Ce este epitaxia în fază lichidă?

Epitaxia în fază lichidă (LPE) este o metodă de creștere a straturilor de cristale semiconductoare din topitură pe substraturi solide.

Proprietățile unice ale SiC fac să fie dificilă creșterea monocristalelor. Metodele convenționale de creștere utilizate în industria semiconductoarelor, cum ar fi metoda de tragere dreaptă și metoda creuzetului descendent, nu pot fi aplicate din cauza absenței unei faze lichide Si:C=1:1 la presiunea atmosferică. Procesul de creștere necesită o presiune mai mare de 105 atm și o temperatură mai mare de 3200°C pentru a obține un raport stoichiometric de Si:C=1:1 în soluție, conform calculelor teoretice.

Metoda în fază lichidă este mai aproape de condițiile de echilibru termodinamic și este capabilă să crească cristale de SiC cu o calitate mai bună.

Temperatura este mai mare în apropierea peretelui creuzetului și mai scăzută la cristalul sămânță. În timpul procesului de creștere, creuzetul de grafit oferă o sursă de C pentru creșterea cristalelor.

1. Temperatura ridicată la peretele creuzetului are ca rezultat o solubilitate ridicată a C, ceea ce duce la o dizolvare rapidă. Aceasta duce la formarea unei soluții saturate de C la peretele creuzetului prin dizolvare semnificativă a C.

2. Soluția cu o cantitate considerabilă de C dizolvat este transportată spre fundul cristalului sămânță de către curenții de convecție ai soluției auxiliare. Temperatura mai scăzută a cristalului sămânță corespunde unei scăderi a solubilității C, ducând la formarea unei soluții saturate de C la capătul de temperatură scăzută.

3. Când C suprasaturat se combină cu Si din soluția auxiliară, cristalele de SiC cresc epitaxial pe cristalul sămânță. Pe măsură ce C suprasaturat precipită, soluția cu convecție revine la capătul de temperatură înaltă al peretelui creuzetului, dizolvând C și formând o soluție saturată.

Acest proces se repetă de mai multe ori, ducând în cele din urmă la creșterea cristalelor de SiC finite.