Чому варто вибрати метод рідкофазної епітаксії?

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.

Порівняно з методом PVT рідкофазний метод вирощування SiC має такі переваги:

1. низька щільність дислокацій. Проблема дислокацій у підкладках із SiC була ключовою причиною обмеження продуктивності пристроїв із SiC. Проникаючі дислокації та мікротрубочки в підкладці передаються в епітаксійне зростання, збільшуючи струм витоку пристрою та зменшуючи напругу блокування та електричне поле пробою. З одного боку, рідкофазний метод росту може значно знизити температуру росту, зменшити дислокації, викликані термічним стресом під час охолодження з високотемпературного стану, і ефективно пригнічувати генерацію дислокацій під час процесу росту. З іншого боку, процес зростання в рідкій фазі може здійснити перетворення між різними дислокаціями, дислокація різьбового гвинта (TSD) або дислокація краю різьби (TED) перетворюється на дефект укладання (SF) під час процесу росту, змінюючи напрямок поширення , і, нарешті, розряджається в розлом шару. Напрямок поширення змінюється і, нарешті, розряджається назовні кристала, реалізуючи зменшення щільності дислокацій у зростаючому кристалі. Таким чином, можна отримати високоякісні кристали SiC без мікротрубочок і з низькою щільністю дислокацій для підвищення продуктивності пристроїв на основі SiC.

2. Легко реалізувати підкладку більшого розміру. Метод PVT через поперечну температуру важко контролювати, в той же час стан газової фази в поперечному перерізі важко сформувати стабільний розподіл температури, чим більший діаметр, тим довше час формування, тим складніше для контролю, вартість, а також витрата часу великі. Рідкофазний метод дозволяє відносно просто збільшити діаметр за допомогою техніки вивільнення плеча, що допомагає швидко отримати більші підкладки.

3. Можна отримати кристали P-типу. Рідкофазний метод через високий тиск росту, температура відносно низька, і за умов Al не легко випаровуватися та втрачати, рідкофазний метод із використанням флюсового розчину з додаванням Al може бути легшим для отримання високої концентрація носіїв кристалів SiC P-типу. Метод PVT має високу температуру, параметр P-типу легко випаровувати.

Подібним чином рідкофазний метод також стикається з деякими складними проблемами, такими як сублімація флюсу при високих температурах, контроль концентрації домішок у зростаючому кристалі, обгортання флюсу, формування плаваючих кристалів, залишкові іони металу в співрозчиннику та співвідношення C: Si має суворо контролюватись у співвідношенні 1:1 та інші труднощі.