Varför välja vätskefas epitaximetod?

SiC:s unika egenskaper gör det utmanande att odla enkristaller. De konventionella tillväxtmetoderna som används inom halvledarindustrin, såsom metoden med rak dragning och metoden med fallande degel, kan inte tillämpas på grund av frånvaron av en Si:C=1:1 vätskefas vid atmosfärstryck. Tillväxtprocessen kräver ett tryck högre än 105 atm och en temperatur högre än 3200°C för att uppnå ett stökiometriskt förhållande av Si:C=1:1 i lösningen, enligt teoretiska beräkningar.

Jämfört med PVT-metoden har vätskefasmetoden för att odla SiC följande fördelar:

1. låg dislokationstäthet. problemet med dislokationer i SiC-substrat har varit nyckeln till att begränsa prestanda hos SiC-enheter. Penetrerande dislokationer och mikrotubuli i substratet överförs till den epitaxiella tillväxten, vilket ökar enhetens läckström och minskar blockeringsspänningen och det elektriska fältet genombrott. Å ena sidan kan vätskefas-tillväxtmetoden avsevärt minska tillväxttemperaturen, minska dislokationer orsakade av termisk stress under nedkylning från högtemperaturtillståndet och effektivt hämma genereringen av dislokationer under tillväxtprocessen. Å andra sidan kan tillväxtprocessen i vätskefas realisera omvandlingen mellan olika dislokationer, Threading Screw Dislocation (TSD) eller Threading Edge Dislocation (TED) omvandlas till staplingsfel (SF) under tillväxtprocessen, vilket ändrar utbredningsriktningen , och slutligen urladdats i skiktfelet. Utbredningsriktningen ändras och släpps slutligen ut till utsidan av kristallen, vilket inser minskningen av dislokationstätheten i den växande kristallen. Således kan högkvalitativa SiC-kristaller utan mikrotubuli och låg dislokationsdensitet erhållas för att förbättra prestandan hos SiC-baserade enheter.

2. Det är lätt att realisera större substrat. PVT-metoden, på grund av den tvärgående temperaturen är svår att kontrollera, samtidigt är gasfastillståndet i tvärsnittet svårt att bilda en stabil temperaturfördelning, ju större diameter, desto längre gjutningstiden, desto svårare att kontrollera är såväl kostnaden som tidsåtgången stor. Vätskefasmetoden möjliggör relativt enkel diameterexpansion genom axelfrigöringstekniken, vilket hjälper till att snabbt erhålla större substrat.

3. Kristaller av P-typ kan framställas. Vätskefasmetoden på grund av det höga tillväxttrycket, temperaturen är relativt låg, och under förhållanden med Al är det inte lätt att förånga och förlora, vätskefasmetoden med flusslösning med tillsats av Al kan vara lättare att få en hög bärarkoncentration av SiC-kristaller av P-typ. PVT-metoden är hög i temperatur, parametern av P-typ är lätt att förånga.

På liknande sätt möter vätskefasmetoden också vissa svåra problem, såsom sublimering av flussmedel vid höga temperaturer, kontroll av föroreningskoncentrationen i den växande kristallen, flussomslag, flytande kristallbildning, kvarvarande metalljoner i hjälplösningsmedlet och förhållandet av C: Si måste kontrolleras strikt vid 1:1, och andra svårigheter.