Hvorfor velge væskefase-epitaksimetoden?

De unike egenskapene til SiC gjør det utfordrende å dyrke enkeltkrystaller. De konvensjonelle vekstmetodene som brukes i halvlederindustrien, slik som metoden for rett trekking og metoden med synkende smeltedigel, kan ikke brukes på grunn av fraværet av en Si:C=1:1 væskefase ved atmosfærisk trykk. Vekstprosessen krever et trykk større enn 105 atm og en temperatur høyere enn 3200°C for å oppnå et støkiometrisk forhold på Si:C=1:1 i løsningen, i henhold til teoretiske beregninger.

Sammenlignet med PVT-metoden har væskefasemetoden for dyrking av SiC følgende fordeler:

1. lav dislokasjonstetthet. problemet med dislokasjoner i SiC-substrater har vært nøkkelen til å begrense ytelsen til SiC-enheter. Penetrerende dislokasjoner og mikrotubuli i substratet overføres til den epitaksiale veksten, øker lekkasjestrømmen til enheten og reduserer blokkeringsspenningen og det elektriske sammenbruddet. På den ene siden kan væskefasevekstmetoden redusere veksttemperaturen betydelig, redusere dislokasjoner forårsaket av termisk stress under avkjøling fra høytemperaturtilstanden, og effektivt hemme genereringen av dislokasjoner under vekstprosessen. På den annen side kan væskefasevekstprosessen realisere konverteringen mellom forskjellige dislokasjoner, Threading Screw Dislocation (TSD) eller Threading Edge Dislocation (TED) blir transformert til stablefeil (SF) under vekstprosessen, og endrer forplantningsretningen , og til slutt utladet i lagforkastningen. Utbredelsesretningen endres og slippes til slutt ut til utsiden av krystallen, og realiserer reduksjonen av dislokasjonstettheten i den voksende krystallen. Dermed kan høykvalitets SiC-krystaller uten mikrotubuli og lav dislokasjonstetthet oppnås for å forbedre ytelsen til SiC-baserte enheter.

2. Det er lett å realisere større substrat. PVT-metoden, på grunn av den tverrgående temperaturen er vanskelig å kontrollere, samtidig er gassfasetilstanden i tverrsnittet vanskelig å danne en stabil temperaturfordeling, jo større diameter, jo lengre støpetid, jo vanskeligere å kontrollere er kostnaden samt tidsforbruket stort. Væskefasemetoden tillater relativt enkel diameterutvidelse gjennom skulderfrigjøringsteknikken, som hjelper til med å oppnå større underlag raskt.

3. P-type krystaller kan fremstilles. Væskefasemetoden på grunn av det høye veksttrykket er temperaturen relativt lav, og under forholdene til Al er det ikke lett å fordampe og miste, kan væskefasemetoden ved bruk av flussløsning med tilsetning av Al være lettere å oppnå en høy bærerkonsentrasjon av P-type SiC-krystaller. PVT-metoden har høy temperatur, P-type-parameteren er lett å fordampe.

Tilsvarende møter væskefasemetoden også noen vanskelige problemer, som sublimering av fluks ved høye temperaturer, kontroll av urenhetskonsentrasjon i den voksende krystallen, fluks-innpakning, flytende krystalldannelse, gjenværende metallioner i co-løsningsmidlet og forholdet av C: Si må kontrolleres strengt ved 1:1, og andre vanskeligheter.