SiC由于其禁帶寬度大、熱導率高、電子的飽和漂移速度大、臨界擊穿電壓高和介電常數低等特點，在高頻、高功率、耐高溫的半導體功率器件和紫外探測器等領域有著廣泛的應用前景，特別是在電動汽車、電源、軍工、航天等領域備受歡迎。 ? 外延材料是實現器件制造的關鍵，主要技術指標有外延層厚度、晶格布局，材料結構，形貌以及物理性質，表面粗糙度和摻雜濃度等。下面闡述SiC外延表面常見的測試手段：

1. 外延層厚度（傅里葉變換紅外FT-IR）

?

? 原理：對于摻雜的SiC外延片，紅外光譜測量膜厚為通用的行業標準。碳化硅襯底與外延層因摻雜濃度的不同導致兩者具有不同的折射率，因此試樣的反射光譜會出現反映外延層厚度信息的連續干涉條紋。當外延層表面反射的光束和襯底界面反射的光束的光程差是半波長的整數倍時，反射光譜中可以觀察到極大極小值。根據反射譜中干涉條紋的極值峰位，試樣的光學常數以及入射角可以計算出相應的外延層厚度。 ? 應用：測定SiC外延層膜厚 ?

? 參數：測量直徑至12”的硅晶片

2.摻雜濃度（汞探針CV測試儀）

?

? 原理：汞探針CV測試儀是利用肖特基勢壘電容C-V特性來測試摻雜濃度的測試方法。汞探針和N型碳化硅外延層接觸時，在N型碳化硅外延層一側形成勢壘。在汞金屬和碳化硅外延層之間加一直流反向偏壓時，肖特基勢壘寬度向外延層中擴展。如果在直流偏壓上疊加一個高頻小信號電壓，其勢壘電容隨外加電壓的變化而變化可起到電容的作用。通過電容-電壓變化關系，即可找到金屬-半導體肖特基勢壘在外延層一側的摻雜濃度分布。 ?

應用：外延摻雜濃度，電阻率等。??

? 參數：測量范圍?1E14 – 1E19/cm3。

3.???SiC晶格布局，材料結構，形貌以及物理性質（X射線衍射儀XRD）

?

? 原理：XRD原理X 射線的波長較短與晶體結構在同一個數量級上。X射線分析儀器使用X射線源是X 射線管在管子兩極間加上高電壓，陰極就會發射出高速電子流撞擊金屬陽極靶從而產生X射線。當X 射線照射到晶體物質上,由于晶體是由原子規則排列成的晶胞組成，每種結晶物質都有其特定的結構參數(包括晶體結構類型晶胞大小,晶胞中原子、離子或分子的位置和數目等)。不同原子散射的 X射線相互干涉在某些特殊方向上產生強X 射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度與晶體結構密切相不同的晶體物質具有自己獨特的衍射花樣。高分辨衍射分析單晶外延膜的結構特征，用Bond法超精度地測點陣參數、點陣錯配、化學組份，用Rocking曲線測定測算嵌鑲結構、取向,作倒易空間測繪; 用于分析薄膜的厚度、密度、表面與界面粗糙度等。

應用：測SiC晶格布局，材料結構，形貌以及物理性質

? 參數：最大可用角度范圍-110°< 2Theta < 168°，最小步長0.0001°。 ?

4.???表面形貌分析(掃描電鏡)

?

? 原理：利用聚焦的很窄的高能電子束來掃描樣品，通過光束與物質間的相互作用，來激發各種物理信息，對這些信息收集、放大、再成像以達到對物質微觀形貌表征的目的。掃描電子顯微鏡的分辨率可以達到1nm；放大倍數可以達到100萬倍連續可調；并且景深大，視野大，成像立體效果好。此外，掃描電子顯微鏡和其他分析儀器相結合，可以做到觀察微觀形貌的同時進行物質微區成分分析。

應用：表面形貌分析

? 參數：放大倍率2~1000000倍

5.??表面粗糙度（原子力顯微鏡AFM）

?

? 原理：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。

應用：樣品表面形貌、表面粗糙度、力學、電學等性能測量。 ?

?

參數：XY方向掃描范圍90umx 90um，Z方向掃描范圍10um，縱向噪音水平<30pm RMS值。

?

編輯：黃飛

?