HTCVD生长碳化硅的低压工艺

gaosmile

    HTCVD生长碳化硅的低压工艺，研究的过程都是通过控制变量法：保持大部分的条件完全一样，只改变一小部分条件。这样完成实验后，通过仪器分析结果。

设计实验条件：

不变的量

• N型偏4°的4H-SiC衬底，载流子浓度约5×10^18cm-3；
• Si源：SiH4，流量42sccm；
• C源：CH4，流量14sccm；
• C/Si=1；
• 载气：H2，流量64slm；
• 刻蚀温度：1400℃；
• 生长温度：1580℃；
  
  

改变的量

气压分别为：40、60、80、100 mbar。

结果如下：

第一，对生长速率的影响：生长速率相对恒定，为10um/h。

第二，对缺陷的影响：

• 光致发光（Photoluminescence，PL）、电子顺磁共振（EPR）测得本征缺陷为VC，且浓度随着气压增大而减小；
• AFM/光学显微镜观察，表面粗糙度随着气压增大而减小，从1.4nm降至0.3nm；低气压的条件易于生成台阶，三角形缺陷减少。
  
  
  

补充实验：

实验一：如果改变SiH4的流量从21到50sccm，得到生长速率随着流量增大而增大，近似线性关系。

实验二：如果改变刻蚀温度从1400到1600℃、刻蚀时间从5到15min，AFM表明，刻蚀时间要适中：刻蚀短，没效果；刻蚀长，台阶转化为台面。温度过高，刻蚀的台阶高度太大，称为step-bunching缺陷。

最后优化后的实验条件：

• N型偏4°4H-SiC衬底，载流子浓度约5×10^18cm-3；
• Si源：SiH4，流量50sccm；
• C源：CH4，流量14sccm；
• C/Si=1；
• 载气：H2，流量60slm；
• 刻蚀温度：1500℃，刻蚀时间10min；
• 生长温度：1580℃；
• 气压：40mbar。
  
  

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