Pourquoi choisir la méthode d’épitaxie en phase liquide ?

Les propriétés uniques du SiC rendent difficile la croissance de monocristaux. Les méthodes de croissance conventionnelles utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs, telles que la méthode de tirage droit et la méthode du creuset descendant, ne peuvent pas être appliquées en raison de l'absence de phase liquide Si:C=1:1 à pression atmosphérique. Le processus de croissance nécessite une pression supérieure à 105 atm et une température supérieure à 3 200 °C pour atteindre un rapport stoechiométrique de Si:C=1:1 dans la solution, selon les calculs théoriques.

Par rapport à la méthode PVT, la méthode en phase liquide pour la croissance du SiC présente les avantages suivants :

1. faible densité de dislocation. le problème des dislocations dans les substrats SiC a été la clé pour limiter les performances des dispositifs SiC. Les dislocations pénétrantes et les microtubules dans le substrat sont transférés à la croissance épitaxiale, augmentant le courant de fuite du dispositif et réduisant la tension de blocage et le champ électrique de claquage. D'une part, la méthode de croissance en phase liquide peut réduire considérablement la température de croissance, réduire les dislocations provoquées par le stress thermique lors du refroidissement à partir d'un état de température élevée et inhiber efficacement la génération de dislocations pendant le processus de croissance. D'autre part, le processus de croissance en phase liquide peut réaliser la conversion entre différentes luxations, la dislocation de vis filetée (TSD) ou la dislocation de bord fileté (TED) se transforme en défaut d'empilement (SF) pendant le processus de croissance, changeant la direction de propagation. , et finalement déchargé dans la faille de couche. La direction de propagation est modifiée et finalement déchargée vers l'extérieur du cristal, réalisant ainsi une diminution de la densité de dislocation dans le cristal en croissance. Ainsi, des cristaux SiC de haute qualité sans microtubules et avec une faible densité de dislocation peuvent être obtenus pour améliorer les performances des dispositifs à base de SiC.

2. Il est facile de réaliser un substrat de plus grande taille. Méthode PVT, en raison de la température transversale est difficile à contrôler, en même temps, l'état de la phase gazeuse dans la section transversale est difficile à former une distribution de température stable, plus le diamètre est grand, plus le temps de moulage est long, plus il est difficile à contrôler, le coût ainsi que la consommation de temps sont importants. La méthode en phase liquide permet une expansion du diamètre relativement simple grâce à la technique de libération de l'épaulement, ce qui permet d'obtenir rapidement des substrats plus grands.

3. Des cristaux de type P peuvent être préparés. Méthode en phase liquide en raison de la pression de croissance élevée, la température est relativement basse et dans les conditions de l'Al, il n'est pas facile de se volatiliser et de se perdre. La méthode en phase liquide utilisant une solution de flux avec l'ajout d'Al peut être plus facile à obtenir une valeur élevée. concentration de porteurs de cristaux SiC de type P. La méthode PVT est à température élevée, le paramètre de type P est facile à volatiliser.

De même, la méthode en phase liquide est également confrontée à des problèmes difficiles, tels que la sublimation du flux à haute température, le contrôle de la concentration d'impuretés dans le cristal en croissance, l'enveloppement du flux, la formation de cristaux flottants, les ions métalliques résiduels dans le co-solvant et le rapport de C : Si doit être strictement contrôlé à 1 : 1, et d'autres difficultés.