Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除

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Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除

陈达, 张玉明, 张义门, 王悦湖

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陈达, 张玉明, 张义门, 王悦湖. Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除[J]. 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

引用本文:

陈达, 张玉明, 张义门, 王悦湖. Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除[J]. 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

CHEN Da, ZHANG Yu-ming, ZHANG Yi-men, WANG Yue-hu. Strain Reducing in 3C-SiC Film Growth on Si Substrate[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

Citation:

CHEN Da, ZHANG Yu-ming, ZHANG Yi-men, WANG Yue-hu. Strain Reducing in 3C-SiC Film Growth on Si Substrate[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

1.
西安电子科技大学微电子学院西安 710071

基金项目:

国家自然科学基金(60876061);部级预研基金;陕西13115创新工程(2008ZDKG-30)

作者简介:
陈达(1981-)，男，博士生，主要从事宽禁带半导体材料与器件方面的研究.

中图分类号: O484

Strain Reducing in 3C-SiC Film Growth on Si Substrate

1.
School of Microelectronics,Xidian University Xi'an 710071

摘要: 利用低压化学气相沉积方法在N型Si衬底上异质外延生长3C-SiC薄膜，研究和分析了不同碳化工艺和生长工艺对3C-SiC外延层的影响；探讨了Si衬底3C-SiC异质外延应力的消除机理。通过台阶仪和XRD对不同工艺条件下的外延层质量进行分析，得到最佳工艺条件的碳化温度为1 000 ℃，碳化时间为5 min，生长温度为1 200 ℃，生长速度为4 μm/h。对最佳工艺条件下得到的外延层的台阶仪分析表明外延层弯曲度仅为5 μm/45 mm；而外延层的XRD和AFM分析表明，3 μm厚度外延层SiC(111)半高宽为0.15°，表面粗糙度为15.4nm，表明外延层结晶质量良好。
- 3C-SiC /
- 碳化 /
- 异质外延 /
- 生长 /
- Si衬底
Abstract: Heteroepitaxial growth of 3C-SiC on n-Si substrates has been performed by low pressure chemical vapor deposition process. The effects of different carbonized conditions and growth conditions on 3C-SiC films are investigated by optical profilometry and X-ray diffraction. The mechanism to reduce the 3C-SiC/Si warfer strain is discussed. The results show that the curvature of the wafer is reduced when the crystalline quality is improved. This can be interpreted that the crystalline quality improvement increases the intrinsic mismatch strain εm and compensates for the thermoelastic strain εθ , leading to the reduction of the residual strain. The best process condition is: carbonized temperature 1 000 ℃, carbonized time 5min, growth temperature 1 200 ℃, and growth rate 4 μm/h. High quality SiC epilayer has been obtained under the above condition and the epilayer curvature of the epilayer is only 5 μm/45 mm. The full-width at half maximum of the SiC(111) peak is 0.15°. The surface roughness is 15.4 nm.
- 3C-SiC /
- carbonized /
- eteroepitaxial /
- growth /
- Si substrate

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Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

1. 西安电子科技大学微电子学院西安 710071

基金项目:

国家自然科学基金(60876061);部级预研基金;陕西13115创新工程(2008ZDKG-30)

作者简介:
陈达(1981-)，男，博士生，主要从事宽禁带半导体材料与器件方面的研究.

收稿日期: 2009-10-15
修回日期: 2010-04-13
刊出日期: 2011-02-15

中图分类号: O484

关键词:

3C-SiC /
碳化 /
异质外延 /
生长 /
Si衬底

摘要: 利用低压化学气相沉积方法在N型Si衬底上异质外延生长3C-SiC薄膜，研究和分析了不同碳化工艺和生长工艺对3C-SiC外延层的影响；探讨了Si衬底3C-SiC异质外延应力的消除机理。通过台阶仪和XRD对不同工艺条件下的外延层质量进行分析，得到最佳工艺条件的碳化温度为1 000 ℃，碳化时间为5 min，生长温度为1 200 ℃，生长速度为4 μm/h。对最佳工艺条件下得到的外延层的台阶仪分析表明外延层弯曲度仅为5 μm/45 mm；而外延层的XRD和AFM分析表明，3 μm厚度外延层SiC(111)半高宽为0.15°，表面粗糙度为15.4nm，表明外延层结晶质量良好。

English Abstract

陈达, 张玉明, 张义门, 王悦湖. Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除[J]. 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

引用本文:

陈达, 张玉明, 张义门, 王悦湖. Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除[J]. 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

CHEN Da, ZHANG Yu-ming, ZHANG Yi-men, WANG Yue-hu. Strain Reducing in 3C-SiC Film Growth on Si Substrate[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

Citation:

CHEN Da, ZHANG Yu-ming, ZHANG Yi-men, WANG Yue-hu. Strain Reducing in 3C-SiC Film Growth on Si Substrate[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2011, 40(1): 134-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.025

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