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《XRD法计算4H_SiC外延单晶中的位错密度》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷,第7期光谱学与光谱分析Vol30,No7,pp199519972010年7月SpectroscopyandSpectralAnalysisJuly,2010XRD法计算4HSiC外延单晶中的位错密度*贾仁需,张玉明,张义门,郭辉西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,陕西西安710071摘要对用X射线衍射法计算4HSiC外延中的位错密度方法进行了理论和实验研究。材料中的位错密度大于106cm-2会给材料位错密度的测试会带来一定的困难。首先从理论
2、上分析了位错密度对X射线衍射结果的影响,得出位错密度和峰宽FWHM展宽的关系。然后对4HSiC样品进行了X射线三轴晶2测试,采用不同晶面衍射峰,计算出样品的位错密度。分析了外延中位错产生的原因,并提出了相应的解决办法。关键词4HSiC,同质外延生长,X射线衍射,位错密度中图分类号:O6573文献标识码:ADOI:103964/jissn10000593(2010)07199503衬底生长前在1400高温,C3H8和H2混合气体的条件下引言进行表面刻蚀,消除抛光引起的表面划痕。硅烷(20mL!min-1)、丙烷(
3、10mL!min-1)和氮气(20mL!min-1)由高-14HSiC以其优异的物理特性和电学特性倍受世人的关纯氢气(80L!min)稀释并均匀混合进入密闭石英管反应注,如高的热传导率,高的击穿电场,高的饱和漂移速度和室,生长温度为1550,压强为104Pa。实验中样品的X高的抗辐照特性等。因此,其电子器件非常适合工作在高射线双晶衍射(XRD)测试在型号为X∀PertProMPD上进温,高频和大功率等特殊环境下[1,2]。体生长的单晶4HSiC行,射线源为CuK!,射线波长∀=0154056nm,电压40[3,4]存在缺陷较多,严重影响器
4、件的性能,必须在SiC表面kV,电流35mA。对样品(0004)面和(0008)面进行了3轴晶生长一层高质量的外延来满足器件制备的要求。由于外延和2方式扫描。衬底间存在晶格失配和晶向偏离,导致材料中存在密度比较高的位错,大大降低了材料的迁移率,对材料的电学特性,2结果和分析[5,6]特别是光电特性具有较大的影响。因此,确定材料的位错密度对于材料的生长具有重要的意义。4HSiC的(0004)面和(0008)面的三轴晶2扫描结果6-2如果材料中的位错密度大于10cm,就很难用传统的如图1和图2所示。其X射线Bragg衍射峰的半高宽分
5、别为腐蚀坑法进行测量;X射线形貌相受到其分辨率(约2m)的2052arcsec和3672arcsec,对应的Bragg角度分别为限制而无能为力。TEM(透射电子显微镜)的观察又具有很1768和3768。对于理想完整单晶体,X射线Bragg衍射大的区域局限性。本文提出一种位错密度的计算方法,根据峰的本征半高宽#0很小,而实际测试到的半高宽要比本征高分辨X射线衍射峰半高宽的变化,可以计算出SiC外延单半高宽大很多。影响其半高宽展宽的因素有很多,入射束发晶中的位错密度。散度#d、晶体中存在的缺陷#a和外延晶片翘曲#r等。实际测量的半高宽可
6、以表达为这些因素的平方和[7]#222221实验m=#0+#d+#a+#r(1)入射束发散度#d和外延晶片翘曲#r的加宽,主要取决本实验采用瑞典Epigress公司的VP508水平式低压热与样品的曲率半径和入射束的限束装置,对于高分辨X射线壁CVD系统,生长时衬底气浮旋转,以达到生长厚度的均衍射来说,以上的加快很小,可以忽略,因此对于我们测试匀。衬底为德国SiCrystalAG公司提供的Si面,偏离(0001)到的Bragg衍射峰的半高宽#m,可以近似的认为18-3面8的2寸n型4HSiC单晶,载流子浓度约为10cm。#m##a(
7、2)收稿日期:20090626,修订日期:20090928基金项目:国家自然科学基金项目(60876061)和西安应用材料基金项目(XAAM200607)资助作者简介:贾仁需,1981年生,西安电子科技大学微电子学院讲师email:rxjia@mail.xidian.edu.cn*通讯联系人email:zhangym@xidian.edu.cn1996光谱学与光谱分析第30卷对于三轴晶(000l)2扫描方式观察的衍射峰,其半长,L∃∃为生长方向位错的距离,∃in为生长方向
8、上的非均匀应高宽主要由位错加宽和横向晶粒尺寸(两个位错间的距离L)变。[8]加宽两部分组成,根据谢乐公式式(3)各部分
