第三代半導(dǎo)體材料制造工藝

1、3.3 第三代半導(dǎo)體材料（寬禁帶半導(dǎo)體材料）第三代半導(dǎo)體材料（寬禁帶半導(dǎo)體材料）u Si為代表的，第一代半導(dǎo)體材料 u GaAs為代表的，第二代半導(dǎo)體材料u SiC及GaN為代表的寬禁帶材料，第三代半導(dǎo)體材料。包括材料本身和器件開發(fā)，仍在發(fā)展中。半導(dǎo)體材料的發(fā)展半導(dǎo)體材料的發(fā)展隨著半導(dǎo)體材料的單晶制備及外延技術(shù)的發(fā)展和突破，并基于以下幾方面原因，寬帶隙半導(dǎo)體材料應(yīng)運(yùn)而生。 u 耐高溫、高熱導(dǎo)、高耐壓特性，發(fā)展高溫（300）、高功率和低損耗電子器件。u 高亮度發(fā)光管，從而使人類可以獲得高重復(fù)性、長壽命的全色包括白光光源，u 短波長激光器，束斑尺寸小，可實現(xiàn)高密度數(shù)據(jù)光存儲，以及及紫外探測器。 近

2、年來，隨著半導(dǎo)體器件應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，特別是有些特殊場合要求半導(dǎo)體適應(yīng)在高溫、強(qiáng)輻射和大功率高溫、強(qiáng)輻射和大功率等環(huán)境下工作等環(huán)境下工作，傳統(tǒng)的一和二代半導(dǎo)體無能為力。于是人們將目光投向一些被稱為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的研究，如金剛石、SiC、GaN和AlN 等。這些材料的禁帶禁帶寬度在寬度在 2 eV 以上以上，擁有一系列優(yōu)異的物理和化學(xué)性能優(yōu)異的物理和化學(xué)性能。 主要半導(dǎo)體材料的基本特性物理量物理量SiGeGaAsGaNAlN3C-SiC6H-SiC金剛石金剛石帶隙寬度帶隙寬度(eV)1.120.671.433.376.22.363.05.5能帶類型能帶類型間接間接間接間接直接直接直接直

3、接直接直接間接間接間接間接擊穿場強(qiáng)擊穿場強(qiáng)(MV/cm)0.30.10.065 51.2-1.413-510電子遷移率電子遷移率(cm2/V s)13503900850012003008004002200空穴遷移率空穴遷移率(cm2/V s)480190040020014320901800熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率(W/cm K)1.30.580.552.02.853.64.96-20飽和電子漂移速飽和電子漂移速度度(107 cm /s)122.51.42.52.5晶格常數(shù)晶格常數(shù) ()5.435.665.653.1895.1863.1124.9824.35963.080615.11733.567鍵結(jié)合能（

4、鍵結(jié)合能（eV）5SiC 材料及器件的一些具體應(yīng)用材料及器件的一些具體應(yīng)用 u 高頻功率器件：相控陣?yán)走_(dá)、通信系統(tǒng)、固相 UHF 廣播系統(tǒng)、高頻功率供應(yīng)、電子干擾(干擾與威脅)和預(yù)警系統(tǒng)；u 大功率器件：用于功率產(chǎn)生系統(tǒng)的功率電子、電涌抑制器、電動汽車的功率調(diào)節(jié)、電子調(diào)節(jié)器（傳動裝置）、固相電燈鎮(zhèn)流器；u 高溫器件：噴氣發(fā)動機(jī)傳感器、傳動裝置及控制電子、航天飛機(jī)功率調(diào)節(jié)電子及傳感器、深井鉆探用信號發(fā)射器、工業(yè)過程測試及控制儀器、無干擾電子點(diǎn)火裝置、汽車發(fā)動機(jī)傳感器；u 作為生長 GaN、AlN、金剛石等的襯底。 SiC 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) u 四面體單元，每種原子被四個異種原子所包圍u 原子間通過定

