Zakaj izbrati metodo epitaksije v tekoči fazi?

Zaradi edinstvenih lastnosti SiC je gojenje posameznih kristalov zahtevno. Običajnih metod rasti, ki se uporabljajo v industriji polprevodnikov, kot sta metoda ravnega vlečenja in metoda padajočega lončka, ni mogoče uporabiti zaradi odsotnosti tekoče faze Si:C=1:1 pri atmosferskem tlaku. Proces rasti zahteva tlak, višji od 105 atm, in temperaturo, višjo od 3200 °C, da se doseže stehiometrično razmerje Si:C=1:1 v raztopini, kot je razvidno iz teoretičnih izračunov.

V primerjavi z metodo PVT ima metoda tekoče faze za gojenje SiC naslednje prednosti:

1. low dislocation density. the problem of dislocations in SiC substrates has been the key to constrain the performance of SiC devices. Penetrating dislocations and microtubules in the substrate are transferred to the epitaxial growth, increasing the leakage current of the device and reducing the blocking voltage and breakdown electric field. On the one hand, the liquid-phase growth method can significantly reduce the growth temperature, reduce the dislocations caused by thermal stress during cooling down from the high-temperature state, and effectively inhibit the generation of dislocations during the growth process. On the other hand, the liquid-phase growth process can realize the conversion between different dislocations, the Threading Screw Dislocation (TSD) or Threading Edge Dislocation (TED) is transformed into stacking fault (SF) during the growth process, changing the propagation direction, and finally discharged into the layer fault. The propagation direction is changed and finally discharged to the outside of the crystal, realizing the decrease of dislocation density in the growing crystal. Thus, high-quality SiC crystals with no microtubules and low dislocation density can be obtained to improve the performance of SiC-based devices.

2. Preprosto je izdelati substrat večje velikosti. Metoda PVT je zaradi prečne temperature težko nadzorovana, hkrati pa je stanje plinske faze v prečnem prerezu težko oblikovati stabilno porazdelitev temperature, večji kot je premer, daljši je čas oblikovanja, težje je za nadzor sta tako strošek kot tudi poraba časa velika. Metoda tekoče faze omogoča razmeroma preprosto širjenje premera s tehniko sprostitve ramen, kar pomaga hitro pridobiti večje substrate.

3. Lahko se pripravijo kristali tipa P. Metoda tekoče faze zaradi visokega rastnega tlaka je temperatura relativno nizka in pod pogoji Al ni enostavno izhlapeti in izgubiti, metoda tekoče faze z uporabo raztopine fluksa z dodatkom Al pa lahko lažje pridobi visoko koncentracija nosilca kristalov SiC tipa P. Metoda PVT ima visoko temperaturo, parameter tipa P je enostavno izhlapeti.

Podobno se tudi metoda tekoče faze sooča z nekaterimi težavnimi težavami, kot so sublimacija fluksa pri visokih temperaturah, nadzor koncentracije nečistoč v rastočem kristalu, ovijanje fluksa, tvorba lebdečih kristalov, preostali kovinski ioni v sotopilu in razmerje C: Si mora biti strogo nadzorovan pri 1:1 in druge težave.