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4H-SiC外延材料缺陷的检测与分析

作　者: 盖庆丰
导　师: 张玉明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 4H-SiC 缺陷化学腐蚀
分类号: TN304.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 77次
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内容摘要

本文通过化学腐蚀与扫描电子显微分析相结合的方法对4H-SiC外延材料中的缺陷进行了检测与分析。目的是确定重复性好的4H-SiC腐蚀工艺,表征4H-SiC同质外延层中缺陷的类型、分布、密度等参数。主要工作如下:第一,确定了化学腐蚀4H-SiC实验的流程,在该流程下,用本文确定的腐蚀参数可以得到较好的实验效果和观测效果。通过正交实验确定了4H-SiC化学腐蚀工艺的三个最佳参数,腐蚀温度470℃,腐蚀时间30分钟,腐蚀剂为分析纯KOH。该工艺参数重复性好,能够得到清晰的缺陷腐蚀形貌,达到了对4H-SiC材料中位错进行检测的目的。第二,对TED、TSD、BPD三种位错的腐蚀形貌的形成原因进行分析;对TED、BPD位错排的形成原因进行分析;指出堆垛层错本身产生的晶格畸变不大,并且与完整晶格结构交界处为不全位错,所以用KOH熔融体腐蚀的方法不能很好的确定堆垛层错的存在。第三,通过对腐蚀坑计数的方法,计算得到位错的面密度。没有发现微管的腐蚀形貌,说明微管密度已经下降到比较低的水平;TED、TSD、BPD三种位错密度值分别为2.99×105cm-2、2.4×103cm-2、1.13×104cm-2,与文献报导相符。论文得到了用腐蚀法表征碳化硅材料缺陷的方法和优化的工艺参数。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章绪论  7-11
  1.1 研究的目的和意义  7
  1.2 研究现状  7-9
  1.3 本文的主要内容  9-11
第2章 SiC材料中的主要缺陷及其演化  11-22
  2.1 晶格缺陷的基本概念  11-13
    2.1.1 晶格缺陷的形成  11
    2.1.2 晶体缺陷的分类  11-13
  2.2 SiC材料中的主要缺陷  13-18
    2.2.1 线缺陷  13-16
    2.2.2 面缺陷  16-17
    2.2.3 SiC中位错的特征  17-18
  2.3 SiC外延材料中缺陷的演化  18-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章缺陷的检测方法  22-33
  3.1 化学腐蚀法  22-25
    3.1.1 化学腐蚀原理  22-24
    3.1.2 化学腐蚀SiC的发展  24
    3.1.3 KOH腐蚀SiC的机理  24-25
  3.2 扫描电子显微技术  25-28
    3.2.1 扫描电子显微的成像原理  25-26
    3.2.2 扫描电子显微镜的优点  26-27
    3.2.3 SEM像衬度原理  27-28
  3.3 其它检测缺陷的方法  28-32
    3.3.1 X-射线形貌(XRT)术  28-29
    3.3.2 光致发光(PL)技术  29-30
    3.3.3 阴极荧光成像分析(CL)技术  30-31
    3.3.4 透射电子显微(TEM)技术  31
    3.3.5 偏光显微分析(PLM)技术  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章化学腐蚀法观测分析4H-SiC缺陷  33-51
  4.1 化学腐蚀4H-SiC发展概述  33
  4.2 化学腐蚀4H-SiC实验  33-35
    4.2.1 实验设备  33
    4.2.2 实验步骤  33-35
    4.2.3 腐蚀实验现象  35
  4.3 4H-SiC中主要缺陷的腐蚀形貌  35-38
  4.4 4H-SiC腐蚀参数的确定  38-41
  4.5 4H-SiC材料中缺陷的分析  41-48
    4.5.1 4H-SiC缺陷的腐蚀形貌与晶向的关系  41-44
    4.5.2 位错排腐蚀形貌的分析  44-46
    4.5.3 位错密度的分析  46-48
  4.6 腐蚀程度的不均匀性及其影响因素的分析  48-50
  4.7 本章小结  50-51
第5章结束语  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-56
研究成果  56-57

4H-SiC外延材料缺陷的检测与分析

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