5、向的強(qiáng)四面體 SP3 鍵結(jié)合在一起，并有一定程度的極化 SP3 雜化軌道 四面體單元 SiC 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) uSic 具有很強(qiáng)的離子共價鍵，離子性對鍵合的貢獻(xiàn)約占12%,決定了它是一種結(jié)合穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。uSiC 具有很高的德拜溫度，達(dá)到1200-1430 K,決定了該材料對于各種外界作用的穩(wěn)定性，在力學(xué)、化學(xué)方面有優(yōu)越的技術(shù)特性。 SiC 是一種天然超晶格，又是一種典型的同質(zhì)多型體是一種天然超晶格，又是一種典型的同質(zhì)多型體 SiC 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) Si、C 雙原子層堆積序列的差異會導(dǎo)致不同的晶體結(jié)構(gòu)，從而形成了龐大的SiC同質(zhì)多型族，目前已知的就有200多種多種。SiC同質(zhì)多型族中最重要的，也是目

6、前比較成熟的、人們研究最多的是立方密排的立方密排的 3C-SiC 和六方密排的六方密排的 2H、4H 和和 6H-SiC。SiC 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) SiC結(jié)構(gòu)示意圖a) 3C-SiC；b) 2H-SiC； c) 4H-SiC；d) 6H-SiC。 a) ABCABC, 3C-SiCb) ABAB, 2H-SiC；c) ABCBABCB, 4H-SiCd) ABCACB, 6H-SiC SiC 優(yōu)良的物理和化學(xué)性能優(yōu)良的物理和化學(xué)性能 u 力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì): 高硬度(克氏硬度為3000 kg/mm2)，可以切割紅寶石；高耐磨性，僅次于金剛石。u 熱學(xué)性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì): 熱導(dǎo)率超過金屬銅，是 Si 的3倍

7、，是 GaAs 的 8-10 倍，散熱性能好，對于大功率器件非常重要。SiC 的熱穩(wěn)定性較高，在常壓下不可能熔化 SiC。u 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì): 耐腐蝕性非常強(qiáng)，室溫下幾乎可以抵抗任何已知的腐蝕劑。SiC 表面易氧化生成 SiO2 薄層，能防止其進(jìn)一步氧化，在高于1700 oC 時，這層 SiO2 熔化并迅速發(fā)生氧化反應(yīng)。SiC能溶解于熔融的氧化劑物質(zhì)。u 電學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì): 4H-SiC 和 6H-SiC 的帶隙約是 Si 的三倍，是 GaAs 的兩倍；其擊穿電場強(qiáng)度高于 Si 一個數(shù)量級，飽和電子漂移速度是 Si 的2.5倍。4H-SiC 的帶隙比 6H-SiC 更寬。 SiC 塊材單晶的

8、制備塊材單晶的制備 T (K)(平衡)相對量(非平衡)SiC 多型結(jié)構(gòu)與加熱溫度的關(guān)系 SiC 塊材單晶的制備塊材單晶的制備 不同于Si材料，SiC材料無法用熔體提拉法進(jìn)行單晶材料的制備，主要是因為u 在現(xiàn)有的實驗條件所能達(dá)到的壓力條件下，SiC沒有熔點(diǎn)，而只是在1800 oC以上時升華為氣態(tài)。u 在目前實驗條件所能達(dá)到的溫度條件下，C 在 Si 熔體中的溶解度也非常小。熔融生長法不能用于熔融生長法不能用于 SiC 單晶的生長。單晶的生長。 1824 年，瑞典科學(xué)家J. Jacob Berzelius 在試圖制備金剛石時意外發(fā)現(xiàn)了這種新的化合物。1885 年，Acheson 用電弧熔煉法生長出

9、 SiC, 但用這種方法形成的SiC質(zhì)量較差，達(dá)不到大規(guī)模生產(chǎn)SiC器件所需的SiC單晶的質(zhì)量要求。1955 年菲力浦研究室的 Lely 首先在實驗室用升華法制備了雜質(zhì)數(shù)量和種類可控的、具有足夠尺寸的 SiC 單晶。具體過程：設(shè)計一個空腹的圓筒，將具有工業(yè)級的 SiC 塊放入碳坩堝中，加熱到 2500 oC， SiC 發(fā)生明顯的分解與升華，產(chǎn)生 Si 和 SiC 的蒸汽，在高溫爐內(nèi)形成的溫度梯度作用下向低溫方向并凝聚在較低溫度處，形成 SiC 晶體。此過程是一個“升華凝聚升華凝聚”的過程，生長的驅(qū)動力是溫度梯度生長的驅(qū)動力是溫度梯度。SiC 塊材單晶的制備塊材單晶的制備 SiC 晶體晶體高溫?zé)?/p>

