¿Por qué elegir el método de epitaxia en fase líquida?

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.

En comparación con el método PVT, el método en fase líquida para cultivar SiC tiene las siguientes ventajas:

1. baja densidad de dislocaciones. El problema de las dislocaciones en los sustratos de SiC ha sido la clave para limitar el rendimiento de los dispositivos de SiC. Las dislocaciones penetrantes y los microtúbulos en el sustrato se transfieren al crecimiento epitaxial, aumentando la corriente de fuga del dispositivo y reduciendo el voltaje de bloqueo y el campo eléctrico de ruptura. Por un lado, el método de crecimiento en fase líquida puede reducir significativamente la temperatura de crecimiento, reducir las dislocaciones causadas por el estrés térmico durante el enfriamiento desde el estado de alta temperatura e inhibir eficazmente la generación de dislocaciones durante el proceso de crecimiento. Por otro lado, el proceso de crecimiento en fase líquida puede realizar la conversión entre diferentes dislocaciones, la dislocación del tornillo roscado (TSD) o la dislocación del borde roscado (TED) se transforma en falla de apilamiento (SF) durante el proceso de crecimiento, cambiando la dirección de propagación. , y finalmente descargado en la falla de capa. Se cambia la dirección de propagación y finalmente se descarga hacia el exterior del cristal, realizándose la disminución de la densidad de dislocaciones en el cristal en crecimiento. Por lo tanto, se pueden obtener cristales de SiC de alta calidad sin microtúbulos y con baja densidad de dislocaciones para mejorar el rendimiento de los dispositivos basados ​​en SiC.

2. Es fácil realizar sustratos de mayor tamaño. Método PVT, debido a que la temperatura transversal es difícil de controlar, al mismo tiempo, el estado de fase gaseosa en la sección transversal es difícil de formar una distribución de temperatura estable, cuanto mayor es el diámetro, mayor es el tiempo de moldeo, más difícil Para controlar, el costo y el consumo de tiempo son grandes. El método en fase líquida permite una expansión del diámetro relativamente simple mediante la técnica de liberación del hombro, lo que ayuda a obtener sustratos más grandes rápidamente.

3. Se pueden preparar cristales tipo P. El método en fase líquida debido a la alta presión de crecimiento, la temperatura es relativamente baja y, en las condiciones de Al, no es fácil volatilizarse y perderse, el método en fase líquida que utiliza una solución fundente con la adición de Al puede ser más fácil de obtener un alto concentración de portadores de cristales de SiC tipo P. El método PVT tiene una temperatura alta, el parámetro tipo P es fácil de volatilizar.

De manera similar, el método en fase líquida también enfrenta algunos problemas difíciles, como la sublimación del fundente a altas temperaturas, el control de la concentración de impurezas en el cristal en crecimiento, la envoltura del fundente, la formación de cristales flotantes, los iones metálicos residuales en el cosolvente y la relación. de C:Si tiene que ser controlado estrictamente en 1:1, y otras dificultades.