《表1 不同碳硅比对4H-SiC外延层BPD密度的影响》

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《4H-SiC同质外延基面位错的转化》

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基于上述分析，控制外延生长模式能够有效降低外延层中的BPD密度。在外延生长过程中，碳和硅为生长反应源，所以优化碳硅比能够有效地控制外延生长模式。为了证明BPD转化的影响因素，研究了不同碳硅比对外延层BPD密度的影响，测试结果如表1所示。从表1中可以看出，随着碳硅比增加，外延层BPD密度由3.34 cm-2降低至0.05 cm-2；而外延层表面缺陷密度呈现出先降低后增加的趋势，碳硅比为0.9时，表面缺陷密度最小为0.12 cm-2。高的碳硅比下，侧向生长增强使BPD在沿基面延伸过程中转化为TED，从而降低外延层BPD密度；但随着侧向生长加剧，生长界面处易形成二维岛状成核，导致表面缺陷密度增加。图4为碳硅比0.9时4H-SiC外延片的表面缺陷分布。当碳硅比为0.9时，能够制备出高质量4H-SiC外延片，其外延层表面缺陷密度和BPD密度分别为0.12和0.09 cm-2。