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近些年,SiC大功率器件的研究越来越受到人们的关注。由于SiC大功率器件是制作在外延层上,所以对SiC器件的性能来说,SiC外延薄膜的质量是非常重要的。要制备SiC大功率器件就需要生长出质量较高而且厚度达到50μm的SiC薄膜,但是现在较低的薄膜生长速率对生长时间提出了挑战,因此有必要提高SiC外延薄膜的生长速率。本文主要研究了4H-SiC低压同质外延生长。通过改变工艺参数,如生长压强、源气体流量和生长时间,研究外延薄膜的生长速率、厚度均匀性、表面缺陷、表面形貌和结晶质量的变化趋势。主要研究成果如下:第一,当生长气压从100 mbar降到40 mbar时,外延层的生长速率基本保持在10μm/h到10.5μm/h之间。生长气压的降低会造成外延薄膜中表面缺陷密度的减少,三角型缺陷密度由71.4 cm-2降到13.4 cm-2,胡萝卜缺陷密度由44.6 cm-2降到17.9 cm-2。主要原因是低压生长会降低表面自由能,并抑制生长初期的异常成核,从而降低了三角形缺陷和胡萝卜缺陷密度。在生长气压降低的过程中,观察到样品的表面粗糙度与表面缺陷呈现出相反的趋势,表面粗糙度由0.331 nm增加到0.69 nm,这可能与吸附原子表面迁移率的增加或表面自由能的降低有关。另外,随着生长气压的降低,外延薄膜的结晶质量变好,FWHM值从最大的86.4468 arcsec减小到58.4282 arcsec。第二,生长气压为40 mbar,以SiH4流量为单一变量,实验结果表明:当SiH4流量从10.5 sccm升高到50 sccm时,外延层的生长速率呈线性增加,最大可达12.5μm/h,而且生长速率未达到饱和。SiH4流量的增加造成了外延层中表面缺陷密度的增大和结晶质量的下降,三角型缺陷密度由4.5 cm-2增加到102.6 cm-2,胡萝卜缺陷密度由0 cm-2增加到75.9 cm-2,FWHM值由27.3135 arcsec增加到84.3121arcsec。这可能是因为生长速率的增大导致异常成核或异常堆积的速率变快。另外,SiH4流量的增加没有使样品的表面形貌明显退化,RMS值保持在0.6 nm左右。第三,生长气压为40 mbar,生长时间从1小时增加到4小时,外延层的生长速率均稳定保持在10μm/h以上。生长时间在3小时以内,结晶质量没有较大的变化,FWHM值由55.0412 arcsec增加到60.2635 arcsec,但时间为4小时,FWHM值会增加到98.0071 arcsec。随着生长时间的增加,薄膜表面缺陷的密度呈现增大的趋势,三角型缺陷密度由8.9 cm-2增加到111.6 cm-2,胡萝卜缺陷密度由40.2 cm-2变化到67.0 cm-2。这可能是由于CVD设备长时间运行后,温度出现波动。另外,生长时间的增加没有引起表面形貌明显退化,RMS值保持在0.38 nm左右。