碳化硅單晶微管缺陷的表征及分布規(guī)律研究.pdf

1、碳化硅作為最新的第三代半導(dǎo)體材料，具有耐高溫、高熱導(dǎo)率、高擊穿電壓等優(yōu)異特性，碳化硅器件可以在極端條件下工作。本文介紹了碳化硅單晶的生長(zhǎng)過(guò)程及其性質(zhì)，尤其對(duì)影響碳化硅單晶品質(zhì)的各種缺陷做了詳細(xì)的說(shuō)明。微管缺陷作為對(duì)碳化硅單晶電性能影響最大的缺陷是本文研究的重點(diǎn)，同時(shí)對(duì)其他缺陷進(jìn)行表征。 本文用拉曼光譜儀、X射線雙晶衍射儀以及體式顯微鏡對(duì)升華法生長(zhǎng)的6H-SiC單晶的晶型、品質(zhì)及SiC單晶中的微管缺陷進(jìn)行表征從而確定碳化硅單晶的晶

2、型，品質(zhì)以及缺陷的種類，同時(shí)觀察到微管的分裂和空洞缺陷，并提出它們的形成機(jī)理。用光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)碳化硅單晶腐蝕前的微管數(shù)和腐蝕后的腐蝕坑數(shù)目大致是一樣的，證明了可以用光學(xué)顯微鏡對(duì)晶片上的微管密度進(jìn)行觀察計(jì)數(shù)。對(duì)數(shù)個(gè)2英寸的碳化硅晶片用不同的視場(chǎng)大小及不同的取點(diǎn)方式計(jì)算晶片上的碳化硅微管密度，發(fā)現(xiàn)微管密度的分布基本上是環(huán)狀分布，視場(chǎng)面積和取點(diǎn)數(shù)同時(shí)會(huì)影響計(jì)數(shù)的偏差，實(shí)驗(yàn)證明用平均分布取點(diǎn)可以獲得較精確的微管數(shù)目。在對(duì)同一碳化硅單晶片上的

3、微管孔徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)微管孔徑介于0.7μm到15.4μm之間，分布類似高斯分布，微管數(shù)目最大值出現(xiàn)在3μm到3.5μm之間。 目前，碳化硅的研究仍然處于起步階段，尤其是對(duì)缺陷的表征、形成機(jī)理和分布都沒(méi)有深入的研究。對(duì)于微管的分裂和空洞形成機(jī)理仍需要進(jìn)一步的理論分析和試驗(yàn)研究。對(duì)于微管密度分布的數(shù)據(jù)仍然很少，需要在不同晶面的碳化硅晶片上進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)，微管的孔徑分布方面的研究還很少，還沒(méi)有上升到理論階段，因此對(duì)碳化硅單晶微管特性還