利用水平热壁CVD法生长的3C-SiC/Si的均匀性

利用新改进的水平低压热壁CVD设备,改变生长时的压力和H2流速,在50mm的Si(100)和(111)衬底上获得了3C-SiC外延膜,并对外延膜的结构均匀性、电学均匀性和厚度均匀性进行了分析.X射线衍射图中出现了强的3C-SiC的特征峰,其中3C-SiC的(200)和(111)峰的半高宽分别为0.41°和0.21°.3C-SiC外延膜方块电阻的均匀性最好可达2.15%.厚度均匀性可达±5.7%(σ/mean值).     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

多片垂直HWLPCVD系统生长的3C-SiC异质外延膜的研究

文章报道了利用我们自主研发的垂直多片HWLPCVD系统,在Si(100)衬底上获得的3C-SiC异质外延膜的最新结果。多片HWLPCVD系统最多可容纳3个直径为50mm的晶片,托盘可旋转。实验系统研究了3C-SiC外延膜的片内和片间均匀性,包括结晶质量,厚度和电学特性。片内厚度和方块电阻均匀性（标准差/平均值）最好可达3.40%和5.37%,片间厚度和方块电阻均匀性最好可达4.00%和4.24%。     

75mm 4°偏轴4H-SiC水平热壁式CVD外延生长

利用水平热壁式CVD外延生长技术,在75mm偏向1120方向4°的(0001)Si-面n型导电衬底上同质外延生长了4H-SiC薄膜.光学显微镜和原子力显微镜测试结果表明外延层表面存在三角形、胡萝卜状等典型的4°偏轴外延缺陷及普遍的台阶形貌.通过优化外延参数,片内浓度均匀性(σ/mean)和厚度均匀性分别达到4.37%和l.81%.     

75mm 4°偏轴4H-SiC水平热壁式CVD外延生长

利用水平热壁式CVD外延生长技术,在75mm偏向1120方向4°的(0001)Si-面n型导电衬底上同质外延生长了4H-SiC薄膜.光学显微镜和原子力显微镜测试结果表明外延层表面存在三角形、胡萝卜状等典型的4°偏轴外延缺陷及普遍的台阶形貌.通过优化外延参数,片内浓度均匀性(σ/mean)和厚度均匀性分别达到4.37%和l.81%.     

4H-SiC低压热壁CVD同质外延生长及特性

为了获得高质量4H-SiC外延材料,研制出一套水平式低压热壁CVD(LP-HWCVD)生长系统,在偏晶向的4H-SiC Si(0001)晶面衬底上,利用"台阶控制生长"技术进行了4H-SiC的同质外延生长,典型生长温度和压力分别为1500℃和1.3×103Pa,生长速率控制在1.0μm/h左右.采用Nomarski光学显微镜、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射、Raman散射以及低温光致发光测试技术,研究了4H-SiC的表面形貌、结构和光学特性以及用NH3作为n型掺杂剂的4H-SiC原位掺杂技术,并在此基础上获得了4H-SiC p-n结二极管以及它们在室温及400℃下的电致发光特性,实验结果表明4H-SiC在Si不能工作的高温环境下具有极大的应用潜力.     

4H-SiC低压热壁CVD同质外延生长及特性

为了获得高质量4H-SiC外延材料,研制出一套水平式低压热壁CVD(LP-HWCVD)生长系统,在偏晶向的4H-SiCSi(0001)晶面衬底上,利用“台阶控制生长”技术进行了4H-SiC的同质外延生长,典型生长温度和压力分别为1500℃和1.3e3Pa,生长速率控制在1.0μm/h左右.采用Nomarski光学显微镜、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射、Raman散射以及低温光致发光测试技术,研究了4H-SiC的表面形貌、结构和光学特性以及用NH3作为n型掺杂剂的4H-SiC原位掺杂技术,并在此基础上获得了4H-SiCp-n结二极管以及它们在室温及400℃下的电致发光特性,实验结果表明4H-SiC在Si     

热壁外延生长GaAs／Si薄膜质量研究

本文研究了用热壁外延（HWE）技术在Si衬底上不同工艺下生长的GaAs薄膜的拉曼（Raman)和荧光（PL）光谱。研究表明：在室温下,GaAs晶膜的Raman光谱的265cm^-1横声子（TO）峰和289cm^-1纵声子（LO）峰的峰值之比随晶膜质量的变化而逐渐变大、半高宽（FWHM）变窄且峰值频移动变小,而LC光谱出现在871nm光谱的FWHM较窄,表明所测得的薄膜为单晶晶膜,对同一晶膜也可判断出均匀程度。因此可以通过拉曼光谱和PLC光谱相结合评定外延膜晶体质量。     

75mm 4°偏轴4H-SiC水平热壁式CVD外延生长

利用水平热壁式CVD外延生长技术,在75mm偏向〈1120〉方向4°的（0001）Si-面n型导电衬底上同质外延生长了4H-SiC薄膜.光学显微镜和原子力显微镜测试结果表明外延层表面存在三角形、胡萝卜状等典型的4°偏轴外延缺陷及普遍的台阶形貌.通过优化外延参数,片内浓度均匀性（σ/mean）和厚度均匀性分别达到4.37%和1.81%.     