10、源高溫?zé)嵩碨iC 粉末粉末多孔石墨多孔石墨SiC 蒸汽蒸汽SiC 籽晶籽晶低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩幢叵到y(tǒng)保溫系統(tǒng)SiC 塊材單晶的制備塊材單晶的制備 一種生長一種生長 SiC 單晶的單晶的筒狀雙壁坩堝筒狀雙壁坩堝裝置裝置 大體積大體積 SiC 單晶生長單晶生長的基本過程的基本過程原料的分解升華、質(zhì)量傳輸和在籽晶上的結(jié)晶。升華源 SiC 粉置于筒狀雙壁坩堝的夾層之中。在約 1900 oC的高溫狀態(tài)下，SiC 蒸汽要先經(jīng)過坩堝內(nèi)層的高純微孔石墨薄壁過濾掉雜質(zhì)，然后再向溫度較低的晶體生長區(qū)擴(kuò)散。 改良的改良的 Lely 法法世界上主要的SiC單晶襯底供應(yīng)商如美國的Cree公司、日本的Sixon公司都采用改

11、良的改良的 Lely 法法來生長塊材 SiC 單晶。 SiC 塊材單晶的制備塊材單晶的制備 高溫化學(xué)氣相沉積法高溫化學(xué)氣相沉積法(HTCVD)HTCVD 法采用的生長系統(tǒng)與升華法所用的系統(tǒng)相似，但籽晶置于坩堝頂部 連續(xù)種晶物理氣相輸運(yùn)法連續(xù)種晶物理氣相輸運(yùn)法(CF-PVT)CF-PVT 法采用高純硅和高純碳(如多孔石墨盤)直接注入生長區(qū)，避免了通常的采用 SiC 粉末所造成的污染，并且生長過程中原材料可以連續(xù)供應(yīng)，避免了SiC 粉末消耗過大所造成的生長停頓 鹵化物化學(xué)氣相沉積法鹵化物化學(xué)氣相沉積法(HCVD) SiCl4 和 C3H8作為 Si 源和 C 源，這兩種原料分別在 Ar 和 H2

12、的攜帶下各自注入反應(yīng)室，在2000 oC 生長。該方法生長速率高，獲得的單晶電子陷阱少，電學(xué)性質(zhì)好。 SiC 塊材單晶的制備塊材單晶的制備 2004 年，日本豐田中央研究實驗室的Nakamura 等人在Nature雜志中稱，他們找到了鍛制碳化硅晶體的新方法，使碳化硅晶片成本低、用途廣、性能更可靠。他們提出了“重復(fù)a面生長法 (RAF) ”。把 和 稱為 a 面， 把 和 稱為 a 軸。u 步驟 1：沿著生長方向，獲得繼承了籽晶的具有高密度位錯的晶體。u 步驟 2: 由于大多數(shù)位錯以垂直于第一次 a 面生長方向的方式存在，獲得的晶體其表面的位錯數(shù)量大幅度減少。因此，第二次 a 面生長繼承了少量的

13、位錯。u 步驟 3: 由于堆垛層錯只在垂直于 c 軸的方向被繼承，通過 c 面生長消除在前述生長過程中產(chǎn)生的堆垛層錯。研究表明，用該方法生長的SiC單晶比常規(guī)方法生長的SiC單晶結(jié)晶性大幅度改善，表面腐蝕坑密度大幅度降低。用該材料制備的PiN管可靠性得到大幅度的提高。SiC 塊材單晶的制備塊材單晶的制備 0211001102110011SiC 薄膜的制備薄膜的制備 主要方法u 升華法u 液相外延法u 濺射法u 脈沖激光沉積u 分子束外延u 化學(xué)氣相沉積 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 1. 升華法升華法 升華法通常使用固態(tài)源，生長速率很高 (400m/h)，遠(yuǎn)超過其它方法的生長速率，但生長的薄膜

14、均勻性不好并且尺寸較小。 2. 液相外延法液相外延法該方法通常使用熔體硅作為溶劑，以碳作為溶質(zhì)，形成SiC的過飽和溶液。在生長過程中，生長層和過飽和層保持熱平衡狀態(tài)，用液相外延法生長的 SiC 單晶薄膜質(zhì)量好，具有較高的載流子霍爾遷移率和較低的微管缺陷密度和深能級密度，具有較好的光學(xué)性能，SiC 藍(lán)光二極管材料就是用液相外延法生長的。液相外延的缺點(diǎn)是不容易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，摻雜較為困難。 3濺射法濺射法濺射的原理是向真空系統(tǒng)中充入少量所需要的氣體(Ar, N2等)。氣體分子在強(qiáng)電場作用下電離而產(chǎn)生輝光放電。氣體電離產(chǎn)生大量帶正電荷的離子受電場加速而形成高能量的離子流，它們撞擊在陰極表面，使陰極表

