SiC单晶简介

SiC单晶简介谢雪健2016.11.1SiC命名及结构•SiC命名:200多种结构，按照结构可以分为：α-SiC:2H,4H,6H,10H,……β-SiC:3C-SiC;15R,21R,24R……•SiC结构：CSi4共价四面体不同晶型Si-C双原子层排列顺序示意图2SiC性质与应用3Refractiveindex:2.6Mohshardness:9.5Latticemismatch:3.4%SiC相图碳硅二元系要到2830℃才能出现包晶状态。理论计算表明：若从化学计量比熔体中采用提拉法生长SiC，需要营造3200℃以上的高温和105bar以上的高压，条件非常苛刻。目前获得体块SiC单晶的方法主要有液相法和物理气相传输法（PVT）。Si-C二元体系相图4SiC单晶生长-溶液法C在Si溶液中的溶解度极低，对于纯Si-C二元熔体生长体系，生长速率很低。加入稀土和过渡金属元素，如Fe、Ti、Cr等，可以增加C在Si中的溶解度。优点：1.近平衡状态下进行生长，且成本较低。2.可以获得低缺陷密度高质量的SiC单晶。缺点：1.存在大尺寸晶体生长形态不稳定；2.晶体中存在金属助溶剂包裹体。SiC单晶液相生长示意图5SiC单晶生长-PVT法PVT生长SiC晶体过程示意图•主要包括三部分：1.T1800℃，粉料升华-分解反应：2.气相组份输运；3.过饱和状态下，组份重结晶：67SiC掺杂特性电阻率达到半绝缘半绝缘：1.掺杂半绝缘：掺杂两性杂质。2.高纯半绝缘：利用点缺陷补偿浅能级杂质。电阻率导电：1.n型SiC：ρ20mΩ·cm2.p型SiC：ρ2.5Ω·cmSiC单晶中常见缺陷微管多型刃位错、螺位错基平面位错小角晶界碳包裹体8SiC单晶加工晶体晶棒晶棒定向、滚圆磨平面切割片研磨片抛光片抛光片磨定位边机械抛光SiC衬底化学机械抛光研磨多线切割清洗封装9SiC衬底参数尺寸特性：1.直径；2.中心点厚度；3.参考边长度；4.表面取向；5.主定位边;6.主参考面取向；7.副参考面取向;1011SiC衬底参数其余性质:1.TTV,BOW,WARP;2.掺杂浓度；3.电阻率；4.摇摆曲线半宽;5.粗糙度。TTV=a–bBOW=(a-b)/2WARP=(a-b)/212谢谢大家，请大家批评指正！