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PVT法生长的SiC单晶体依然存在大量的缺陷使其优良特性难以发挥,故对这些结构缺陷进行研究并且能在某些具体过程中进行有效的控制,对于提高SiC晶体质量是非常重要的。本文利用化学腐蚀结合显微分析法表征SiC单晶中常见的缺陷;并从杂质种类和含量及籽晶生长面状态两个方面对缺陷的影响进行分析。得到的主要结论如下:
1.金相显微镜和体视显微镜可初步辨别腐蚀坑对应的缺陷种类;SEM和LSCM能表征出腐蚀坑结构,根据结构能准确辨别缺陷种类。
2.激光定向仪可定性的表征缺陷腐蚀坑,当反射光斑为多层六边形状时说明晶体表面存在大量的刃位错腐蚀坑,当反射光斑为一个点时说明表面有不同缺陷腐蚀坑或缺陷密度较小。推测反射光斑为六个花瓣状的表面会存在大量的螺位错腐蚀坑。
3.在6H-SiC单晶中,B、Al杂质含量高于N杂质(电阻率~1Ω·cm)时,刃位错密度在105cm-2左右相比未掺杂的密度变化不大,但腐蚀坑尺寸比未掺杂的大4-5倍,微管密度小于1cm-2,其它位错腐蚀坑未发现;掺V的半绝缘型SiC(电阻率~108Ω·cm)微管数量会增加到104cm-2;N含量的多少对缺陷腐蚀坑的种类和密度影响不大,刃位错腐蚀坑尺寸会随着N含量的增加而增大,而N含量过高(电阻率低于0.1Ω·cm)会导致6H-SiC中夹杂15R-SiC。
4.籽晶腐蚀后抛光表面粗糙度低于未抛光两个数量级,减少了所得晶体异晶型的夹杂同时减少因异晶型引起的微管等缺陷;抛光会去除部分浅的缺陷腐蚀坑,同时减小深的腐蚀坑尺寸,使得抛光籽晶生长面缺陷腐蚀坑的密度和尺寸低于未抛光籽晶生长面,很大程度的抑制籽晶原有的缺陷向晶体中延伸,使得再生长的6H-SiC晶体缺陷密度低于未抛光籽晶所得的6H-SiC晶体。推出籽晶生长面的粗糙度和缺陷露头是影响晶体质量的一个重要因素。