Prečo zvoliť metódu epitaxie v kvapalnej fáze?

Vďaka jedinečným vlastnostiam SiC je pestovanie monokryštálov náročné. Konvenčné metódy rastu používané v polovodičovom priemysle, ako je metóda priameho ťahania a metóda zostupného téglika, sa nemôžu použiť kvôli absencii kvapalnej fázy Si:C=1:1 pri atmosférickom tlaku. Rastový proces vyžaduje tlak vyšší ako 105 atm a teplotu vyššiu ako 3200 °C, aby sa dosiahol stechiometrický pomer Si:C=1:1 v roztoku, podľa teoretických výpočtov.

V porovnaní s metódou PVT má metóda pestovania SiC v kvapalnej fáze nasledujúce výhody:

1. nízka hustota dislokácií. problém dislokácií v substrátoch SiC bol kľúčom k obmedzeniu výkonu zariadení SiC. Prenikajúce dislokácie a mikrotubuly v substráte sa prenášajú do epitaxného rastu, čím sa zvyšuje únikový prúd zariadenia a znižuje sa blokovacie napätie a rozpadové elektrické pole. Na jednej strane môže metóda rastu v kvapalnej fáze výrazne znížiť teplotu rastu, znížiť dislokácie spôsobené tepelným stresom počas ochladzovania z vysokoteplotného stavu a účinne inhibovať tvorbu dislokácií počas procesu rastu. Na druhej strane, proces rastu v kvapalnej fáze môže realizovať konverziu medzi rôznymi dislokáciami, dislokácia závitovej skrutky (TSD) alebo dislokácia závitovej hrany (TED) sa počas procesu rastu premení na stohovaciu poruchu (SF), čím sa zmení smer šírenia. , a nakoniec vypustený do poruchy vrstvy. Smer šírenia sa zmení a nakoniec sa vybije na vonkajšiu stranu kryštálu, čím sa dosiahne zníženie hustoty dislokácií v rastúcom kryštáli. Na zlepšenie výkonu zariadení na báze SiC je teda možné získať vysokokvalitné kryštály SiC bez mikrotubulov a s nízkou hustotou dislokácií.

2. Je ľahké realizovať väčší substrát. Metóda PVT, vzhľadom na priečnu teplotu je ťažké kontrolovať, zároveň je ťažké vytvoriť stabilnú distribúciu teploty v plynnej fáze v priereze, čím väčší je priemer, tým dlhší je čas formovania, tým ťažšie na kontrolu, náklady, ako aj časová spotreba sú veľké. Metóda v kvapalnej fáze umožňuje relatívne jednoduché rozšírenie priemeru pomocou techniky uvoľnenia ramena, čo pomáha rýchlo získať väčšie substráty.

3. Môžu sa pripraviť kryštály typu P. Metóda v kvapalnej fáze v dôsledku vysokého rastového tlaku, teplota je relatívne nízka a za podmienok Al nie je ľahké prchať a stratiť, metóda v kvapalnej fáze s použitím roztoku taviva s prídavkom Al môže byť ľahšie získať vysokú nosná koncentrácia kryštálov SiC typu P. Metóda PVT má vysokú teplotu, parameter typu P sa ľahko odparuje.

Podobne aj metóda v kvapalnej fáze čelí niektorým zložitým problémom, ako je sublimácia toku pri vysokých teplotách, kontrola koncentrácie nečistôt v rastúcom kryštáli, obalenie tokom, tvorba plávajúcich kryštálov, zvyškové kovové ióny v ko-rozpúšťadle a pomer of C: Si musí byť prísne kontrolovaný v pomere 1:1 a iné ťažkosti.