SiC半导体材料及其器件应用.pdf

第37卷第2期2000年4,el半导体情报13

SiC半导体材料及其器件应用

(电子十三所静7岁
电子，石家庄050051)lf

一／杨银堂／

(西安电子科技大学，西安710071)

捅要分析了SiC材料的结构类型和基本特性，介绍了SiC单晶材料的生长技术及器件
工艺技术，简要讨论了SiC器件的主要应用领域和优势．，，
关键词sic单晶材料工艺高温圭±生墨壁短波长发光器件
中圈分类号：TN304．2—文献标识码：A文章编号：1001—5507(2000)2-13-03
本等诲叛杀
TechniquesofSiCSemicductorMaterialsandDevices

YangKewu，Panjing
(The13thtnsotute(Electrrmics)．Shijiazhuang050051)

YangYintang

(Xi'angmver~'tyofSctenceandTechnology．f710071

AbstractThestructuretypesandproperiesofSiCareanalyzed．TheprocessesforSiC
crystalgrowthanddevicefabricationarepresented．Mainapplicationfieldsaredis
cussed．
KeywordsSiCcrystalmaterialsProcess
Short——wavelengthlight—emittingdevices

制作高温、高频、大功率、抗辐照、短波长发
引言
光及光电集成器件的理想材料，在微电子、光
随着微电子技术的发展，传统的si和电子等领域起到了独特的作用，成为国际上新
GaAs半导体材料由于本身结构和特性的原材料、微电子和光电子领域研究的热点
因，在高温、高频、光电等方面越来越显示出近年来，SiC材料制备及加工技术取得了
其不足和局限性，一系列新型的半导体材料如迅速的发展。已研制成功了直径50ram的单晶
SiC、金刚石等越来越引起人们的重视其中抛光片，不同衬底的单晶薄膜外延技术也已突
SiC材料以其特有的大禁带宽度、高临界击穿破，SiC材料的控制掺杂、金属化、图形刻蚀、
场强、高电子迁移率、高热导率等特性，成为氧化等技术也逐步成熟。采用SiC材料已实现

收稿日期19990607

14半导体情报第37卷第2期2000年4月

了可在500c以上工作的高温半导体器件、商结晶类型不定的单晶板块。该方法可形成直径
业化的蓝光发光器件、汽车和飞机发动机监控较小(8ram)、杂质含量较高的a—SiC单晶。
用的紫外光敏器件等．SiC高频和微波器件、抗之后，由Tairov、Tsvetko等人在Lely法
核加固器件的研究正受到广泛的重视这些都基础上研究得到了一种新的有籽晶的升华再结
对SiC材料技术及产业的开发提出了迫切的要晶工艺，可以用来生长较大尺寸的、单一晶体
求。结构的单晶。用该方法得到了直径30ram、长度
≥40mm的纯6H结构SiC晶棒。目前SiC单晶
2SiC．材料的结构与特性
的生长技术已较成熟，但由于工艺难度较大．并
SiC是一种Ⅳ1'4旗化合物半导体材料+具受SiC材料切割能力的限制，国际上能提供商
有多种同素异构类型。其典型结构可分为两类：品SiC材料的厂家仅有美国CREE公司一家．

一
类是闪锌矿结构的立方SiC晶型，称为3C其工业化水平接近50mm，但售价极高。
或SiC，这里3指的是周期性次序中面的数
作为对体材料的一种替代，近年来国际上
目；另一类是六角型或菱形结构的大周期结构，
开展了SiC单晶薄膜材料的外延生长技术研
其中典型的有6H、4H、15R等，统称为—SiC。
究它一般采用SiC或s村底，以SiH、CHe
表1给出了SiC材料的主要特性数据。从
为反应气体，用常压cVD方法在1300～
中可以看出，SiC材料具有优异的电学特性和
1800℃的温度下进行外延生长在SiC衬底上
热学特性。与si相比，SiC材料具有更大的、
可得到和SiC,，在si衬底上只能得到口
E、⋯^大的E使其可以工作于650C以
SiC。外延生长的单晶薄膜的质量主要取决于衬
上的高温环境，并具有极好的抗辐射性能；特
底温度、气体流量比及具体工艺程序等
有的能带结掏和禁带宽度使之可制作短波长发
光器件和光电集成器件；大的E、一^和E使4SiC器件工艺技术
之适于制作大功率、高频和微波器件
4．1控制掺杂技术
表1几种半导体材料有关参数比较
控制掺杂是形成器件结的基本要求。SiC
材料特性SlGaA6HSiC3CSlC金刚石
禁带宽度巨ieV1】】1．42·92-256材料控制掺杂可采用原位掺杂和高温离子注入
电子迁穆率
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