4H-SiC同質(zhì)外延材料中缺陷研究.pdf

1、4H-SiC材料具有許多優(yōu)于硅材料的優(yōu)良性質(zhì)，已成為國際上新材料、微電子和光電子領(lǐng)域研究的熱點。本文對同質(zhì)外延生長的4H-SiC材料中的缺陷進行研究。主要研究4H-SiC外延材料中存在的兩種缺陷的形成機理，以及襯底處理工藝和生長工藝對這些缺陷的影響。 首先，本文介紹了SiC材料的晶體結(jié)構(gòu)，以及晶體結(jié)構(gòu)與缺陷之間的關(guān)系。詳細介紹了SiC外延材料中兩種類型的缺陷，一種是形貌缺陷，另一種是結(jié)構(gòu)缺陷；介紹了這些缺陷的起源、特性和對器件的

2、影響。本文還介紹了缺陷表征的方法，主要介紹了原子力顯微鏡、光致發(fā)光光譜、電子透射電鏡、X射線衍射和拉曼散射等表征方法。 其次，本文對4H-SiC外延材料的表面進行了研究。分析了VP508設(shè)備生長出的外延材料的表面形貌，分析結(jié)果表明外延材料的表面質(zhì)量非常好，表面光滑如鏡。本文還研究了胡蘿卜型和彗星型形貌缺陷的表面形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形成機理以及對SiC器件的影響。同時，也研究了襯底處理工藝和生長工藝，如氫氣刻蝕、生長溫度、生長壓強和氣

3、體流速等對外延材料表面形貌的影響。 再次，本文對4H-SiC外延材料的結(jié)構(gòu)缺陷進行了研究。對外延材料中存在的位錯和層錯等結(jié)構(gòu)缺陷進行了詳細的研究。介紹了基本的位錯理論。研究了基面位錯的形成機理，基面位錯向螺紋型刃型位錯的轉(zhuǎn)化。研究了不同摻雜類型的外延材料中基面位錯出現(xiàn)異同的機理。分析了生長工藝，如生長溫度、碳硅比和氣體流速等對基面位錯的影響。研究了6H-SiC向4H-SiC轉(zhuǎn)化過程中螺紋型螺旋位錯和刃型位錯的行為，分析了這些行為