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6H-SiC上3C-SiC缓冲层及SiCGe薄膜的生长

作　者: 李青民
导　师: 陈治明；林涛
学　校: 西安理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: SiC SiCGe 化学气相淀积 异质外延
分类号: TN304.055
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 43次
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内容摘要


在6H-SiC衬底上异质外延生长SiCGe薄膜,通过调节材料的禁带宽度从而实现材料对近红外和可见光的较强吸收,进而开发碳化硅在光电子技术领域的新应用,具有很高的实用价值。然而在材料的生长过程中,还存在很多问题。通过对材料的测试分析来优化实验工艺条件,改善薄膜的质量就显得尤为重要。本文介绍采用热壁化学气相沉积（HWCVD）法在6H-SiC衬底上异质外延生长3C-SiC缓冲层和SiCGe合金薄膜的工艺及材料的特性。主要研究内容如下:1、研究了两个重要因素——源气体流量和生长温度对3C-SiC质量的影响。通过优化工艺条件,在热壁CVD系统中生长出了品质良好的3C-SiC薄膜,并采用SEM、AFM、TEM、XPS等测试方法对样品进行了表征。通过分析得出生长温度为1250℃、反应源气体流量为H2:SiH4:C3H8=2000:10:4 SCCM,生长压力为480Pa的情况下3C-SiC薄膜生长模式表现为层状生长模式,外延层与衬底的界面清晰,晶体内部无明显的晶格缺陷,样品表面光滑平整,晶型唯一。2、研究了源气体流量比例和生长温度对SiCGe薄膜的影响,优化了SiCGe薄膜的生长工艺。在生长温度为1250℃、反应源气体流量为H2:SiH4:C3H8:GeH4=1000:10:4:2 SCCM的情况下得到了二维层状生长的高质量的SiCGe薄膜。3、对SiCGe薄膜进行了光透过测试,计算了三元合金的禁带宽度。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 SiCGe薄膜概述  8-13
    1.1.1 SiCGe三元合金薄膜的生长方法  8-9
    1.1.2 Si上SiCGe外延薄膜  9-11
    1.1.3 SiC上SiCGe外延薄膜  11-13
  1.2 3C-SiC薄膜概述  13
  1.3 本论文的研究目的和内容  13-15
2 设备、工艺及生长机理分析  15-28
  2.1 热壁CVD生长设备  15-19
    2.1.1 供气系统  15-16
    2.1.2 反应室及加热装置  16-18
    2.1.3 真空机组及真空检测系统  18
    2.1.4 水循环系统  18-19
    2.1.5 温度控制系统  19
    2.1.6 尾气处理系统  19
  2.2 SiC衬底上3C-SiC及SiCGe薄膜的生长工艺  19-22
  2.3 薄膜的生长的物理过程研究  22-28
    2.3.1 薄膜表面形核与生长  22-23
    2.3.2 异质外延薄膜生长三种模式  23-25
    2.3.3 SiCGe薄膜生长的基本物化过程  25-28
3 3C-SiC薄膜生长与工艺条件优化  28-39
  3.1 缓冲层对SiCGe质量的影响  28-30
    3.1.1 3C-SiC缓冲层概述  28-30
    3.1.2 3C-SiC缓冲层对SiCGe薄膜质量的影响  30
  3.2 3C-SiC薄膜质量与生长温度的关系  30-31
  3.3 3C-SiC薄膜质量与源气体流量的关系  31-32
  3.4 优化工艺条件后的3C-SiC薄膜  32-38
    3.4.1 3C-SiC薄膜的表面形貌分析  32-34
    3.4.2 3C-SiC薄膜的剖面形貌和晶体结构分析  34-37
    3.4.3 3C-SiC薄膜的XPS分析  37-38
  3.5 小结  38-39
4 SiCGe薄膜生长及分析  39-48
  4.1 生长温度对SiCGe薄膜的影响  39-41
    4.1.1 不同温度下样品的SEM测试  39-40
    4.1.2 不同温度下样品的TEM测试  40-41
  4.2 源气体流量对SiCGe薄膜的影响  41-42
  4.3 优化工艺后的SiCGe薄膜  42-44
    4.3.1 SiCGe的表面形貌  42-43
    4.3.2 SiCGe的组份分析  43-44
  4.4 SiCGe的光吸收特性和光能隙  44-47
    4.4.1 薄膜光能隙测试原理简介  44-46
    4.4.2 薄膜光能隙测试结果  46-47
  4.5 小结  47-48
5 结论  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53
在校学习期间科研业绩  53

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备 > 半导体薄膜技术
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