15、面的原子飛濺出來，以自由原子形式或以與反應(yīng)性氣體分子形式與剩余氣體分子形成化合物的形式淀積到襯底上形成薄膜層。 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 在Si(111)和Al2O3(0001)上外延了-SiC 薄膜。最佳生長條件最佳生長條件 襯底的加熱溫度為1200-1300 oC，激光能量 40-50 mJ/脈沖；靶材能量密度0.5-1 J/cm2/脈沖；脈沖頻率1-2 Hz；本底真空 210-7 Pa。 4脈沖激光沉積脈沖激光沉積將準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的強(qiáng)脈沖激光束聚焦在靶材表面，通過靶材吸收激光束的能量，使其溫度迅速升高到蒸發(fā)溫度以上，形成局域化的高濃度等離子體。該等離子體繼續(xù)與激光束作用并吸收激光束

16、的能量，產(chǎn)生進(jìn)一步電離形成高溫高壓等離子體。高溫高壓等離子體經(jīng)歷一個絕熱膨脹發(fā)射的過程迅速冷卻，到達(dá)靶對面的襯底后即在其上沉積成膜。 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 5分子束外延分子束外延在超高真空(10-8Pa)條件下，精確控制蒸發(fā)源給出的中性分子束流的強(qiáng)度，在基片上外延成膜的技術(shù)。生長在非熱平衡條件下完成，受動力學(xué)制約。生長溫度低，生長速率慢，外延薄膜質(zhì)量好。一般的分子束外延系統(tǒng)都配有如反射高能電子衍射(RHEED)之類的裝置，為研究材料的具體生長細(xì)節(jié)提供了條件。但分子束外延設(shè)備也存在一些缺點(diǎn)，如受反應(yīng)源的限制，無法制備所有材料；生長速率太慢，不適合工業(yè)化生產(chǎn)等。 SiC 薄膜的制備薄膜的制

17、備 6化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 化學(xué)氣相沉積 (CVD) 是借助空間氣相化學(xué)反應(yīng)在襯底表面沉積固態(tài)薄膜的工藝技術(shù)?；瘜W(xué)氣相沉積的源物質(zhì)可以是氣態(tài)的也可以是固態(tài)或液態(tài)的?？梢钥刂票∧さ慕M分及合成新的結(jié)構(gòu)，可用來制備半導(dǎo)體、金屬和絕緣體等各種薄膜。CVD 設(shè)備有多種類型，根據(jù)反應(yīng)室的形狀，可分為水平式和立式；根據(jù)生長時的氣壓分為常壓和低壓；根據(jù)生長時反應(yīng)室的冷卻狀態(tài)，分為熱壁和冷壁。目前，目前，SiC 功率器件基功率器件基本都是用化學(xué)氣相沉積本都是用化學(xué)氣相沉積方法制備的方法制備的 SiC 薄膜制薄膜制成的成的; 最成熟和成功的是最成熟和成功的是CVD法法 SiC 薄

18、膜的制備薄膜的制備 獨(dú)特的優(yōu)勢(1)它是一種氣相反應(yīng)，可通過精確控制各種氣體的流量來精確控制薄膜的厚度、組分和導(dǎo)電類型。(2)可制備大面積、高均勻性的外延膜，適合于批量生產(chǎn)。(3)靈活的氣體源路控制技術(shù)使生長過程自動控制，降低隨機(jī)因素，增加工藝重復(fù)性。 化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 水平熱壁 煙囪熱壁 垂直冷壁 (d) 行星式熱壁常見常見CVD反應(yīng)室示意圖反應(yīng)室示意圖化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 u 上世紀(jì)八十年代初，水平冷壁石英管在Si襯底上獲得單晶 3C-SiC 薄膜，使用的源氣是 SiH4 和C3H8，H2 為載氣 。 u 為了降低溫度

