Waarom kiezen voor de epitaxiemethode in de vloeibare fase?

De unieke eigenschappen van SiC maken het een uitdaging om enkele kristallen te kweken. De conventionele groeimethoden die in de halfgeleiderindustrie worden gebruikt, zoals de straight pull-methode en de dalende smeltkroes-methode, kunnen niet worden toegepast vanwege de afwezigheid van een Si:C=1:1 vloeibare fase bij atmosferische druk. Het groeiproces vereist een druk groter dan 105 atm en een temperatuur hoger dan 3200°C om een ​​stoichiometrische verhouding van Si:C=1:1 in de oplossing te bereiken, volgens theoretische berekeningen.

Vergeleken met de PVT-methode heeft de vloeistoffasemethode voor het kweken van SiC de volgende voordelen:

1. lage dislocatiedichtheid. het probleem van dislocaties in SiC-substraten is de sleutel geweest om de prestaties van SiC-apparaten te beperken. Binnendringende dislocaties en microtubuli in het substraat worden overgebracht naar de epitaxiale groei, waardoor de lekstroom van het apparaat toeneemt en de blokkeerspanning en het elektrische doorslagveld worden verminderd. Aan de ene kant kan de vloeistoffase-groeimethode de groeitemperatuur aanzienlijk verlagen, de dislocaties verminderen die worden veroorzaakt door thermische stress tijdens het afkoelen vanuit de hoge temperatuurtoestand, en het genereren van dislocaties tijdens het groeiproces effectief remmen. Aan de andere kant kan het groeiproces in de vloeistoffase de conversie tussen verschillende dislocaties realiseren; de Threading Screw Dislocation (TSD) of Threading Edge Dislocation (TED) wordt tijdens het groeiproces omgezet in een stapelfout (SF), waardoor de voortplantingsrichting verandert. , en uiteindelijk geloosd in de laagfout. De voortplantingsrichting wordt veranderd en uiteindelijk naar de buitenkant van het kristal afgevoerd, waardoor de afname van de dislocatiedichtheid in het groeiende kristal wordt gerealiseerd. Zo kunnen hoogwaardige SiC-kristallen zonder microtubuli en een lage dislocatiedichtheid worden verkregen om de prestaties van op SiC gebaseerde apparaten te verbeteren.

2. Het is gemakkelijk om substraat van grotere afmetingen te realiseren. PVT-methode is vanwege de dwarstemperatuur moeilijk te controleren, tegelijkertijd is de gasfasetoestand in de dwarsdoorsnede moeilijk om een ​​stabiele temperatuurverdeling te vormen, hoe groter de diameter, hoe langer de vormtijd, hoe moeilijker om te controleren zijn zowel de kosten als het tijdsverbruik groot. De vloeistoffasemethode maakt relatief eenvoudige diameterexpansie mogelijk via de schouderloslaattechniek, waardoor snel grotere substraten kunnen worden verkregen.

3. Er kunnen kristallen van het P-type worden bereid. Vloeistoffasemethode vanwege de hoge groeidruk is de temperatuur relatief laag en onder de omstandigheden van Al is het niet gemakkelijk te vervluchtigen en te verliezen. Vloeistoffasemethode met behulp van fluxoplossing met toevoeging van Al kan gemakkelijker zijn om een ​​hoge temperatuur te verkrijgen dragerconcentratie van P-type SiC-kristallen. De PVT-methode heeft een hoge temperatuur, de P-type parameter is gemakkelijk te vervluchtigen.

Op dezelfde manier wordt de vloeistoffasemethode ook geconfronteerd met een aantal moeilijke problemen, zoals sublimatie van de flux bij hoge temperaturen, controle van de concentratie van onzuiverheden in het groeiende kristal, fluxwikkeling, vorming van zwevende kristallen, resterende metaalionen in het co-oplosmiddel en de verhouding van C: Si moet strikt worden gecontroleerd op 1:1 en andere problemen.