ทำไมต้องเลือกวิธี epitaxy เฟสของเหลว?

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

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธี PVT วิธีเฟสของเหลวสำหรับการปลูก SiC มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. ความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ต่ำ ปัญหาความคลาดเคลื่อนในวัสดุพิมพ์ SiC เป็นกุญแจสำคัญในการจำกัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ SiC การเคลื่อนตัวที่ทะลุทะลวงและไมโครทิวบูลในซับสเตรตจะถูกถ่ายโอนไปยังส่วนการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว ซึ่งจะเพิ่มกระแสรั่วไหลของอุปกรณ์ และลดแรงดันไฟฟ้าที่ปิดกั้นและสนามไฟฟ้าพังทลาย ประการหนึ่ง วิธีการเจริญเติบโตในระยะของเหลวสามารถลดอุณหภูมิการเติบโตได้อย่างมาก ลดการเคลื่อนตัวที่เกิดจากความเครียดจากความร้อนระหว่างการระบายความร้อนจากสภาวะอุณหภูมิสูง และยับยั้งการเกิดการเคลื่อนที่ในระหว่างกระบวนการเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน กระบวนการเจริญเติบโตของเฟสของเหลวสามารถรับรู้ถึงการแปลงระหว่างการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกัน การเคลื่อนตัวของสกรูเกลียว (TSD) หรือการเคลื่อนที่ของขอบเกลียว (TED) จะถูกเปลี่ยนเป็นความผิดปกติของการซ้อน (SF) ในระหว่างกระบวนการเติบโต โดยเปลี่ยนทิศทางการแพร่กระจาย และในที่สุดก็ถูกปล่อยลงสู่รอยเลื่อนของชั้น ทิศทางการแพร่กระจายมีการเปลี่ยนแปลงและในที่สุดก็ถูกปล่อยออกสู่ด้านนอกของคริสตัล ทำให้ความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ในผลึกที่กำลังเติบโตลดลง ดังนั้นจึงสามารถรับผลึก SiC คุณภาพสูงที่ไม่มีไมโครทูบูลและความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ต่ำได้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ใช้ SiC

2. ง่ายต่อการรับรู้ถึงวัสดุพิมพ์ที่มีขนาดใหญ่กว่า วิธี PVT เนื่องจากอุณหภูมิตามขวางนั้นควบคุมได้ยาก ในขณะเดียวกัน สถานะเฟสของก๊าซในหน้าตัดก็ยากที่จะสร้างการกระจายอุณหภูมิที่เสถียร ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่เท่าไร ระยะเวลาการปั้นก็จะยิ่งยากมากขึ้นเท่านั้น เพื่อควบคุมต้นทุนและการสิ้นเปลืองเวลาที่มีขนาดใหญ่ วิธีเฟสของเหลวช่วยให้สามารถขยายเส้นผ่านศูนย์กลางที่ค่อนข้างง่ายผ่านเทคนิคการปล่อยบ่า ซึ่งช่วยให้ได้ซับสเตรตที่ใหญ่ขึ้นอย่างรวดเร็ว

3. สามารถเตรียมคริสตัลชนิด P ได้ วิธีเฟสของเหลวเนื่องจากความดันการเติบโตสูง อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ และภายใต้เงื่อนไขของอัลนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะระเหยและสูญเสีย วิธีเฟสของเหลวโดยใช้สารละลายฟลักซ์ด้วยการเติมอัลจะทำให้ได้ค่าสูงได้ง่ายขึ้น ความเข้มข้นของพาหะของผลึก SiC ชนิด P วิธี PVT มีอุณหภูมิสูง พารามิเตอร์ประเภท P ระเหยง่าย

ในทำนองเดียวกัน วิธีเฟสของเหลวยังเผชิญกับปัญหาที่ยากลำบาก เช่น การระเหิดของฟลักซ์ที่อุณหภูมิสูง การควบคุมความเข้มข้นของสิ่งเจือปนในผลึกที่กำลังเติบโต การห่อตัวของฟลักซ์ การก่อตัวของผลึกที่ลอยอยู่ ไอออนของโลหะที่ตกค้างในตัวทำละลายร่วม และอัตราส่วน ของ C: Si จะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดที่ 1:1 และปัญหาอื่นๆ