PVT法生長SiC單晶中V摻雜行為研究.pdf

1、半絕緣碳化硅單晶(SI-SiC)是非常有吸引力的微波大功率電子器件襯底材料。大部分SI-SiC材料由物理氣相傳輸(PVT)工藝生長，該工藝包括碳化硅粉的升華，升華產(chǎn)物的輸運(yùn)和結(jié)晶三個過程。有兩種SI-SiC材料，其一為高純SI-SiC，稱為HPSI-SiC，其二為摻釩SI-SiC。本文研究內(nèi)容限于PVT生長摻釩SI-SiC的理論和技術(shù)問題。
　　 通常情況下，如果不故意摻雜和采取其它工藝措施，PVT法生長的SiC是n型，這是由于

2、吸附空氣中的氮可形成非故意摻雜。摻釩SI-SiC由釩的深受主補(bǔ)償?shù)臏\施主能級。本文從理論上討論了一個淺施主和多個深受主的補(bǔ)償模型。并進(jìn)一步綜述了SiC中的雜質(zhì)和本征缺陷能級。這對于半絕緣SiC材料設(shè)計(jì)將非常有幫助。
　　 多個熱力學(xué)參數(shù)影響晶體生長速率，它們是系統(tǒng)溫度、升華區(qū)與結(jié)晶區(qū)溫度差、氬氣壓力和源粉到籽晶距離。這些參數(shù)同時(shí)影響釩的升華、輸運(yùn)行為。但影響程度不同，例如，溫度升高，晶體中釩的摻入濃度可能增加，也可能減少；升華

3、區(qū)與結(jié)晶區(qū)溫度差提高，或氬氣壓力減少，晶體中釩的摻入濃度減少可能性大；源粉到籽晶距離減小，晶體中釩的摻入濃度減少。經(jīng)過這些理論分析與試驗(yàn)，我們實(shí)現(xiàn)了V濃度相對可控，并成功研制出摻釩2英寸半絕緣4H和6H-SiC，且在所研制的半絕緣4H-SiC襯底上制備出MESFET器件。
　　 本文也研究了結(jié)晶區(qū)單晶生長前沿溫度和結(jié)構(gòu)對釩摻入的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：結(jié)晶區(qū)溫度低時(shí)，釩摻入量明顯變小，過剩的釩以析出相的形式生長于晶體表面。這種析出相