Hvorfor vælge væskefase-epitaksimetoden?

SiC's unikke egenskaber gør det udfordrende at dyrke enkeltkrystaller. De konventionelle vækstmetoder, der anvendes i halvlederindustrien, såsom straight pulling-metoden og descending-digelmetoden, kan ikke anvendes på grund af fraværet af en Si:C=1:1 væskefase ved atmosfærisk tryk. Vækstprocessen kræver et tryk større end 105 atm og en temperatur højere end 3200°C for at opnå et støkiometrisk forhold på Si:C=1:1 i opløsningen ifølge teoretiske beregninger.

Sammenlignet med PVT-metoden har væskefasemetoden til dyrkning af SiC følgende fordele:

1. lav dislokationstæthed. problemet med dislokationer i SiC-substrater har været nøglen til at begrænse ydeevnen af ​​SiC-enheder. Gennemtrængende dislokationer og mikrotubuli i substratet overføres til den epitaksiale vækst, hvilket øger enhedens lækstrøm og reducerer blokeringsspændingen og det elektriske nedbrudsfelt. På den ene side kan væskefasevækstmetoden reducere væksttemperaturen betydeligt, reducere dislokationer forårsaget af termisk stress under afkøling fra højtemperaturtilstanden og effektivt hæmme genereringen af ​​dislokationer under vækstprocessen. På den anden side kan væskefasevækstprocessen realisere konverteringen mellem forskellige dislokationer, Threading Screw Dislocation (TSD) eller Threading Edge Dislocation (TED) transformeres til stacking fault (SF) under vækstprocessen, hvilket ændrer udbredelsesretningen , og til sidst udledes i lagfejlen. Udbredelsesretningen ændres og udledes til sidst til ydersiden af ​​krystallen, hvilket realiserer faldet i dislokationstætheden i den voksende krystal. Således kan højkvalitets SiC-krystaller uden mikrotubuli og lav dislokationstæthed opnås for at forbedre ydeevnen af ​​SiC-baserede enheder.

2. Det er let at realisere større substrater. PVT-metoden, på grund af den tværgående temperatur er svær at kontrollere, samtidig er gasfasetilstanden i tværsnittet vanskelig at danne en stabil temperaturfordeling, jo større diameter, jo længere støbetid, jo vanskeligere at kontrollere, er omkostningerne såvel som tidsforbruget stort. Væskefasemetoden giver mulighed for relativt enkel diameterudvidelse gennem skulderfrigørelsesteknikken, som hjælper med at opnå større substrater hurtigt.

3. Krystaller af P-type kan fremstilles. Væskefasemetode på grund af det høje væksttryk, temperaturen er relativt lav, og under betingelserne for Al er det ikke let at fordampe og tabe, væskefasemetoden ved hjælp af fluxopløsning med tilsætning af Al kan være lettere at opnå en høj bærerkoncentration af P-type SiC-krystaller. PVT-metoden er høj i temperatur, P-type-parameteren er let at fordampe.

Tilsvarende står væskefasemetoden også over for nogle vanskelige problemer, såsom sublimering af flux ved høje temperaturer, kontrol af urenhedskoncentrationen i den voksende krystal, flux-indpakning, flydende krystaldannelse, resterende metalioner i co-opløsningsmidlet og forholdet af C: Si skal være strengt kontrolleret ved 1:1, og andre vanskeligheder.