疊層熱解反應(yīng)法制備碳化硅薄膜及反應(yīng)的化學(xué)熱力學(xué)研究.pdf

1、SiC具有很多優(yōu)異特性，如帶隙寬，電導(dǎo)率高，電子飽和漂移速率大，化學(xué)穩(wěn)定性好等。非常適于制作高溫、抗輻射、高功率密度、微波、大功率電子器件，它已經(jīng)成為第三代半導(dǎo)體核心材料之一。由于碳化硅體單晶價(jià)格昂貴而且大尺寸晶片制備困難，因此在廉價(jià)的硅襯底上異質(zhì)外延生長(zhǎng)碳化硅薄膜是不可或缺的。然而在硅襯底上異質(zhì)外延生長(zhǎng)碳化硅薄膜時(shí)遇到的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題就是在SiC/Si界面處會(huì)形成層錯(cuò)缺陷。這些缺陷嚴(yán)重影響了SiC/Si器件的性能。因此如何抑制界面層錯(cuò)

2、的形成是一個(gè)重要的課題。 本文使用PS/OCS(organic compound of silicon)/Si疊層反應(yīng)法，于真空和低壓Ar氣氛中均制備出了無(wú)層錯(cuò)缺陷的晶態(tài)碳化硅薄膜。在真空(10<'-3> Pa)條件下最佳生長(zhǎng)溫度是1050℃，獲得單晶的6H-SiC：在5×10<'4> Pa的Ar氣氛下最佳生長(zhǎng)溫度是1300℃，主要獲得單晶的4H-SiC薄膜。探討了不同條件下生長(zhǎng)的SiC薄膜晶型不同的原因，并研究了SiO<,2>

3、層厚度和致密度等因素對(duì)SiC/Si界面結(jié)構(gòu)和形貌的影響。用空位聚集理論解釋了空洞缺陷形成的機(jī)理。 本文還對(duì)PS/OCS/Si(111)疊層熱解法進(jìn)行了改進(jìn)，在石英高溫管式爐中，常壓流通Ar氣氛下，于1300℃制備出了無(wú)層錯(cuò)缺陷的擇優(yōu)取向的晶態(tài)SiC薄膜。并研究了這種方法制備SiC薄膜的化學(xué)熱力學(xué)過(guò)程。通過(guò)對(duì)反應(yīng)平衡常數(shù)(Kp)和吉布斯自有能(△G)的計(jì)算，初步確定了生成SiC的主反應(yīng)的發(fā)生順序以及反應(yīng)體系的平衡狀態(tài)，并論證了流通