成果簡(jiǎn)介：碳化硅（SiC）是一種具有極其優(yōu)異性能的第三代化合物半導(dǎo)體材料，它不但具有寬禁帶（Si的3倍）,、高熱導(dǎo)率（Si的3.3倍）,、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)(Si的10倍)、高飽和電子漂移速率(Si的2.5倍)等特點(diǎn),，而且還具有極好的物理及化學(xué)穩(wěn)定性,、極強(qiáng)的抗輻照能力和機(jī)械強(qiáng)度等，因此,，SiC可以用于制作高溫,、大功率、微波功率器件,，可廣泛用于地面核反應(yīng)堆系統(tǒng),、石油勘探、環(huán)境檢測(cè)以及航空航天,、雷達(dá)通訊系統(tǒng),、大功率的電力電子轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和汽車(chē)馬達(dá)等重要軍民應(yīng)用領(lǐng)域。SiC外延結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量對(duì)SiC器件特性及水平具有決定作用,，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,，同時(shí),，要在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)摻雜濃度的精確控制，對(duì)外延厚度和摻雜的均勻性要求很高,。SiC外延材料的研發(fā)顯得十分重要,，它包括兩個(gè)方面，一是外延裝備,，二是外延生長(zhǎng)技術(shù),。經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)研發(fā)，目前已積累了豐富的SiC外延生長(zhǎng)技術(shù),，并取得了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果,。在中科院重大裝備項(xiàng)目的支持下，經(jīng)兩年的攻關(guān),，成功研制出具有大面積和/或多片SiC外延生長(zhǎng)系統(tǒng),。 應(yīng)用狀況： 使用大面積/多片高溫碳化硅化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)進(jìn)行了多片裝的2英寸片SiC的外延生長(zhǎng), 系統(tǒng)研究了Si基多片SiC外延生長(zhǎng)工藝及技術(shù)、晶體質(zhì)量,、厚度均勻性以及摻雜均勻性電學(xué)特性等方面的內(nèi)容,，具體如下： 生長(zhǎng)工藝及技術(shù)： 為了維持生長(zhǎng)室內(nèi)穩(wěn)定的流場(chǎng)分布，并提高氣體利用效率，采用導(dǎo)流技術(shù)將反應(yīng)氣體引導(dǎo)至反應(yīng)生長(zhǎng)室,，以減少甚至消除紊流給外延生長(zhǎng)帶來(lái)的不利影響,。另外，為了使片內(nèi),、片間生長(zhǎng)速率均勻,，采用了氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置。實(shí)驗(yàn)表明,，上述兩方面的設(shè)置保證了外延片的高質(zhì)量生長(zhǎng),。SiC外延生長(zhǎng)速率為1～5微米/小時(shí)。 晶體質(zhì)量： 對(duì)于Si基SiC外延材料,，外延片表面光亮,，如圖1(a)～(c)所示。SiC外延材料結(jié)晶質(zhì)量高,，外延膜均勻,，如圖1(d)XRD測(cè)試結(jié)果所示。  厚度均勻性： 外延片厚度均勻性對(duì)后續(xù)的器件制造影響很大,，對(duì)外延材料片內(nèi),、片間厚度及其均勻性具有很高的要求。采用外延層截面測(cè)試方法,，沿同心圓不同位置進(jìn)行測(cè)試,，如圖1（e）所示，片內(nèi),、片間厚度不均勻性分別小于6％,、7％，達(dá)到了器件制造的要求,，居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,。 摻雜均勻性： 摻雜均勻性也是一個(gè)重要參數(shù)，要求外延材料摻雜均勻性高,。Si基SiC外延材料的背景摻雜濃度不高于3×1015 /cm3，多片SiC外延片（3×2”）摻雜不均勻性最好為6％,，如圖1（f）所示,。該成果居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 |
