐腐食性、耐酸化性などの特性にすることで、結晶エピタキシャル品質とグラファイト基材の耐用年数（SiCコーティングされたグラファイト基材の耐用年数は炉内で測定）を向上させることができます。
高温や腐食に強いMOCVD用グラファイトトレイ／セプターの選び方とは？
選ぶときMOCVD用グラファイトトレイまたはサセプタ高温腐食に耐性のある材料については、以下の重要な要素を考慮する必要があります。
1. 材料の純度：高純度グラファイト材料は、高温下での腐食や酸化に対する耐性が高く、不純物が成膜プロセスに与える影響を低減できる。
2. 密度と多孔度：高密度かつ低多孔性のグラファイトトレイは、機械的強度と耐腐食性に優れており、ガスの浸透や材料の浸食を効果的に防止できる。
3. 熱伝導率：熱伝導率の高いグラファイトトレイは、熱を均一に分散させ、熱応力を低減し、機器の安定性と耐用年数を向上させるのに役立ちます。
4. 表面処理：コーティングやメッキなどの特殊な表面処理を施したグラファイトパレットは、耐腐食性および耐摩耗性をさらに向上させることができる。
5. サイズと形状：MOCVD装置の具体的な要件に応じて、トレイと装置との互換性および操作の利便性を確保するために、適切なサイズと形状を選択してください。
6．メーカーの評判：製品の品質とアフターサービスの信頼性を確保するためには、評判が良く、豊富な経験を持つメーカーを選ぶことが重要です。
7．費用対効果：技術的な要件を満たすことを前提として、費用対効果を考慮し、コストパフォーマンスの高い製品を選択する。
VET Energyは高純度グラファイトサセプターのサプライヤーであり、幅広いカテゴリーの製品を提供しており、さまざまなブランド、モデル、仕様のMOCVD装置で使用できます。SiCコーティングされたグラファイトサセプターVET Energy社製の製品は、コーティングの接触点や弱点となる箇所がありません。耐用年数においても、塩素含有雰囲気での使用を含む、様々なニーズを持つお客様の要求を満たすことができます。お客様からのご相談・お問い合わせをお待ちしております。
投稿日時：2025年3月1日