碳化硅单晶微管缺陷的表征及分布规律研究

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1、摘要碳化硅作为最新的第三代半导体材料，具有耐高温、高热导率、高击穿电压等优异特性，碳化硅器件可以在极端条件下工作。本文介绍了碳化硅单晶的生长过程及其性质，尤其对影响碳化硅单晶品质的各种缺陷做了详细的说明。微管缺陷作为对碳化硅单晶电性能影响最大的缺陷是本文研究的重点，同时对其他缺陷进行表征。本文用拉曼光谱仪、X射线双晶衍射仪以及体式显微镜对升华法生长的6H．SiC单晶的晶型、品质及SiC单晶中的微管缺陷进行表征从而确定碳化硅单晶的晶型，品质以及缺陷的种类，同时观察到微管的分裂和空洞缺陷，并提出它们的形成机理。用光学显微镜观察发现碳化硅单晶腐蚀前的微管数和腐蚀后的腐蚀坑数目大

2、致是一样的，证明了可以用光学显微镜对晶片上的微管密度进行观察计数。对数个2英寸的碳化硅晶片用不同的视场大小及不同的取点方式计算晶片上的碳化硅微管密度，发现微管密度的分布基本上是环状分布，视场面积和取点数同时会影响计数的偏差，实验证明用平均分布取点可以获得较精确的微管数目。在对同一碳化硅单晶片上的微管孔径进行统计后发现微管孔径介于0．7lam到15．41．tm之间，分布类似高斯分布，微管数目最大值出现在3pm到3．51．tm之间。目前，碳化硅的研究仍然处于起步阶段，尤其是对缺陷的表征、形成机理和分布都没有深入的研究。对于微管的分裂和空洞形成机理仍需要进一步的理论分析和试验研

3、究。对于微管密度分布的数据仍然很少，需要在不同晶面的碳化硅晶片上进行全面统计，微管的孔径分布方面的研究还很少，还没有上升到理论阶段，因此对碳化硅单晶微管特性还有很多研究工作要做。关键词碳化硅单晶微管分布腐蚀摘要AbstractSiliconcarbideasthethirderasemiconductorhasexcellentpropertiessuchashighpower,hightemperature，highbreakdownvoltage．ThedevicesmadeofSiliconcarbidecouldbeusedinextremecondition．T

4、hegrowthprocessandpropertiesofsiliconcarbideweredisscussedinthispaper,especiallythedefectswhichaffectthequalityofSiCbulk．MicropipeWasconsideredtobethemostseriousdefectwhichWasthemostimportanceinthisresearch．RamanspectroscopyappliedtoidentifypolytypeinSiCsinglecrystalgrownbytheseededsublim

5、ationtechniqueandtherockingcurvesofseveralspecimensmeasuredbvDCⅪtDdiffractometryandthemicropipeobservedinopticalmicroscopyandSEMwereusedtodeterminethepolytypeandqualityofthewaferaswellasdefectscategories．Thesplittingofmicropipeandtheformationofhexagonalvoidswereobservedtopartlyspeculateth

6、eirformationmechanism．ThenumberofmpsbeforeetchingWasapproximatelythesameasthatafteretchingobservedusingopticalmicroscopythatdemonstratedopticalmicroscopycouldbeusedtoobservenearlyalltllemicropipeswithoutetching．TheexperimentWasdesignedwithdifferentobservationregionandpointselectionmethodi

7、nseveral2．inchSiCwaferstocalculatethemicropipedensityerrorbetweenrealityvalueandcalculationvalue．TheresultrevealedthemicropipedistributedalongannularityandtheobservationareaandthenumberofpointsselectedalSOaffectedresults．UnifortuitypointselectionWasusedtocalculatemi