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《西安电子科技大学》 2008年
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基于多孔硅衬底的碳化硅APCVD生长研究

赵楠  
【摘要】: SiC是一种宽带隙半导体材料,具有带隙宽、临界击穿场强高、饱和电子漂移速度大等优点,是高温、高频、高功率半导体器件的首选材料,在微电子学领域具有广阔的应用前景。由于SiC的单晶制备技术较复杂,成本较高,所以采用在Si基片上异质外延生长SiC的方法成为了研究的热点。然而这一方法首要需要解决的是SiC与Si之间存在较大的晶格失配度(约20%)和热膨胀系数差异(8%)。因此,SiC在Si基片上的异质外延制备仍存在困难,还有很多问题需要研究解决。 本论文提出在多孔硅衬底上,采用常压化学气相淀积(APCVD)生长SiC薄膜的方法:首先通过双槽电化学腐蚀方法在待生长的Si基片上通过电化学腐蚀得到多孔硅结构作为缓冲层,其次再使用常规的APCVD方法在多孔硅结构上异质外延生长SiC。该方法的优点是利用了预处理的Si片表面的多孔结构来减小与SiC之间的晶格失配度,同时在APCVD生长过程中不用进行缓冲层的预生长,可以直接在多孔硅衬底上生长SiC薄膜。 论文首先分析了APCVD法生长SiC薄膜的物理和化学机理。对生长的样品,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及其附件能谱分析(EDS)对外延薄膜的结构性质进行了分析。侧重研究了源气体Si/C比和生长温度对SiC薄膜质量的影响,研究结果表明:SiC薄膜的晶粒尺寸随Si/C比的减小而增大。硅碳比较小时,C的过量将导致化合反应过快,从而导致薄膜表面形成缺陷和空洞,表面变得粗糙;当硅碳比较大时,Si的过量又会使薄膜晶粒尺寸和分布不均匀;只有适当的Si/C比可以得到晶粒取向一致性较好和表面较平整的SiC薄膜。SiC薄膜的晶粒取向的一致性随着温度的进一步升高而变好,晶粒尺寸增大,生长的薄膜从多晶形态向单晶形态转变。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN304.055

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