Multi-wafer 3C-SiC thin films grown on Si(100) in a vertical HWLPCVD reactor

We report the latest results of the 3C-SiC layer growth on Si(100)substrates by employing a novel home-made horizontal hot wall low pressure chemical vapour deposition(HWLPCVD)system with a rotating susceptor that was designed to support up to three 50 mm-diameter wafers.3C-SiC film properties of the intrawafer and the wafer-to-wafer,including crystalline morphologies and electronics,are characterized systematically. Intra-wafer layer thickness and sheet resistance uniformity(σ/mean)of～3.40%and～5.37%have been achieved in the 3×50 mm configuration.Within a run,the deviations of wafer-to-wafer thickness and sheet resistance are less than 4%and 4.24%,respectively.     

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析

采用 HFCVD技术 ,通过两步 CVD生长法 ,以较低生长温度 ,在 Si( 1 1 1 )和 Si( 1 0 0 )衬底上同时外延生长 3C- Si C获得成功 .生长源气为 CH4 + Si H4 + H2 混合气体 ,热丝温度约为2 0 0 0℃ ,碳化和生长时基座温度分别为 950℃和 92 0℃ ,用 X射线衍射 ( XRD)和 X射线光电子能谱 ( XPS)等分析手段研究了外延层的晶体结构、组分及化学键能随深度的变化 .XRD结果显示出 3C- Si C薄层的外延生长特征 ,XPS深度剖面图谱表明薄层中的组分主要为 Si和 C,且 Si/C原子比符合 Si C的理想化学计量比 ,其三维能谱曲线进一步证明了外延层中 Si2 p和与 Cls成键形成     

Structural and Morphological Investigation of Pendeo-Epitaxy 3C-SiC on Si Substrates

Successful pendeo-epitaxy growth of cubic silicon carbide (3C-SiC) on off-axis Si(001) substrates was achieved. The structural and morphological characteristics of pendeo-epitaxy 3C-SiC were strongly affected by underlying stripes and seed layer thickness. Stripes perpendicular to the Si substrate off-axis provide about three times faster lateral growth rate compared with parallel oriented stripes. Root-mean-square (RMS) measurements using atomic force microscope (AFM) indicate that the surface morphology of Pendeo-epitaxy 3C-SiC films remarkably improves with increasing seed layer thickness: from 9.8 nm for 3 μm thickness to 0.5 nm for 10 μm thickness. These effects on pendeo-epitaxy 3C-SiC are discussed with scanning electron microscopy (SEM) and AFM investigation.     

Si上外延的n型3C-SiC欧姆接触研究

用LPCVD在Si(111)上异质外延了n型3C-SiC,并在所外延的3C-SiC上蒸发Au/Ti,通过不同温度下的RTA(快速热退火)形成欧姆接触。用两种不同的传输线模型对Ti/3C-SiC欧姆接触的ρc(比接触电阻率)进行测量,在750°C退火后Ti/3C-SiC的ρc达到了最低值为3.68×10-5Ω·cm2,这满足了应用的要求。AES分析结果还表明由于Ti的氧化,更高温度下的退火会使ρc增大。     

Comparative Studies of Carrier Dynamics in 3C-SiC Layers Grown on Si and 4H-SiC Substrates

Time-resolved nonlinear optical techniques were applied to determine the electronic parameters of cubic silicon carbide layers. Carrier lifetime, τ, and mobility, μ, were measured in a free-standing wafer grown on undulant Si and an epitaxial layer grown by hot-wall chemical vapor deposition (CVD) on a nominally on-axis 4H-SiC substrate. Nonequilibrium carrier dynamics was monitored in the 80 K to 800 K range by using a picosecond free carrier grating and free carrier absorption techniques. Correlation of τ(T) and μ _a(T) dependencies was explained by the strong contribution of diffusion-limited recombination on extended defects in the layers. A lower defect density in the epitaxial layer on 4H-SiC was confirmed by a carrier lifetime of 100 ns, being ~4 times longer than that in free-standing 3C.     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.