Por que escolher o método de epitaxia em fase líquida?

As propriedades únicas do SiC tornam um desafio o cultivo de monocristais. Os métodos convencionais de crescimento utilizados na indústria de semicondutores, como o método de tração direta e o método do cadinho descendente, não podem ser aplicados devido à ausência de uma fase líquida Si:C=1:1 à pressão atmosférica. O processo de crescimento requer uma pressão superior a 105 atm e uma temperatura superior a 3200°C para atingir uma razão estequiométrica de Si:C=1:1 na solução, conforme cálculos teóricos.

Comparado com o método PVT, o método de fase líquida para cultivo de SiC tem as seguintes vantagens:

1. baixa densidade de deslocamento. o problema dos deslocamentos em substratos de SiC tem sido a chave para restringir o desempenho dos dispositivos de SiC. Luxações penetrantes e microtúbulos no substrato são transferidos para o crescimento epitaxial, aumentando a corrente de fuga do dispositivo e reduzindo a tensão de bloqueio e o campo elétrico de ruptura. Por um lado, o método de crescimento em fase líquida pode reduzir significativamente a temperatura de crescimento, reduzir os deslocamentos causados ​​pelo estresse térmico durante o resfriamento do estado de alta temperatura e inibir efetivamente a geração de deslocamentos durante o processo de crescimento. Por outro lado, o processo de crescimento em fase líquida pode realizar a conversão entre diferentes discordâncias, o Threading Screw Dislocation (TSD) ou Threading Edge Dislocation (TED) é transformado em falha de empilhamento (SF) durante o processo de crescimento, alterando a direção de propagação , e finalmente descarregado na falha da camada. A direção de propagação é alterada e finalmente descarregada para fora do cristal, percebendo a diminuição da densidade de discordância no cristal em crescimento. Assim, cristais de SiC de alta qualidade, sem microtúbulos e com baixa densidade de deslocamento, podem ser obtidos para melhorar o desempenho de dispositivos baseados em SiC.

2. É fácil realizar substratos de tamanho maior. Método PVT, devido à temperatura transversal ser difícil de controlar, ao mesmo tempo, o estado da fase gasosa na seção transversal é difícil de formar uma distribuição de temperatura estável, quanto maior o diâmetro, maior o tempo de moldagem, mais difícil para controlar, tanto o custo quanto o consumo de tempo são grandes. O método de fase líquida permite uma expansão de diâmetro relativamente simples através da técnica de liberação de ombros, o que ajuda a obter substratos maiores rapidamente.

3. Cristais do tipo P podem ser preparados. Método de fase líquida devido à alta pressão de crescimento, a temperatura é relativamente baixa e sob as condições de Al não é fácil de volatilizar e perder, o método de fase líquida usando solução de fluxo com adição de Al pode ser mais fácil de obter um alto concentração de portadores de cristais de SiC tipo P. O método PVT tem alta temperatura, o parâmetro do tipo P é fácil de volatilizar.

Da mesma forma, o método da fase líquida também enfrenta alguns problemas difíceis, tais como sublimação do fluxo em altas temperaturas, controle da concentração de impurezas no cristal em crescimento, envolvimento do fluxo, formação de cristais flutuantes, íons metálicos residuais no co-solvente e a proporção de C: Si tem que ser estritamente controlado em 1:1 e outras dificuldades.