零偏4H-SiC襯底上同質(zhì)外延生長(zhǎng)和表征技術(shù)研究.pdf

1、通過(guò)同質(zhì)外延生長(zhǎng)獲得高質(zhì)量SiC外延層是制造SiC器件的關(guān)鍵步驟。目前，(0001)面沿<1120>方向偏離8°的4H-SiC襯底常被用于4H-SiC的同質(zhì)外延生長(zhǎng)，在避免了3C-SiC多型形成的同時(shí)也產(chǎn)生了一些問(wèn)題：隨著SiC晶錠直徑的增大，從軸向生長(zhǎng)的晶錠上偏離軸向切割會(huì)使材料的浪費(fèi)現(xiàn)象更加嚴(yán)重，大大增加了生產(chǎn)成本；襯底中的基面位錯(cuò)會(huì)向外延層中繁殖，基面位錯(cuò)對(duì)SiC雙極器件的性能有嚴(yán)重影響。本文主要研究了零偏4H-SiC襯底上的同質(zhì)

2、外延生長(zhǎng)工藝和表征技術(shù)。
　　 本文使用水平熱壁CVD技術(shù)在3英寸(0001)Si面零偏4H-SiC襯底上生長(zhǎng)出了質(zhì)量良好的同質(zhì)外延層，并對(duì)其主要工藝參數(shù)和生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)前的原位刻蝕、初始生長(zhǎng)參數(shù)以及生長(zhǎng)溫度對(duì)于維持外延層晶型，避免3C-SiC多型的產(chǎn)生具有重要影響。
　　 在微分干涉顯微鏡下樣品外延表面呈臺(tái)階狀或丘狀突起，在邊緣區(qū)域存在少量三角形缺陷。通過(guò)Raman散射光譜判定三角形缺陷為3C-Si

3、C多型，其余區(qū)域?yàn)?H-SiC，4H-S1C占整個(gè)外延表面積的99％以上。AFM測(cè)得樣品中心5×5um區(qū)域的表面粗糙度(RMS)為0.484nm，表面起伏程度很小。借助X射線衍射儀對(duì)外延薄膜進(jìn)行了雙晶搖擺曲線測(cè)試，其衍射峰半高寬(FWMH)為58.3arcsec，說(shuō)明外延層結(jié)晶完整性較好。汞探針C-V法測(cè)得外延層的載流子濃度為1.17×1016cm-3，非有意摻雜濃度還有待進(jìn)一步降低。最后，使用熔融KOH腐蝕對(duì)外延層中的結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行了檢