Що таке рідкофазна епітаксія?

Рідкофазна епітаксія (LPE) — це метод вирощування напівпровідникових кристалічних шарів із розплаву на твердих підкладках.

Унікальні властивості SiC ускладнюють вирощування монокристалів. Звичайні методи вирощування, які використовуються в напівпровідниковій промисловості, такі як метод прямого витягування та метод низхідного тигля, не можуть бути застосовані через відсутність рідкої фази Si:C=1:1 при атмосферному тиску. Процес росту вимагає тиску понад 105 атм і температури вище 3200°C для досягнення стехіометричного співвідношення Si:C=1:1 у розчині, згідно з теоретичними розрахунками.

Рідкофазний метод ближче до умов термодинамічної рівноваги і дозволяє виростити кристали SiC з кращою якістю.

Температура вища біля стінки тигля і нижча біля затравки. Під час процесу росту графітовий тигель забезпечує джерело C для росту кристалів.

1. Висока температура на стінці тигля призводить до високої розчинності C, що призводить до швидкого розчинення. Це призводить до утворення насиченого C розчину на стінці тигля через значне розчинення C.

2. Розчин із значною кількістю розчиненого C транспортується до дна затравкового кристала конвекційними потоками допоміжного розчину. Нижча температура затравкового кристала відповідає зниженню розчинності C, що призводить до утворення насиченого C розчину на кінці низької температури.

3. Коли перенасичений C поєднується з Si у допоміжному розчині, кристали SiC ростуть епітаксіально на затравковому кристалі. Коли перенасичений C випадає в осад, розчин за допомогою конвекції повертається до високотемпературного кінця стінки тигля, розчиняючи C і утворюючи насичений розчин.

Цей процес повторюється кілька разів, зрештою призводячи до зростання готових кристалів SiC.