Tại sao nên chọn phương pháp epitaxy pha lỏng?

Các đặc tính độc đáo của SiC khiến việc phát triển các tinh thể đơn lẻ trở nên khó khăn. Các phương pháp tăng trưởng thông thường được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn, chẳng hạn như phương pháp kéo thẳng và phương pháp nồi nấu giảm dần, không thể áp dụng do không có pha lỏng Si:C=1:1 ở áp suất khí quyển. Quá trình tăng trưởng đòi hỏi áp suất lớn hơn 105 atm và nhiệt độ cao hơn 3200°C để đạt được tỷ lệ cân bằng hóa học Si:C=1:1 trong dung dịch, theo tính toán lý thuyết.

So với phương pháp PVT, phương pháp pha lỏng để nuôi SiC có những ưu điểm sau:

1. mật độ trật khớp thấp. vấn đề sai lệch trong chất nền SiC là chìa khóa hạn chế hiệu suất của các thiết bị SiC. Các trật khớp và vi ống xuyên thấu trong chất nền được chuyển đến sự tăng trưởng epiticular, làm tăng dòng rò của thiết bị và giảm điện áp chặn và điện trường đánh thủng. Một mặt, phương pháp tăng trưởng ở pha lỏng có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ tăng trưởng, giảm sai lệch do ứng suất nhiệt trong quá trình hạ nhiệt từ trạng thái nhiệt độ cao và ức chế hiệu quả việc tạo ra sai lệch trong quá trình tăng trưởng. Mặt khác, quá trình tăng trưởng ở pha lỏng có thể nhận ra sự chuyển đổi giữa các trật khớp khác nhau, Trật khớp ren (TSD) hoặc Trật khớp mép ren (TED) được chuyển thành lỗi xếp chồng (SF) trong quá trình tăng trưởng, thay đổi hướng truyền , và cuối cùng được thải vào lỗi lớp. Hướng truyền được thay đổi và cuối cùng được thải ra bên ngoài tinh thể, làm giảm mật độ trật khớp trong tinh thể đang phát triển. Do đó, có thể thu được các tinh thể SiC chất lượng cao không có vi ống và mật độ trật khớp thấp để cải thiện hiệu suất của các thiết bị dựa trên SiC.

2. Dễ dàng nhận ra chất nền có kích thước lớn hơn. Phương pháp PVT, do nhiệt độ ngang khó kiểm soát, đồng thời, trạng thái pha khí trong mặt cắt ngang khó hình thành sự phân bố nhiệt độ ổn định, đường kính càng lớn thì thời gian đúc càng dài thì càng khó kiểm soát thì chi phí cũng như thời gian tiêu tốn lớn. Phương pháp pha lỏng cho phép mở rộng đường kính tương đối đơn giản thông qua kỹ thuật nhả vai, giúp thu được chất nền lớn hơn một cách nhanh chóng.

3. Có thể chuẩn bị tinh thể loại P. Phương pháp pha lỏng do áp suất tăng trưởng cao, nhiệt độ tương đối thấp và trong điều kiện Al không dễ bay hơi và mất đi, phương pháp pha lỏng sử dụng dung dịch từ thông có thêm Al có thể dễ dàng đạt được hiệu suất cao hơn. nồng độ chất mang của tinh thể SiC loại P. Phương pháp PVT có nhiệt độ cao, thông số loại P dễ bay hơi.

Tương tự, phương pháp pha lỏng cũng gặp một số vấn đề khó khăn như thăng hoa chất trợ dung ở nhiệt độ cao, kiểm soát nồng độ tạp chất trong tinh thể đang phát triển, bọc chất trợ dung, hình thành tinh thể nổi, các ion kim loại dư trong đồng dung môi và tỷ lệ của C:Si phải được kiểm soát chặt chẽ theo tỷ lệ 1:1 và những khó khăn khác.