لماذا تختار طريقة الطور السائل؟

الخصائص الفريدة لـ SiC تجعل من الصعب زراعة بلورات مفردة. لا يمكن تطبيق طرق النمو التقليدية المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات، مثل طريقة السحب المستقيم وطريقة البوتقة الهابطة، بسبب عدم وجود طور سائل Si:C=1:1 عند الضغط الجوي. تتطلب عملية النمو ضغطًا أكبر من 105 ضغط جوي ودرجة حرارة أعلى من 3200 درجة مئوية لتحقيق نسبة متكافئة Si:C=1:1 في المحلول، وفقًا للحسابات النظرية.

بالمقارنة مع طريقة PVT، فإن طريقة الطور السائل لتنمية SiC لها المزايا التالية:

1. كثافة خلع منخفضة. كانت مشكلة الاضطرابات في ركائز SiC هي المفتاح لتقييد أداء أجهزة SiC. يتم نقل الخلوع المخترقة والأنابيب الدقيقة الموجودة في الركيزة إلى النمو الفوقي، مما يزيد من تيار التسرب للجهاز ويقلل جهد الحجب والمجال الكهربائي المعطل. من ناحية، يمكن أن تقلل طريقة نمو الطور السائل بشكل كبير من درجة حرارة النمو، وتقلل من الاضطرابات الناجمة عن الإجهاد الحراري أثناء التبريد من حالة درجة الحرارة المرتفعة، وتمنع بشكل فعال توليد الاضطرابات أثناء عملية النمو. من ناحية أخرى، يمكن لعملية نمو الطور السائل أن تحقق التحويل بين عمليات الخلع المختلفة، حيث يتم تحويل خلع المسمار اللولبي (TSD) أو خلع حافة الخيط (TED) إلى خطأ تراص (SF) أثناء عملية النمو، مما يؤدي إلى تغيير اتجاه الانتشار ، وأخيراً تم تفريغها في خطأ الطبقة. يتم تغيير اتجاه الانتشار وتفريغه أخيرًا إلى خارج البلورة، مما يحقق انخفاض كثافة الخلع في البلورة المتنامية. وبالتالي، يمكن الحصول على بلورات SiC عالية الجودة بدون أنابيب دقيقة وكثافة خلع منخفضة لتحسين أداء الأجهزة المعتمدة على SiC.

2. من السهل تحقيق الركيزة ذات الحجم الأكبر. طريقة PVT، بسبب صعوبة التحكم في درجة الحرارة العرضية، في نفس الوقت، من الصعب تشكيل حالة الطور الغازي في المقطع العرضي لتوزيع مستقر لدرجة الحرارة، كلما زاد القطر، كلما زاد وقت التشكيل، كلما كان الأمر أكثر صعوبة. للتحكم، التكلفة وكذلك استهلاك الوقت كبير. تسمح طريقة الطور السائل بتوسيع القطر بشكل بسيط نسبيًا من خلال تقنية تحرير الكتف، مما يساعد في الحصول على ركائز أكبر بسرعة.

3. يمكن تحضير بلورات من النوع P. طريقة الطور السائل بسبب ضغط النمو المرتفع، تكون درجة الحرارة منخفضة نسبيًا، وفي ظل ظروف Al ليس من السهل أن تتطاير وتفقد، طريقة الطور السائل باستخدام محلول التدفق مع إضافة Al يمكن أن يكون من الأسهل الحصول على درجة حرارة عالية تركيز الناقل لبلورات P-type SiC. طريقة PVT مرتفعة في درجة الحرارة، ومعلمة النوع P سهلة التطاير.

وبالمثل، تواجه طريقة الطور السائل أيضًا بعض المشكلات الصعبة، مثل تسامي التدفق عند درجات حرارة عالية، والتحكم في تركيز الشوائب في البلورة النامية، والتفاف التدفق، وتكوين البلورة العائمة، وأيونات المعادن المتبقية في المذيب المشترك، ونسبة of C: يجب التحكم بدقة في Si بنسبة 1:1، بالإضافة إلى صعوبات أخرى.