¿Qué es la epitaxia en fase líquida?

La epitaxia en fase líquida (LPE) es un método para hacer crecer capas de cristales semiconductores a partir de la masa fundida sobre sustratos sólidos.

Las propiedades únicas del SiC dificultan el cultivo de cristales individuales. Los métodos de crecimiento convencionales utilizados en la industria de semiconductores, como el método de tracción recta y el método de crisol descendente, no se pueden aplicar debido a la ausencia de una fase líquida Si:C=1:1 a presión atmosférica. El proceso de crecimiento requiere una presión superior a 105 atm y una temperatura superior a 3200°C para lograr una relación estequiométrica de Si:C=1:1 en la solución, según cálculos teóricos.

El método en fase líquida está más cerca de las condiciones de equilibrio termodinámico y es capaz de hacer crecer cristales de SiC de mejor calidad.

La temperatura es mayor cerca de la pared del crisol y menor en el cristal semilla. Durante el proceso de crecimiento, el crisol de grafito proporciona una fuente de C para el crecimiento de los cristales.

1. La alta temperatura en la pared del crisol da como resultado una alta solubilidad del C, lo que lleva a una rápida disolución. Esto conduce a la formación de una solución saturada de C en la pared del crisol mediante una disolución significativa de C.

2. La solución con una cantidad considerable de C disuelto es transportada hacia el fondo del cristal semilla mediante las corrientes de convección de la solución auxiliar. La temperatura más baja del cristal semilla corresponde a una disminución en la solubilidad del C, lo que lleva a la formación de una solución saturada de C en el extremo de baja temperatura.

3. Cuando el C sobresaturado se combina con el Si en la solución auxiliar, los cristales de SiC crecen epitaxialmente en el cristal semilla. A medida que el C sobresaturado precipita, la solución con convección regresa al extremo de alta temperatura de la pared del crisol, disolviendo el C y formando una solución saturada.

Este proceso se repite varias veces y eventualmente conduce al crecimiento de cristales de SiC terminados.