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過程及其性質(zhì)，尤其對影響碳化硅單晶品質(zhì)的各種缺陷做了詳細(xì)的說明。微管缺陷作為對碳化硅單晶電性能影響最大的缺陷是本文研究的重點(diǎn)，同時對其他缺陷進(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升華法生長的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)顯微鏡對晶片上的微管密度進(jìn)行觀察計(jì)數(shù)。對數(shù)個2英寸的碳化硅晶片用不同的視場大小及不同的取點(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，視場面積和取點(diǎn)數(shù)同時會影響計(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，尤其是對缺陷的表征、形成機(jī)理和分布都沒有深入的研究。對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，還沒有上升到理論階段，因此對碳化硅單晶微管特性還