19、，人們使用既含 Si 又含 C 的物質(zhì)(如C3H3SiCl3 等)作為生長 SiC 的原料。 u 無毒、非易燃的有機(jī)物 C7H20Si2 作為反應(yīng)源，使用射頻加熱的方式在 Si(100)襯底上于 1100-1350 oC之間沉積 3C-SiC 薄膜。 氣源氣源化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積 SiC 薄膜的制備薄膜的制備 化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積 富富Si，C 面面 富富C，C 面面 富富Si，Si 面面 富富C，Si 面面4H-SiC C 面和Si 面上不同源氣比下的SiC薄膜的表面形貌 SiC 器件研究器件研究1SiC 工藝技術(shù)氧化：SiC能被氧化生成SiO2, SiC的氧化有熱氧化(干氧和濕氧)

20、、陽極氧化和離子注入氧化?？紤]到氧化膜質(zhì)量和氧化速率，通常采用干氧+濕氧+干氧相結(jié)合的方式。(b) 光刻：除了用化學(xué)刻蝕和熱刻蝕使SiC微剖面成形外，還可用反應(yīng)離子刻蝕(RIE) 和微波電子回旋共振 (ECR) 等離子體刻蝕，后者產(chǎn)生的等離子體活性高，密度大，能量小，對晶片表面造成的損傷小。離子刻蝕后的損傷可通過退火消除。(c) 摻雜：(1)可通過SiC薄膜外延生長實現(xiàn)競位外延。即利用N原子占據(jù)SiC晶格中的碳位置，Al原子占據(jù)SiC晶格中的硅位置，通過改變氣體源中的Si/C比來有效控制雜質(zhì)進(jìn)入。(2) SiC材料化學(xué)穩(wěn)定性高，常用摻雜元素的擴(kuò)散速度非常緩慢，高溫擴(kuò)散技術(shù)不適用，通常使用離子注

21、入?？赏ㄟ^注入劑量和離子能量精確控制摻入雜質(zhì)的濃度、分布和注入深度。B和N可以在室溫注入，Al和P要在高溫下采用Al+C和N+P共注入實現(xiàn)，單一的注入Al或P效果不好，注入后形成的晶格損傷可通過高溫退火消除。(d) 金屬化：(1) SiC的禁帶寬，多數(shù)金屬膜和SiC形成肖特基整流接觸，為了形成歐姆接觸，要產(chǎn)生非常高摻雜的SiC表面層, 或者通過金屬-半導(dǎo)體接觸的高溫合金化退火。(2) 可以通過Al-Ti合金在p型SiC外延層上形成歐姆接觸；通過Ti、Ni、Ag合金蒸發(fā)在n型SiC上，而后高溫合金化形成歐姆接觸，TiC也可以與n型SiC形成歐姆接觸。 (e) 絕緣邊技術(shù)與鈍化：有場板技術(shù)、絕緣環(huán)

22、、結(jié)終端擴(kuò)展等。用作介質(zhì)和保護(hù)層的還有Si3N4, AlN,Al2O3等。SiC 器件研究器件研究2主要主要 SiC 器件器件 SiC 器件研究器件研究已實現(xiàn)商業(yè)化的有u 藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)u 肖特基勢壘二極管(SBD) 藍(lán)光LED是利用6H-SiC同時含有施主雜質(zhì)氮和受主雜質(zhì)鋁時，與這兩種雜質(zhì)有關(guān)的施主-受主對復(fù)合藍(lán)色發(fā)光，其發(fā)光帶的峰值波長約為470 nm。SBD因為在半導(dǎo)體中沒有少數(shù)載流子的儲存，沒有反向恢復(fù)電流，因此開關(guān)速度快，開關(guān)損耗小。1992年，美國北卡大學(xué)功率半導(dǎo)體研究中心首次報道了他們研制成功的阻斷電壓達(dá)400 V 的6H-SiC SBD。2001年，SiC SBD開始

23、實現(xiàn)商業(yè)化，目前阻斷電壓高達(dá)1.2 kV的SiC SBD已經(jīng)由Cree公司投向市場。最近，Cree公司研制成功了超高功率(10 kV、50A)正向壓降為3.75 V的SiC PiN二極管。 連通式雙反應(yīng)室MOCVD系統(tǒng)實物圖 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延不銹鋼外壁不銹鋼外壁石墨基座石墨基座熱屏蔽罩熱屏蔽罩電源接口電源接口電源接口電源接口石墨加熱器石墨加熱器石墨屏蔽層石墨屏蔽層SiC 反應(yīng)室的簡化示意圖 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延連通式雙反應(yīng)室MOCVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3

