碳化硅晶体表面损伤层去除和表面重构

作     者：郭钰 彭同华 蔡振立 陈小龙 

作者单位：北京天科合达蓝光半导体有限公司 中国科学院物理研究所 

会议名称：《第十七届全国晶体生长与材料学术会议(CCCG-17)》

会议日期：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

关 键 词：碳化硅 气体刻蚀 损伤层 台阶 

摘      要：碳化硅(SiC)具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点,是制作高亮度发光二极管、场效应晶体管等器件的理想衬底材料[1]。碳化硅晶片在机械加工过程中会引入损伤,使得晶片表面有序的晶格排列被破坏。而碳化硅抛光片表面外延生长要求其原子排列与外延层的原子排列非常近似,从而实现有效的晶格繁衍。因此需要找到一种方法有效的去除碳化硅晶片表面的损伤层。本文通过在高温反应炉内通入H/Ar混合气,其中H与碳化硅表面的硅原子和碳原子发生反应,分别生成烷基和硅烷基气体逸出表面[2,3],从而裸露出没有损伤的、新的碳化硅表面。通过控制H/Ar混合气的压力、流量和炉腔温度等条件,使得碳化硅表面的刻蚀速率接近1微米/小时,表面损伤层被有效去除。同时这种碳化硅表面在高温条件下会重构形成规则的台阶结构,台阶边缘成为外延生长的成核中心,有助于生长高质量碳化硅外延层。因此,本文利用气体刻蚀的办法有效的去除了碳化硅表面的损伤层,为生长高质量的外延薄膜提供了良好的碳化硅衬底材料。