लिक्विड फेज एपिटॅक्सी म्हणजे काय?

लिक्विड-फेज एपिटॅक्सी (एलपीई) ही घन सब्सट्रेट्सवरील वितळण्यापासून अर्धसंवाहक क्रिस्टल थर वाढवण्याची एक पद्धत आहे.

SiC चे अद्वितीय गुणधर्म सिंगल क्रिस्टल्स वाढवणे आव्हानात्मक बनवतात. सेमीकंडक्टर उद्योगात वापरल्या जाणार्‍या पारंपारिक वाढ पद्धती, जसे की सरळ खेचण्याची पद्धत आणि उतरत्या क्रुसिबल पद्धती, वातावरणाच्या दाबावर Si:C=1:1 द्रव अवस्थेच्या अनुपस्थितीमुळे लागू होऊ शकत नाहीत. सैद्धांतिक गणनेनुसार वाढीच्या प्रक्रियेसाठी सोल्युशनमध्ये Si:C=1:1 चे स्टोइचिओमेट्रिक गुणोत्तर प्राप्त करण्यासाठी 105 atm पेक्षा जास्त दाब आणि 3200°C पेक्षा जास्त तापमान आवश्यक आहे.

लिक्विड फेज पद्धत थर्मोडायनामिक समतोल स्थितीच्या जवळ आहे आणि चांगल्या गुणवत्तेसह SiC क्रिस्टल्स वाढविण्यास सक्षम आहे.

क्रूसिबल भिंतीजवळ तापमान जास्त असते आणि सीड क्रिस्टलवर कमी असते. वाढीच्या प्रक्रियेदरम्यान, ग्रेफाइट क्रुसिबल क्रिस्टल वाढीसाठी C स्त्रोत प्रदान करते.

1. क्रूसिबल भिंतीवरील उच्च तापमानाचा परिणाम C च्या उच्च विद्राव्यतेमध्ये होतो, ज्यामुळे जलद विरघळते. यामुळे महत्त्वपूर्ण C विघटन करून क्रूसिबल भिंतीवर C संतृप्त द्रावण तयार होते.

2. मोठ्या प्रमाणात विरघळलेले C असलेले द्रावण सहाय्यक द्रावणाच्या संवहन प्रवाहांद्वारे सीड क्रिस्टलच्या तळाशी नेले जाते. सीड क्रिस्टलचे कमी तापमान C विद्राव्यता कमी होण्याशी संबंधित आहे, ज्यामुळे कमी-तापमानाच्या शेवटी C-संतृप्त द्रावण तयार होते.

3. जेव्हा सुपरसॅच्युरेटेड C सहाय्यक द्रावणात Si सह एकत्रित होते, तेव्हा SiC क्रिस्टल्स सीड क्रिस्टलवर एपिटॅक्सली वाढतात. जसजसे सुपरसॅच्युरेटेड सी अवक्षेपित होते, संवहन असलेले द्रावण क्रूसिबल भिंतीच्या उच्च-तापमानाच्या टोकाकडे परत येते, सी विरघळते आणि एक संतृप्त द्रावण तयार करते.

ही प्रक्रिया अनेक वेळा पुनरावृत्ती होते, ज्यामुळे शेवटी तयार SiC क्रिस्टल्सची वाढ होते.