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用BP做缓冲层在Si(001)衬底上外延生长SiC报告人:张中伟材料科学与工程系2005年12月20日SiC的特性禁带宽度大

击穿电压高

热导率高(变形系数α/λ小)电子迁移率高

抗辐射能力强、化学稳定性好等优良特性机械性能好(耐磨)

能隙/eV迁移率/(cm2/Vs)介电常数热导率/W/cmK)ΒSiC(3C)2.35>8009.74.9ΑSiC(6H)2.86<400>9.74.9Si1.12138011.81.5GaAs1.43850012.80.5Tab.1SiC与其他几种半导体性能比较Si衬底外延生长3C-SiC存在的问题错配度很大Si:as=0.543nm3C-SiC:ae=0.435nmBP:a=0.454nm(与3C-SiC相近)Fig.1.LPCVD示意图用BP做缓冲层在Si(001)衬底上外延生长SiCSi(001)在LPCVD中1000℃下6minBP薄膜生长(850--900℃)B2H6+PH3B2H6flowrate:1.5sccmP/B比=125SiH45.0sccmSiH4+C3H8SiH43.3sccm在BP上生长Si薄膜(10nm)降温500℃以下C3H840sccm快速升温100℃/minSi炭化生成SiC1150℃3C-SiC生长850℃Fig.2.GrowthconditionsunderwhichSifilmsweregrownon

aBPlayerinoursystem.

结果讨论Fig.1:

Cross-sectionalTEMmicrographs

(a)BPfilmgrownonSi(b)SiCfilmgrownonSiSiC/BP/Si结晶质量Fig.2:Aθ/2θscanXRDofthethinSiCsampleswithandwithouttheBPbufferlayer

BPfilm的厚度对3C-SiC表面粗糙度的影响Fig.3:AFManalysisoftheBPfilms(right)andSiC1μmthickfilms(left)grownontheirBPfilms,thethicknessesofwhichare150nm(above)and400nm(below).

有缓冲层生长的SiC与没有缓冲层生长的SiC缺陷密度比较Fig.4:Cross-sectionalTEMmicrographsof4μmthickfilmsgrownonSi(001)withtheBPfilm(left)andwithouttheBPfilm(right)Fig.5:AFManalysisofa4mmthickSiCfilmandacorrespondingsmallerselectedareaview

ConclusionBPfilm能有效地缓解Si与3C-SiC之间的晶格错配,有BP薄膜做缓冲层生长的3C-SiC缺陷浓度比没有BP的低.BP薄膜表面随着厚度的增加变粗糙,最佳厚度为150nm.3C-SiC表面平整度

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