成果简介：

碳化硅（SiC）是一种具有极其优异性能的第三代化合物半导体材料，它不但具有宽禁带（Si的3倍）、高热导率（Si的3.3倍）、高击穿场强(Si的10倍)、高饱和电子漂移速率(Si的2.5倍)等特点，而且还具有极好的物理及化学稳定性、极强的抗辐照能力和机械强度等，因此，SiC可以用于制作高温、大功率、微波功率器件，可广泛用于地面核反应堆系统、石油勘探、环境检测以及航空航天、雷达通讯系统、大功率的电力电子转换系统和汽车马达等重要军民应用领域。
SiC外延结构材料的质量对SiC器件特性及水平具有决定作用，外延SiC材料要具有很好的表面形貌，相成分均一、缺陷密度低，同时，要在大范围内实现掺杂浓度的精确控制，对外延厚度和掺杂的均匀性要求很高。SiC外延材料的研发显得十分重要，它包括两个方面，一是外延装备，二是外延生长技术。经过十多年的技术研发，目前已积累了丰富的SiC外延生长技术，并取得了一批具有自主知识产权的成果。在中科院重大装备项目的支持下，经两年的攻关，成功研制出具有大面积和/或多片SiC外延生长系统。

应用状况：
使用大面积/多片高温碳化硅化学气相沉积系统进行了多片装的2英寸片SiC的外延生长, 系统研究了Si基多片SiC外延生长工艺及技术、晶体质量、厚度均匀性以及掺杂均匀性电学特性等方面的内容，具体如下：

生长工艺及技术：
为了维持生长室内稳定的流场分布，并提高气体利用效率，采用导流技术将反应气体引导至反应生长室，以减少甚至消除紊流给外延生长带来的不利影响。另外，为了使片内、片间生长速率均匀，采用了气动旋转装置。实验表明，上述两方面的设置保证了外延片的高质量生长。SiC外延生长速率为1～5微米/小时。

晶体质量：
对于Si基SiC外延材料，外延片表面光亮，如图1(a)～(c)所示。SiC外延材料结晶质量高，外延膜均匀，如图1(d)XRD测试结果所示。

厚度均匀性：
外延片厚度均匀性对后续的器件制造影响很大，对外延材料片内、片间厚度及其均匀性具有很高的要求。采用外延层截面测试方法，沿同心圆不同位置进行测试，如图1（e）所示，片内、片间厚度不均匀性分别小于6％、7％，达到了器件制造的要求，居国内领先水平。

掺杂均匀性：
掺杂均匀性也是一个重要参数，要求外延材料掺杂均匀性高。Si基SiC外延材料的背景掺杂浓度不高于3×1015 /cm3，多片SiC外延片（3×2”）掺杂不均匀性最好为6％，如图1（f）所示。该成果居国内领先水平。

上一篇：MOCVD材料生长等重大装备项目

下一篇：氧化锌体单晶生长技术

科技资源

热点内容