Какво е епитаксия в течна фаза?

Течнофазовата епитаксия (LPE) е метод за отглеждане на полупроводникови кристални слоеве от стопилката върху твърди субстрати.

Уникалните свойства на SiC правят отглеждането на единични кристали предизвикателство. Конвенционалните методи за растеж, използвани в полупроводниковата индустрия, като метода на право издърпване и метода на низходящия тигел, не могат да бъдат приложени поради липсата на Si:C=1:1 течна фаза при атмосферно налягане. Процесът на растеж изисква налягане, по-високо от 105 atm, и температура, по-висока от 3200°C, за да се постигне стехиометрично съотношение на Si:C=1:1 в разтвора, според теоретичните изчисления.

Методът на течната фаза е по-близо до условията на термодинамично равновесие и е в състояние да отглежда кристали SiC с по-добро качество.

Температурата е по-висока близо до стената на тигела и по-ниска при зародишния кристал. По време на процеса на растеж графитният тигел осигурява източник на C за растеж на кристали.

1. Високата температура на стената на тигела води до висока разтворимост на C, което води до бързо разтваряне. Това води до образуването на наситен с С разтвор на стената на тигела чрез значително разтваряне на С.

2. Разтворът със значително количество разтворен C се транспортира към дъното на зародишния кристал чрез конвекционните потоци на спомагателния разтвор. По-ниската температура на зародишния кристал съответства на намаляване на разтворимостта на С, което води до образуването на наситен с С разтвор в края на ниската температура.

3. Когато свръхнаситеният C се комбинира със Si в спомагателния разтвор, кристалите SiC растат епитаксиално върху зародишния кристал. Тъй като свръхнаситеният C се утаява, разтворът с конвекция се връща към високотемпературния край на стената на тигела, разтваря C и образува наситен разтвор.

Този процес се повтаря многократно, като в крайна сметка води до растеж на готови кристали SiC.