Что такое жидкофазная эпитаксия?

Жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ) — это метод выращивания слоев полупроводниковых кристаллов из расплава на твердых подложках.

Уникальные свойства SiC затрудняют выращивание монокристаллов. Традиционные методы выращивания, используемые в полупроводниковой промышленности, такие как метод прямого вытягивания и метод нисходящего тигля, не могут быть применены из-за отсутствия жидкой фазы Si:C=1:1 при атмосферном давлении. Согласно теоретическим расчетам, процесс роста требует давления более 105 атм и температуры более 3200°C для достижения в растворе стехиометрического соотношения Si:C=1:1.

Жидкофазный метод ближе к условиям термодинамического равновесия и позволяет выращивать кристаллы SiC лучшего качества.

Температура выше у стенки тигля и ниже у затравочного кристалла. В процессе роста графитовый тигель является источником углерода для роста кристаллов.

1. Высокая температура у стенок тигля приводит к высокой растворимости C, что приводит к быстрому растворению. Это приводит к образованию насыщенного углеродом раствора у стенок тигля за счет значительного растворения углерода.

2. Раствор со значительным количеством растворенного углерода транспортируется к дну затравочного кристалла конвекционными потоками вспомогательного раствора. Более низкая температура затравочного кристалла соответствует уменьшению растворимости C, что приводит к образованию насыщенного C раствора на низкотемпературном конце.

3. Когда пересыщенный C соединяется с Si во вспомогательном растворе, кристаллы SiC растут эпитаксиально на затравочном кристалле. По мере выпадения пересыщенного углерода раствор с конвекцией возвращается к высокотемпературному концу стенки тигля, растворяя C и образуя насыщенный раствор.

Этот процесс повторяется несколько раз, что в конечном итоге приводит к росту готовых кристаллов SiC.