Mi az a folyadékfázisú epitaxia?

A folyadékfázisú epitaxia (LPE) egy módszer félvezető kristályrétegek növesztésére az olvadékból szilárd hordozókon.

A SiC egyedi tulajdonságai kihívást jelentenek az egykristályok termesztésében. A félvezetőiparban használt hagyományos növesztési módszerek, mint például az egyenes húzásos módszer és a leszálló tégelyes módszer nem alkalmazhatók, mivel atmoszférikus nyomáson nincs Si:C=1:1 folyadékfázis. A növekedési folyamathoz 105 atm-nél nagyobb nyomásra és 3200 °C-nál magasabb hőmérsékletre van szükség ahhoz, hogy az Si:C=1:1 sztöchiometrikus arányt elérjük az oldatban, az elméleti számítások szerint.

A folyadékfázisú módszer közelebb áll a termodinamikai egyensúlyi feltételekhez, és jobb minőségű SiC kristályokat képes növeszteni.

A hőmérséklet magasabb a tégely falánál, és alacsonyabb a magkristálynál. A növekedési folyamat során a grafittégely C-forrást biztosít a kristálynövekedéshez.

1. A tégely falánál a magas hőmérséklet a C nagy oldhatóságát eredményezi, ami gyors oldódáshoz vezet. Ez C-tel telített oldat képződéséhez vezet a tégely falán jelentős C-oldódás révén.

2. A jelentős mennyiségű oldott C-t tartalmazó oldatot a segédoldat konvekciós áramai a magkristály alja felé szállítják. Az oltókristály alacsonyabb hőmérséklete a C-oldhatóság csökkenésének felel meg, ami C-tel telített oldat képződéséhez vezet az alacsony hőmérsékletű végén.

3. Amikor a túltelített C egyesül a SiC-vel a segédoldatban, a SiC kristályok epitaxiálisan nőnek a magkristályon. Ahogy a túltelített C kicsapódik, a konvekciós oldat visszatér a tégely falának magas hőmérsékletű végéhez, feloldja a C-t és telített oldatot képez.

Ez a folyamat többször megismétlődik, ami végül a kész SiC kristályok növekedéséhez vezet.