4H-SiC同质外延基面位错的转化

采用化学气相沉积法在4°偏角4H-SiC衬底上进行同质外延生长,并使用500℃熔融KOH对SiC衬底及外延片进行腐蚀。采用同步加速X射线衍射仪和光学显微镜对外延前后基面位错(BPD)形貌进行系统表征,分析了基面位错向刃位错转化的过程。外延生长过程中同时存在台阶流生长和侧向生长(即垂直于台阶方向)两种模式,当侧向生长模式占主导时,能够有效地抑制基面位错向外延层的延伸;当台阶流生长模式占主导时,基面位错延伸至外延层。结果表明,随着碳硅比增加,外延层基面位错密度能够降低至0.05 cm-2,这是由于侧向生长增强导致的。通过优化碳硅比,能够制备出高质量的4H-SiC同质外延片,其基面位错密度和表面缺陷密度分别为0.09和0.12 cm-2。

高质量6英寸4H-SiC同质外延层快速生长

采用化学气相沉积法在6英寸(1英寸=2.54 cm)4°偏角4H-SiC衬底上进行快速同质外延生长,通过研究Si/H_(2)比(所用气源摩尔比)与生长速率的相互关系,使4H-SiC同质外延层生长速率达到101μm/h。同时,系统研究了C/Si比对4H-SiC同质外延层生长速率、表面缺陷密度和基面位错密度的影响。采用光学显微镜和表面缺陷测试仪对同质外延层缺陷形貌以及缺陷数量进行表征。结果表明,当C/Si比不小于0.75时,4H-SiC同质外延层生长速率趋于稳定,约为101μm/h,这是沉积表面硅源受限导致的。此外,随着C/Si比增加,4H-SiC同质外延层表面缺陷密度明显增多,而衬底基面位错(BPD)向刃位错(TED)转化率几乎接近100%。因此,当生长速率约为101μm/h、C/Si比为0.77时能够获得高质量、高一致性的4H-SiC同质外延片,其外延层表面缺陷和基面位错密度分别为0.39 cm^(-2)和0.14 cm^(-2),外延层厚度和掺杂浓度一致性分别为0.86%和1.80%。