籽晶表面的机械抛光对6H-SiC生长晶体中位错的影响(4)

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1.2 SiC晶体材料中的缺陷

SiC单晶中存在着镶嵌结构、位错、微管道等缺陷。其中，微管道是6H-SiC晶体中最主要的缺陷，是生长大尺寸SiC单晶的最大威胁。随着SiC尺寸的增大，微管道密度急剧增加[12]。微管道的形成机理有许多不同观点[13]，一种观点是基于Fank的位错理论，即微管道是与位错相联系的较大的柏氏矢量，为降低位错的局域应变能，沿着位错方向形成一个稳定的空孔，孔的直径和柏氏矢量的数值有直接联系；另一种观点是微管道的形成与杂质、颗粒、以及包裹在晶体中的硅滴有关；还有一种观点是微管道的形成与点缺陷和位错的分凝有关。一方面，由于单晶沿[0001]方向生长，衬底中的微管道会复制到所生长的SiC单晶中去；另一方面，挥发物中含有大量的Na(～lwt%量级)Fe、Mg、Ca(～0.1wt%量级)和Ni、Cr(～0.01wt%量级)，对比粉料中杂质的含量，可以看出，这些杂质一部分来自粉料，另一部分来自石墨坩埚。这些杂质同样也影响SiC单晶的质量，发射光谱和EDS分析都表明，晶体中亦含有多种微量元素(Fe、Mg、Ca等)。由于在晶体生长过程中，杂质等的影响可以产生新的微管道，因此，一部分微管道的形成可能是粉料和石墨坩埚中的杂质引起的。在晶体生长初期，杂质的含量较高，形成的缺陷也会较多。

平面宏观缺陷[14]是6H-SiC晶体中另一种比较常见的缺陷，也被称为六边形空洞或中空基面缺陷[15]。若垂直于[0001 ]方向观察纵切片中的六边形空洞 ,它呈片状。在平行于(0001) 基面方向上其横向尺寸较大 ,一般为几百微米左右；沿[0001]方向的其纵向尺寸较小，一般在几十微米左右。而6H-SiC (0001)晶片(垂直于[0001]方向切割得到)中的空洞一般呈六边形。六边形空洞对 SiC 基器件的危害也较大，Sudarshan 等[16]采用具有六边形空洞的 SiC 所制造的金属氧化物半导体电容器结构(MOS-capacitor structure)，其氧化物层的电击穿点位于空洞的六条边上。