基于多孔硅襯底的碳化硅APCVD生長(zhǎng)研究.pdf

1、SiC是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有帶隙寬、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和電子漂移速度大等優(yōu)點(diǎn)，是高溫、高頻、高功率半導(dǎo)體器件的首選材料，在微電子學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于SiC的單晶制備技術(shù)較復(fù)雜，成本較高，所以采用在Si基片上異質(zhì)外延生長(zhǎng)SiC的方法成為了研究的熱點(diǎn)。然而這一方法首要需要解決的是SiC與Si之間存在較大的晶格失配度(約20％)和熱膨脹系數(shù)差異(8％)。因此，SiC在Si基片上的異質(zhì)外延制備仍存在困難，還有很多問(wèn)題需要研究解決

2、。 本論文提出在多孔硅襯底上，采用常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)生長(zhǎng)SiC薄膜的方法：首先通過(guò)雙槽電化學(xué)腐蝕方法在待生長(zhǎng)的Si基片上通過(guò)電化學(xué)腐蝕得到多孔硅結(jié)構(gòu)作為緩沖層，其次再使用常規(guī)的APCVD方法在多孔硅結(jié)構(gòu)上異質(zhì)外延生長(zhǎng)SiC。該方法的優(yōu)點(diǎn)是利用了預(yù)處理的Si片表面的多孔結(jié)構(gòu)來(lái)減小與SiC之間的晶格失配度，同時(shí)在A(yíng)PCVD生長(zhǎng)過(guò)程中不用進(jìn)行緩沖層的預(yù)生長(zhǎng)，可以直接在多孔硅襯底上生長(zhǎng)SiC薄膜。 論文首先分析了AP

3、CVD法生長(zhǎng)SiC薄膜的物理和化學(xué)機(jī)理。對(duì)生長(zhǎng)的樣品，采用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及其附件能譜分析(EDS)對(duì)外延薄膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行了分析。側(cè)重研究了源氣體Si/C比和生長(zhǎng)溫度對(duì)SiC薄膜質(zhì)量的影響，研究結(jié)果表明：SiC薄膜的晶粒尺寸隨Si/C比的減小而增大。硅碳比較小時(shí)，C的過(guò)量將導(dǎo)致化合反應(yīng)過(guò)快，從而導(dǎo)致薄膜表面形成缺陷和空洞，表面變得粗糙；當(dāng)硅碳比較大時(shí)，Si的過(guò)量又會(huì)使薄膜晶粒尺寸和分布不均勻；只有適當(dāng)?shù)?/p>