Mikä on nestefaasiepitaksia?

Liquid-phase epitaxy (LPE) on menetelmä puolijohdekidekerrosten kasvattamiseksi sulatuksesta kiinteille substraateille.

SiC:n ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät yksittäisten kiteiden kasvattamisesta haastavaa. Puolijohdeteollisuudessa käytettyjä tavanomaisia ​​kasvatusmenetelmiä, kuten suoravetomenetelmää ja laskeutuvaa upokasmenetelmää, ei voida soveltaa, koska Si:C=1:1 nestefaasia ei ole ilmakehän paineessa. Kasvuprosessi vaatii yli 105 atm:n paineen ja yli 3200 °C:n lämpötilan stoikiometrisen suhteen Si:C=1:1 saavuttamiseksi liuoksessa teoreettisten laskelmien mukaan.

Nestefaasimenetelmä on lähempänä termodynaamisia tasapainoolosuhteita ja pystyy kasvattamaan parempilaatuisia SiC-kiteitä.

Lämpötila on korkeampi upokkaan seinämän lähellä ja matalampi siemenkiteessä. Kasvuprosessin aikana grafiittiupokas tarjoaa C-lähteen kiteiden kasvulle.

1. Upokkaan seinämän korkea lämpötila johtaa C:n korkeaan liukoisuuteen, mikä johtaa nopeaan liukenemiseen. Tämä johtaa C-kylläisen liuoksen muodostumiseen upokkaan seinämään merkittävän C:n liukenemisen kautta.

2. Liuos, jossa on huomattava määrä liuennutta C:tä, kuljetetaan apuliuoksen konvektiovirroilla kohti siemenkiteen pohjaa. Siemenkiteen alempi lämpötila vastaa C-liukoisuuden laskua, mikä johtaa C-kylläisen liuoksen muodostumiseen matalan lämpötilan päässä.

3. Kun ylikyllästynyt C yhdistyy apuliuoksessa olevan Si:n kanssa, SiC-kiteet kasvavat epitaksiaalisesti siemenkiteen päällä. Kun ylikyllästynyt C saostuu, konvektioliuos palaa upokkaan seinämän korkean lämpötilan päähän, liuottaen C:n ja muodostaen kylläisen liuoksen.

Tämä prosessi toistuu useita kertoja, mikä lopulta johtaa valmiiden piikarbidikiteiden kasvuun.