零偏4H-SiC襯底上同質外延生長和表征技術研究.pdf

1、通過同質外延生長獲得高質量SiC外延層是制造SiC器件的關鍵步驟。目前，(0001)面沿<1120>方向偏離8°的4H-SiC襯底常被用于4H-SiC的同質外延生長，在避免了3C-SiC多型形成的同時也產生了一些問題：隨著SiC晶錠直徑的增大，從軸向生長的晶錠上偏離軸向切割會使材料的浪費現(xiàn)象更加嚴重，大大增加了生產成本；襯底中的基面位錯會向外延層中繁殖，基面位錯對SiC雙極器件的性能有嚴重影響。本文主要研究了零偏4H-SiC襯底上的同質

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

3、C多型，其余區(qū)域為4H-SiC，4H-S1C占整個外延表面積的99％以上。AFM測得樣品中心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射線衍射儀對外延薄膜進行了雙晶搖擺曲線測試，其衍射峰半高寬(FWMH)為58.3arcsec，說明外延層結晶完整性較好。汞探針C-V法測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一步降低。最后，使用熔融KOH腐蝕對外延層中的結構缺陷進行了檢