以四階段不降溫方式在矽(111)上成長高指向立方碳化矽之研究

Growth of Highly Oriented 3C-SiC on Si(111) using the four-step non-cooling process

劉瑞敏(Jui-Min Liu)

指導教授 ： 黃振昌

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2009年)

摘要

碳化矽（SiC）具有高熔點、高能量帶間隙、高電子飽和遷移速度以及絕佳的崩潰電場強度等物理性質。因此，在高溫及高電壓環境下應用，遠比傳統矽功率元件優異。碳化矽基材上沉積碳化矽目前廣被商業應用，製程溫度(1600 oC以上)及設備成本甚高。為了降低成本，在矽基板上沉積碳化矽是目前市場趨勢。
本研究利用射頻感應加熱化學氣相沉積系統(RF-CVD)，以氫氣為載流氣體，矽甲烷和丙烷為反應氣體，使用四階段不降溫成長法，在斜切1.5o的Si(111)基材上沉積高指向性立方晶型碳化矽，並探討階段中不同參數對薄膜性質的影響。四階段不降溫成長法分為清潔表面，碳化層成長，碳化層退火，薄膜成長四個階段。首先，通入氫氣，升溫至攝氏900oC，清潔試片表面，去除原生氧化層；接著進行第二階段碳化層成長，通入丙烷快速升溫至1250 oC，使之裂解並覆蓋在試片表面，與表面矽原子形成碳化矽緩衝層；第三階段碳化層退火，於氫氣氣氛下升溫至1350 oC維持一段反應時間，使多餘的碳形成碳化矽；第四階段薄膜成長，通入固定比例的丙烷和矽甲烷，在1395oC進行薄膜成長。碳化矽薄膜的品質關鍵在於碳化層成長及碳化層退火步驟的調整，研究中，以XRD、SEM、XPS、AFM、TEM等分析儀器探知此二步驟扮演之角色及對薄膜成長之影響。終於，成功地異質成長高指向性立方晶型碳化矽(3C-SiC)薄膜。

關鍵字

碳化矽 ； 不降溫 ； 低壓化學氣相沉積

並列摘要

無資料

並列關鍵字

SiC ； non-cooling ； chemical vapor deposition

參考文獻

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