Mengapa memilih metode epitaksi fase cair?

Sifat unik SiC menjadikannya tantangan untuk menumbuhkan kristal tunggal. Metode pertumbuhan konvensional yang digunakan dalam industri semikonduktor, seperti metode tarikan lurus dan metode wadah menurun, tidak dapat diterapkan karena tidak adanya fase cair Si:C=1:1 pada tekanan atmosfer. Proses pertumbuhan memerlukan tekanan lebih besar dari 105 atm dan suhu lebih tinggi dari 3200°C untuk mencapai rasio stoikiometri Si:C=1:1 dalam larutan, sesuai perhitungan teoritis.

Dibandingkan dengan metode PVT, metode fase cair untuk menumbuhkan SiC memiliki keuntungan sebagai berikut:

1. kepadatan dislokasi rendah. masalah dislokasi pada substrat SiC telah menjadi kunci yang membatasi kinerja perangkat SiC. Dislokasi penetrasi dan mikrotubulus dalam substrat ditransfer ke pertumbuhan epitaksial, meningkatkan arus bocor perangkat dan mengurangi tegangan pemblokiran dan gangguan medan listrik. Di satu sisi, metode pertumbuhan fase cair dapat secara signifikan mengurangi suhu pertumbuhan, mengurangi dislokasi yang disebabkan oleh tekanan termal selama pendinginan dari keadaan suhu tinggi, dan secara efektif menghambat timbulnya dislokasi selama proses pertumbuhan. Di sisi lain, proses pertumbuhan fase cair dapat mewujudkan konversi antara dislokasi yang berbeda, Dislokasi Sekrup Ulir (TSD) atau Dislokasi Tepi Ulir (TED) diubah menjadi kesalahan susun (SF) selama proses pertumbuhan, mengubah arah rambat , dan akhirnya dibuang ke sesar lapisan. Arah propagasi diubah dan akhirnya dibuang ke luar kristal, menyadari penurunan kepadatan dislokasi pada kristal yang sedang tumbuh. Dengan demikian, kristal SiC berkualitas tinggi tanpa mikrotubulus dan kepadatan dislokasi rendah dapat diperoleh untuk meningkatkan kinerja perangkat berbasis SiC.

2. Mudah untuk mewujudkan media berukuran lebih besar. Metode PVT, karena suhu transversal sulit dikendalikan, pada saat yang sama keadaan fasa gas pada penampang sulit membentuk distribusi suhu yang stabil, semakin besar diameternya, semakin lama waktu pencetakan, semakin sulit. untuk mengendalikannya, biaya dan waktu yang dibutuhkan besar. Metode fase cair memungkinkan perluasan diameter yang relatif sederhana melalui teknik pelepasan bahu, yang membantu memperoleh substrat yang lebih besar dengan cepat.

3. Kristal tipe P dapat dibuat. Metode fasa cair karena tekanan pertumbuhannya tinggi, suhunya relatif rendah, dan pada kondisi Al tidak mudah menguap dan hilang, metode fasa cair menggunakan larutan fluks dengan penambahan Al dapat lebih mudah diperoleh. konsentrasi pembawa kristal SiC tipe-P. Metode PVT bersuhu tinggi, parameter tipe-P mudah menguap.

Demikian pula, metode fase cair juga menghadapi beberapa masalah sulit, seperti sublimasi fluks pada suhu tinggi, pengendalian konsentrasi pengotor dalam kristal yang sedang tumbuh, pembungkusan fluks, pembentukan kristal mengambang, ion logam sisa dalam pelarut bersama, dan perbandingan. dari C: Si harus dikontrol secara ketat pada 1:1, dan kesulitan lainnya.