Epitaxy เฟสของเหลวคืออะไร?

Epitaxy เฟสของเหลว (LPE) เป็นวิธีการปลูกชั้นคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์จากการหลอมบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง

คุณสมบัติเฉพาะตัวของ SiC ทำให้การปลูกผลึกเดี่ยวเป็นเรื่องที่ท้าทาย วิธีการเติบโตแบบเดิมๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เช่น วิธีการดึงตรงและวิธีใส่ตัวอย่างจากมากไปหาน้อย ไม่สามารถนำมาใช้ได้เนื่องจากไม่มีเฟสของเหลว Si:C=1:1 ที่ความดันบรรยากาศ กระบวนการเจริญเติบโตต้องใช้ความดันมากกว่า 105 atm และอุณหภูมิสูงกว่า 3200°C เพื่อให้ได้อัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ของ Si:C=1:1 ในสารละลาย ตามการคำนวณทางทฤษฎี

วิธีเฟสของเหลวอยู่ใกล้กับสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า และสามารถขยายผลึก SiC ให้มีคุณภาพดียิ่งขึ้นได้

อุณหภูมิจะสูงขึ้นใกล้กับผนังเบ้าหลอมและลดลงที่ผลึกเมล็ด ในระหว่างกระบวนการเติบโต ถ้วยใส่ตัวอย่างกราไฟท์จะให้แหล่ง C สำหรับการเจริญเติบโตของผลึก

1. อุณหภูมิที่สูงที่ผนังเบ้าหลอมส่งผลให้ C มีความสามารถในการละลายสูง ทำให้เกิดการละลายอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของสารละลายอิ่มตัว C ที่ผนังถ้วยใส่ตัวอย่างผ่านการละลาย C ที่มีนัยสำคัญ

2. สารละลายที่มี C ละลายในปริมาณมากจะถูกส่งไปที่ก้นผลึกของเมล็ดโดยกระแสการพาความร้อนของสารละลายเสริม อุณหภูมิที่ต่ำกว่าของผลึกเมล็ดสอดคล้องกับความสามารถในการละลายของ C ที่ลดลง ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของสารละลายอิ่มตัวของ C ที่ปลายอุณหภูมิต่ำ

3. เมื่อ C อิ่มตัวยวดยิ่งรวมกับ Si ในสารละลายเสริม ผลึก SiC จะเติบโตแบบ epitaxisly บนผลึกเมล็ด ในขณะที่ C อิ่มตัวยวดยิ่งตกตะกอน สารละลายที่มีการพาความร้อนจะกลับไปที่ปลายที่มีอุณหภูมิสูงของผนังเบ้าหลอม ละลาย C และเกิดเป็นสารละลายอิ่มตัว

กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำหลายครั้ง ในที่สุดก็นำไปสู่การเติบโตของผลึก SiC ที่เสร็จแล้ว