24、C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延由于Si襯底價格便宜、質(zhì)量高、單晶尺寸大，而3C-SiC在已知SiC多型體中遷移率最高并且SiC的器件制作工藝可以與成熟的Si器件工藝相兼容。因此在Si襯底上生長3C-SiC頗具商業(yè)價值和應(yīng)用成本優(yōu)勢 清洗襯底清洗襯底1. 分別使用四氯化碳、甲苯、丙酮和無水乙醇超聲清洗多次，以去除Si表面的有機(jī)物，然后用大量去離子水沖洗。2. 在 H2O:H2O2：濃H2SO4=8:1:1的混合液中浸泡10分鐘，以去除金屬離子，再用大量去離子水沖洗。3. 用 HF: H2O=1:20 的混合溶液浸

25、泡 Si 襯底2分鐘，以除去Si表面的SiO2氧化層，再用大量去離子水沖洗。4. 用去離子水沖洗，接著快速用 N2 吹干。生長溫度對生長溫度對SiC薄膜生長的影響薄膜生長的影響 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延203040506070802030405060708020304050607080SiC (111)Si (111) (a)1150oCIntensity/a.u.2 /deg.SiC (222)Si (222)SiC (111)Si (111) (b)12300CIntensity/a.u.2 /deg.20304050607080SiC (

26、222)Si (222)SiC (111)Si (111) (d)13500CIntensity/a.u.2 /deg.SiC (222)SiC (111)Si (111) (c)12700CIntensity/a.u.2 /deg.不同生長溫度下SiC薄膜的XRD譜 1150 oC 1230 oC 1270 oC 1350 oC 11501200125013001350246810 FWHM( o )T( o C)生長溫度對生長溫度對SiC薄膜生長的影響薄膜生長的影響 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延SiC薄膜的搖擺曲線半高寬和生長溫度的關(guān)系 生長溫

27、度對生長溫度對SiC薄膜生長的影響薄膜生長的影響 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延不同生長溫度下SiC薄膜的表面形貌 1150 oC 1230 oC 1270 oC 1350 oC 生長溫度對生長溫度對SiC薄膜生長的影響薄膜生長的影響 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延 1350 oC 生長溫度下 SiC 薄膜的 (a) TED圖，(b) HRTEM像 1001502002503000.0200.0250.0300.0350.040 Resistivity( .cm)Temperature(K)實例：實例：Si

28、 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延SiC 薄膜的電阻與溫度關(guān)系圖 制備出的制備出的SiC薄膜之導(dǎo)電特性薄膜之導(dǎo)電特性 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延10015020025030001020304050n(1019/cm3) carrier concentration H (cm2/V.s)Temperature(K)02468 hall mobility SiC薄膜的遷移率、載流子濃度與溫度關(guān)系 制備出的制備出的SiC薄膜之導(dǎo)電特性薄膜之導(dǎo)電特性 隨著溫度的升高，SiC薄膜的電阻率下降，電導(dǎo)率升高。該實驗結(jié)果和K. Sasak

29、i 1等人的結(jié)果相反，而和M. Eickhoff 2等人的納米晶的結(jié)果相似。并且該樣品的電導(dǎo)率比以上兩個小組的電導(dǎo)率都大，說明我們的樣品非摻雜現(xiàn)象嚴(yán)重，非摻雜濃度較高。進(jìn)一步的測試表明薄膜的室溫載流子濃度為21019/cm3，載流子遷移率為20 cm2/V.s。 實例：實例：Si 襯底上襯底上 3C-SiC 薄膜的異質(zhì)外延薄膜的異質(zhì)外延室溫載流子濃度較大進(jìn)一步說明了薄膜中由雜質(zhì)和缺陷態(tài)引起的非摻雜施主濃度較高；而20 cm2/V.s的載流子遷移率低于文獻(xiàn)上常見的載流子遷移率的數(shù)值(100-200 cm2/V.s)，遠(yuǎn)低于理想的3C-SiC遷移率(1000 cm2/V.s)，說明薄膜中存在的雜質(zhì)、缺陷態(tài)和晶界等對載流子的遷移率存在較大影響。 由載流子濃度和霍爾遷移率隨溫