本文關(guān)鍵詞：物理氣相傳輸法制備碳化硅晶體的工藝研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：碳化硅(SiC)是一種具有高電場擊穿強(qiáng)度的半導(dǎo)體材料,這使得SiC在高功率、高溫度器件方面有廣闊的應(yīng)用前景。近期SiC器件的發(fā)展主要依賴于大尺寸高質(zhì)量的SiC晶體外延生長,目前SiC晶體的生長主要使用籽晶外延的升華法,即物理氣相傳輸法。但制備出的晶體存在許多缺陷,比如微管、夾雜、位錯等。SiC晶體生長用原料對晶體質(zhì)量有很大的影響,主要體現(xiàn)在原料的純度以及粉料粒徑等。本文對SiC粉末的合成和提純工藝、SiC晶體的生長工藝進(jìn)行了研究,同時(shí)對SiC晶體的質(zhì)量進(jìn)行了分析和表征。使用4N高純Si粉和C粉在1800℃合成了SiC粉末,并對其進(jìn)行了提純研究。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在800℃條件下進(jìn)行氧化能除去粉末中的C雜質(zhì),并且不產(chǎn)生過多的Si O2雜質(zhì),高于800℃會大量形成Si O2雜質(zhì)。然后用氫氟酸去除Si O2能得到適用于SiC晶體生長的高純的SiC粉末原料。提純后粉末的XRD物相分析未出現(xiàn)其他物相,EDS元素分析未出現(xiàn)Si、C元素以外的其他元素,且Si/C原子比接近1:1。通過對石墨坩堝相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié),確定最佳石墨坩堝位置H為60mm,此時(shí)能達(dá)到最大的溫度梯度和生長速率;確定了最佳工藝參數(shù)為生長溫度2300℃,溫度梯度1.3℃·mm-1,生長氣壓20Torr,氣體流量30sccm,該工藝下自形核法生長晶體的生長速率為43.91g·h-1,平均晶粒尺寸為5mm,最大晶粒尺寸達(dá)到了8mm。用最佳工藝進(jìn)行了籽晶法SiC晶體生長,得到了尺寸為10cm的SiC晶錠,中間部分為SiC單晶,尺寸約為7cm,晶錠周圍為SiC多晶。生長速率為38.71g·h-1,晶體晶型為4H-SiC。然后對制備出的SiC晶體進(jìn)行了表征分析。晶體中存在微管、包裹體、鑲嵌、空洞以及位錯等缺陷。4H-SiC的(0004)面單晶搖擺曲線FWHM值為165.96arcsec。拉曼表征說明晶體中存在拉伸應(yīng)力。晶體中存在與碳空位VC以及氮雜質(zhì)相關(guān)的光致發(fā)光峰。本文通過合成和提純制備出了適用于晶體生長的SiC原料,使用該原料進(jìn)行了SiC晶體自形核生長工藝研究,得到了最佳生長工藝。在最佳工藝條件下使用籽晶法外延生長出了7cm直徑的4H-SiC單晶。對制備出的晶體進(jìn)行了缺陷分析,然后對SiC晶體的結(jié)晶質(zhì)量進(jìn)行了初步表征。
[Abstract]:SiC powder was synthesized and characterized by using 4N high - purity Si powder and C - powder at 1800 鈩，

本文編號：1436600