Perché scegliere il metodo epitassia in fase liquida?

Le proprietà uniche del SiC rendono difficile la crescita dei singoli cristalli. I metodi di crescita convenzionali utilizzati nell'industria dei semiconduttori, come il metodo di estrazione diretta e il metodo del crogiolo discendente, non possono essere applicati a causa dell'assenza di una fase liquida Si:C=1:1 a pressione atmosferica. Il processo di crescita richiede una pressione superiore a 105 atm e una temperatura superiore a 3200°C per ottenere nella soluzione un rapporto stechiometrico Si:C=1:1, come da calcoli teorici.

Rispetto al metodo PVT, il metodo in fase liquida per la crescita del SiC presenta i seguenti vantaggi:

1. bassa densità di dislocazioni. il problema delle dislocazioni nei substrati SiC è stata la chiave per limitare le prestazioni dei dispositivi SiC. Dislocazioni penetranti e microtubuli nel substrato vengono trasferiti alla crescita epitassiale, aumentando la corrente di dispersione del dispositivo e riducendo la tensione di blocco e il campo elettrico di rottura. Da un lato, il metodo di crescita in fase liquida può ridurre significativamente la temperatura di crescita, ridurre le dislocazioni causate dallo stress termico durante il raffreddamento dallo stato ad alta temperatura e inibire efficacemente la generazione di dislocazioni durante il processo di crescita. D'altra parte, il processo di crescita in fase liquida può realizzare la conversione tra diverse dislocazioni, la Threading Screw Dislocation (TSD) o Threading Edge Dislocation (TED) si trasforma in stacking fail (SF) durante il processo di crescita, cambiando la direzione di propagazione , e infine scaricato nella faglia di strato. La direzione di propagazione viene cambiata e infine scaricata all'esterno del cristallo, realizzando la diminuzione della densità di dislocazioni nel cristallo in crescita. Pertanto, è possibile ottenere cristalli SiC di alta qualità senza microtubuli e con bassa densità di dislocazioni per migliorare le prestazioni dei dispositivi basati su SiC.

2. È facile realizzare substrati di dimensioni maggiori. Metodo PVT, a causa della temperatura trasversale è difficile da controllare, allo stesso tempo, lo stato di fase gassosa nella sezione trasversale è difficile da formare una distribuzione stabile della temperatura, maggiore è il diametro, più lungo è il tempo di stampaggio, più difficile da controllare, il costo e il consumo di tempo sono elevati. Il metodo in fase liquida consente un'espansione del diametro relativamente semplice attraverso la tecnica di rilascio della spalla, che aiuta a ottenere rapidamente substrati più grandi.

3. È possibile preparare cristalli di tipo P. Metodo in fase liquida a causa dell'elevata pressione di crescita, la temperatura è relativamente bassa e, in condizioni di Al, non è facile volatilizzarsi e perdersi, il metodo in fase liquida utilizzando una soluzione di fondente con l'aggiunta di Al può essere più facile da ottenere un elevato concentrazione del portatore di cristalli SiC di tipo P. Il metodo PVT ha una temperatura elevata, il parametro di tipo P è facile da volatilizzare.

Allo stesso modo, anche il metodo in fase liquida deve affrontare alcuni problemi difficili, come la sublimazione del flusso ad alte temperature, il controllo della concentrazione di impurità nel cristallo in crescita, l'avvolgimento del flusso, la formazione di cristalli galleggianti, gli ioni metallici residui nel co-solvente e il rapporto di C: Si deve essere rigorosamente controllato a 1:1 e altre difficoltà.