用VGF法生长6英寸锗单晶中籽晶熔接工艺研究

采用垂直梯度凝固(VGF)法生长单晶时,其温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一.在VGF法生长单晶的过程中,籽晶的熔接工艺直接影响着单晶生长的成败.研究了拉速器速度、保温时间及石英棉用量对6英寸(1英寸=2.54 cm)锗单晶VGF生长中籽晶熔接的影响,并确定了最佳的籽晶熔接工艺.研究结果发现,当拉速器速度为3～4 mm/h、保温时间为75～100 min、石英棉用量为15～20 9时,实现了对籽晶熔接工艺的精准控制,熔接长度为12～22 mm,位错密度小于500 cm-2,有效地降低了生产成本,提高了生产效率和单晶率.     

SiC籽晶上生长AlN单晶的断裂特性研究

通过扫描电镜(SEM)观察了SiC籽晶上生长AlN单晶的断裂面形貌。模拟了SiC籽晶与AlN晶体之间的应力分布。通过计算不同晶面的面间距,确定了六方晶系的AlN晶体中m面为解理面。拉曼光谱仪对不同晶面的特性进行了表征。结果表明,断裂面为m面,即裂纹扩展并沿m面解理形成断裂面。切割面为c面,AlN沿垂直于c方向生长。拉曼光谱中波数为656.2 cm-1的（E2(high)声子模为AlN单晶中的特征拉曼峰） 声子模式的半高宽为6.5 cm-1,晶体质量高。残余的张应力是裂纹产生的主要原因。     

坩埚在线圈中位置对大直径SiC单晶温度场影响

利用Virtual Reactor模拟软件研究了大直径SiC晶体生长中坩埚在感应线圈内不同位置对坩埚内整体温度场、生长腔以及料源内温度场的影响。分析比较了生长腔内径向温度梯度以及轴向温度梯度的变化规律以及坩埚内部整体温度场的分布规律。以此为依据,优化了坩埚设计,获得了理想的适合大直径SiC单晶生长的温场,并成功生长出高...     

生长气体流量对SiC单晶缺陷的影响

实现了熔融KOH进行SiC体单晶择优腐蚀估测缺陷密度的方法.本文报道了采用该技术对体SiC单晶缺陷密度估测的结果.腐蚀会在Si面形成六边形腐蚀坑,在C面形成圆形腐蚀坑.腐蚀速率和蚀坑形状与SiC生长工艺有关.对在高生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其刃位错、螺位错与微管密度分别为2.82×105,94和38cm-2;对在低生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其上述缺陷密度分别为9.34×105,2和29cm-2.结果表明:随着生长气体流量的增加,由于避免了N2掺杂,刃位错密度下降.     

生长气体流量对SiC单晶缺陷的影响

实现了熔融KOH进行SiC体单晶择优腐蚀估测缺陷密度的方法.本文报道了采用该技术对体SiC单晶缺陷密度估测的结果.腐蚀会在Si面形成六边形腐蚀坑,在C面形成圆形腐蚀坑.腐蚀速率和蚀坑形状与SiC生长工艺有关.对在高生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其刃位错、螺位错与微管密度分别为2.82×105,94和38cm-2;对在低生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其上述缺陷密度分别为9.34×105,2和29cm-2.结果表明:随着生长气体流量的增加,由于避免了N2掺杂,刃位错密度下降.     

SiC单晶生长技术及器件研究进展

综述了近年来国外ＳｉＣ单晶及外延层生长、分立器件和集成电路的研究进展情况。     

PVT法同质籽晶AlN晶体生长

为了获得高质量AlN晶体,通过物理气相传输(PVT)法,采用AlN籽晶进行AlN晶体生长,并通过双温区加热装置对衬底与原料之间的温差进行调节。研究结果表明,籽晶形核阶段,随着AlN籽晶与原料顶温差的减小,AlN的形核机制呈现三种模式,分别为岛生长模式、畴生长模式和螺旋位错生长模式;晶体生长阶段,通过增加AlN籽晶与原料顶温差来提高晶体生长速率,采用10℃/h的变温速率将温差从10℃增加为30℃时,AlN晶体生长模式不变,仍然保持螺旋位错生长模式,该生长模式下获得的AlN晶体结晶质量最高,(0002)面摇摆曲线半峰宽(FWHM)约为55 arcsec。     

PVT生长掺V SiC单晶的扫描电镜二次电子像衬度

在用SEM观察沿单晶生长方向切割掺V SiC晶片时,发现其二次电子像存在衬度。表现为先生长部分较明亮,后生长部分较暗淡,中间存在明显突变。在用PVT生长掺V SiC单晶时,SiC单晶中同时含有浅施主N和深受主杂质V是补偿半导体。从补偿半导体载流子浓度计算出发,建立了二次电子像衬度与载流子浓度的对应关系,很好解释了这一实验现象。结果表明,SiC单晶生长过程中随着浅施主N的减少,n型载流子的浓度逐步减少;当其浓度与V相当时,载流子浓度突变,可瞬间减少10个量级,此后又缓慢减少。正是这种载流子的突变引发了扫描电镜二次电子像衬度。     

SiC材料升华法生长机理

讨论了SiC晶体升华法生长机理。从SiC晶体生长过程中的化学反应,热传输,物质传输以及缺陷的形成等方面进行了探讨。分析了化学计量比和保护气体压力对SiC单晶生长及其缺陷形成的影响。通过分析得到,要获得高质量的SiC单晶,必须有效地控制各种工艺参数。     

PVT法生长大直径SiC晶体粉源的热特性及对生长的影响

研究了SiC粉料的空隙率对晶体生长的影响.分析比较了当粉料取不同空隙率时粉料中以及生长腔内温度分布的异同,并结合实验研究了生长腔内等温线的不同形状和生长晶体表面形貌之间的关系.数值计算和实验结果均表明,生长腔内等温线的形状直接决定着生长晶体的表面形貌;粉源内较大的空隙率有利于粉的有效升华和晶体的稳定生长.     

单晶SiC电化学腐蚀及化学机械抛光

通过电化学工作站对4英寸(1英寸=2.54 cm)n型单晶SiC(4H-SiC)进行电化学腐蚀特性研究,采用36GPAW-TD单面抛光机对其Si面和C面进行了化学机械抛光(CMP)。结果表明,采用H2O2和NaClO作为氧化剂,均可促进SiC的电化学腐蚀并提高其抛光去除速率,其促进作用与氧化剂浓度和抛光液的pH值密切相关。选择含体积分数5%的H2O2、pH值为12的SiO2抛光液对SiC进行CMP,得到的Si面抛光速率可以达到285.7 nm/h。在含H2O2抛光液中引入适量的NaNO3和十二烷基硫酸钠,SiC表现出较高的腐蚀电位绝对值和去除速率。在H2O2和NaClO抛光液体系中,SiC的去除速率与其腐蚀电位的绝对值正相关,该结果对实际应用有一定的借鉴意义。