无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

无掩模Si圆柱纳米图形衬底上GaAs的异变外延生长

采用金属有机化学气相沉积方法在无掩模的直径为400nm的圆柱Si(100)图形衬底上外延生长了GaAs薄膜。图形衬底采用纳米压印技术及反应离子刻蚀技术制作而成。运用两步法生长工艺在此图形衬底上制备了厚度为1.8μm的GaAs外延层。GaAs的晶体质量通过腐蚀坑密度和透射电镜表征。图形衬底上的GaAs外延层表面腐蚀坑密度约1×107 cm-2,比平面衬底上降低了两个数量级。透射电镜观测显示大部分产生于GaAs/Si异质界面的穿透位错被阻挡在圆柱顶部附近。     

可用于Ⅲ族氮化物生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底的制备

利用新研制出的垂直式低压CVD(L PCVD) Si C生长系统,获得了高质量的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底材料.系统研究了3C- Si C的n型和p型原位掺杂技术,获得了生长速率和表面形貌对反应气体中Si H4 流量和C/ Si原子比率的依赖关系.利用Hall测试技术、非接触式方块电阻测试方法和SIMS,分别研究了3C- Si C的电学特性、均匀性和故意调制掺杂的N浓度纵向分布.利用MBE方法,在原生长的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底上进行了Ga N的外延生长,并研究了Ga N材料的表面、结构和光学特性.结果表明3C- Si C是一种适合于高质量无裂纹Ga N外延生长的衬底或缓冲材料.     

无坑洞n-3C-SiC/p-Si(100)的LPCVD外延生长及其异质结构特性

在MBE/CVD高真空系统上,利用低压化学气相淀积( L PCVD)方法在直径为5 0 mm的单晶Si( 10 0 )衬底上生长出了高取向无坑洞的晶态立方相碳化硅( 3 C- Si C)外延材料,利用反射高能电子衍射( RHEED)和扫描电镜( SEM)技术详细研究了Si衬底的碳化过程和碳化层的表面形貌,获得了制备无坑洞3 C- Si C/Si的优化碳化条件,采用霍尔( Hall)测试等技术研究了外延材料的电学特性,研究了n- 3 C- Si C/p- Si异质结的I- V、C- V特性及I- V特性对温度的依赖关系.室温下n- 3 C- Si C/p- Si异质结二极管的最大反向击穿电压达到2 2 0 V,该n- 3 C- Si C/p- Si异质结构可用于制     

无坑洞n-3C-SiC/p-Si(100)的LPCVD外延生长及其异质结构特性

在MBE/CVD高真空系统上,利用低压化学气相淀积(LPCVD)方法在直径为50mm的单晶Si(100)衬底上生长出了高取向无坑洞的晶态立方相碳化硅(3C-SiC)外延材料,利用反射高能电子衍射(RHEED)和扫描电镜(SEM)技术详细研究了Si衬底的碳化过程和碳化层的表面形貌,获得了制备无坑洞3C-SiC/Si的优化碳化条件,采用霍尔(Hall)测试等技术研究了外延材料的电学特性,研究了n-3C-SiC/p-Si异质结的I-V、C-V特性及I-V特性对温度的依赖关系.室温下n-3C-SiC/p-Si异质结二极管的最大反向击穿电压达到220V,该n-3C-SiC/p-Si异质结构可用于制备宽带隙发射极SiC/Si HBTs器件.     

可用于Ⅲ族氮化物生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底的制备

利用新研制出的垂直式低压CVD(LPCVD)SiC生长系统,获得了高质量的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底材料.系统研究了3C-SiC的n型和p型原位掺杂技术,获得了生长速率和表面形貌对反应气体中SiH4流量和C/Si原子比率的依赖关系.利用Hall测试技术、非接触式方块电阻测试方法和SIMS,分别研究了3C-SiC的电学特性、均匀性和故意调制掺杂的N浓度纵向分布.利用MBE方法,在原生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底上进行了GaN的外延生长,并研究了GaN材料的表面、结构和光学特性.结果表明3C-SiC是一种适合于高质量无裂纹GaN外延生长的衬底或缓冲材料.     

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析

采用 HFCVD技术 ,通过两步 CVD生长法 ,以较低生长温度 ,在 Si( 1 1 1 )和 Si( 1 0 0 )衬底上同时外延生长 3C- Si C获得成功 .生长源气为 CH4 + Si H4 + H2 混合气体 ,热丝温度约为2 0 0 0℃ ,碳化和生长时基座温度分别为 950℃和 92 0℃ ,用 X射线衍射 ( XRD)和 X射线光电子能谱 ( XPS)等分析手段研究了外延层的晶体结构、组分及化学键能随深度的变化 .XRD结果显示出 3C- Si C薄层的外延生长特征 ,XPS深度剖面图谱表明薄层中的组分主要为 Si和 C,且 Si/C原子比符合 Si C的理想化学计量比 ,其三维能谱曲线进一步证明了外延层中 Si2 p和与 Cls成键形成     

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析

采用HFCVD技术,通过两步CVD生长法,以较低生长温度,在Si(111)和Si(100)衬底上同时外延生长3C-SiC获得成功.生长源气为CH4+SiH4+H2混合气体,热丝温度约为2000℃,碳化和生长时基座温度分别为950℃和920℃,用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段研究了外延层的晶体结构、组分及化学键能随深度的变化.XRD结果显示出3C-SiC薄层的外延生长特征,XPS深度剖面图谱表明薄层中的组分主要为Si和C,且Si/C原子比符合SiC的理想化学计量比,其三维能谱曲线进一步证明了外延层中Si2p和与Cls成键形成具有闪锌矿结构的3C-SiC.     

Characterization of 3C-SiC thin films grown on Si surfaces patterned with various periods and depths

The effects of pattern dimension on the quality of cubic SiC thin films were investigated, grown on patterned Si substrates using the chemical vapor deposition technique. Results of various characterization techniques indicated that the quality of SiC films on the patterned substrates does not noticeably improve. It was observed from high-resolution x-ray diffraction (XRD) that SiC films on scratched surfaces (≤10-nm deep) show comparable quality to SiC on flat Si, and the quality of the SiC grown on substrates with saw-tooth patterns (∼25-nm or ∼75-nm deep) might even be lower than that of the SiC/flat-Si films.     

Heteroepitaxial 3C-SiC on Si with Various Carbonization Process Conditions

The surface morphology and crystallinity of cubic silicon carbide (3C-SiC) films are the most important factors to affect performance of 3C-SiC-based electronic devices. This article presents the effect of carbonization condition, such as the process temperature and the source gas flow rate, on the surface roughness and crystalline quality of heteroepitaxial 3C-SiC films grown on Si(001) substrates. Morphological analysis using scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy, and atomic force microscopy (AFM) reveals that decreasing the carbon-based precursor gas-on temperature from 1100°C to 700°C after in situ cleaning significantly improves the surface morphology of subsequent 3C-SiC films. Also, decreasing the carbonization temperature from 1250°C to 1150°C reduces the protrusion defect density from >400/mm² to <30/mm². Comparison of crystalline quality of 3C-SiC with two different propane gas flow rates of 3 sccm and 15 sccm during carbonization, using x-ray diffractometry and scanning probe microscopy, indicates little influence on crystalline quality as flow rate changes.