离子注入非故意掺杂4H-SiC退火ESR谱硕士论文.doc

离子注入和退火对非故意掺杂4H-SiC中本征缺陷影响的ESR研究【摘要】 SiC是近几年迅速崛起的宽禁带半导体材料之一,SiC材料具有很大的禁带宽度,很高的迁移率以及良好的热导率等特性,从而在高功率、高频率和耐高温器件等方面具有极其重要的发展前景;它既可用作器件的衬底,也可作为器件间的隔离,同时又可作为GaN材料的衬底材料。到目前为止,非故意掺杂4H-SiC外延材料的在国内的研究已经取得了显著的成就,但是对于4H-SiC材料中的本征缺陷还没有完整的测试方法;尤其对于深能级本征缺陷,不同样品的测试结果也有很大的差异,对本征缺陷深能级的起源尚未有定论。本文采用电子顺磁共振法研究了LPCVD法制备的非故意掺杂4H-SiC外延材料的本征缺陷,其中样品的预处理工艺为离子注入后退火,注入的离子分别为Si+离子和C+离子。首先对离子注入工艺和离子注入理论进行了研究,利用蒙特卡罗（Monte Carlo）算法软件Trim95对C+、Si+离子注入4H-SiC的分布进行了模拟计算。设计采用60keV、90keV和130keV三次低能量C+离子注入;100keV、150.更多还原【Abstract】 Semi-insulating silicon carbide （SiC） crystals which is one of well discussed Wide bandgap （WBG） semiconductor recent years has been considered to be used in high capacity, high frequency and thermo stable component because of its wide bandgap, high mobility and great thermal conductivity. It can be made as the substrate of the component or other material such as GaN or as the isolation between components. Up to present, there are obviously progresses about the growth of unintentionally doped 4H.更多还原 【关键词】 离子注入； 非故意掺杂4H-SiC； 退火； ESR谱； 【Key words】 Ion implantation； Unintentionally doped 4H-SiC； Defects Annealing； ESR； 摘要 3-4 Abstract 4-5 第一章 绪论 7-11 1.1 研究背景 7-8 1.2 SiC材料本征缺陷的研究现状 8-9 1.3 本文的主要工作 9-11 第二章 本征缺陷的测试原理及方法 11-21 2.1 半导体材料的本征缺陷 11-13 2.1.1 半导体材料中的缺陷简介 11-13 2.1.2 半导体材料中的缺陷能级 13 2.2 ESR测试基本理论 13-19 2.2.1 ESR（电子顺磁共振）简介 14 2.2.2 ESR（电子顺磁共振）基本原理 14-19 2.3 离子注入技术 19-20 2.3.1 离子注入技术简介 19 2.3.2 离子注入的主要特点 19-20 2.4 本章小结 20-21 第三章 样品的制备和离子注入工艺 21-35 3.1 实验材料的准备 21-23 3.1.1 主要工艺流程 21-22 3.1.2 实验用4H-SiC材料的制备 22-23 3.2 离子注入工艺及参数设计 23-28 3.2.1 离子注入的特性 24 3.2.2 Si+、C+离子注入分布模拟 24-28 3.3 离子注入实验 28-29 3.3.1 实验材料 28 3.3.2 注入能量和剂量设计 28-29 3.4 退火工艺 29-34 3.4.1 样品的退火处理 29-31 3.4.2 样品退火后的SEM结果 31-34 3.5 本章小结 34-35 第四章 不同处理工艺对4H-SiC ESR谱的影响 35-47 4.1 C