TEM and Raman Spectrum Characterization of 3C-SiC/Si(001) Heterostructure Grown by Chemical Vapor Deposition

화학증착 방법으로 Si(001)기판 상에 성장된 3C-SiC 이종접합 박막의 투과전자현미경 및 라만 특성분석

  • Published : 1997.08.01

Abstract

HMDS[Si$_{2}$(CH$_{3}$)$_{6}$]단일 선구체를 이용하여 화학증착 방법으로 성장된 3C-SiC/Si(001) 이종접합박막의 특성을 XRD, 라만 스펙트럼 및 투과전자현미경(TEM)등을 이용하여 조사하였으며 시판되고 있는 상용 3C-SiC/Si 시편을 같은 방법으로 분석하여 특성을 비교검토하였다. $C_{3}$H$_{8}$-SiH$_{4}$-H$_{2}$혼합가스를 선구체로 이용하여 5$\mu\textrm{m}$두께로 성장된 상용 3C-SiC/Si 이종접합박막 시료의 XRD스펙트럼에서는 강한 3C-SiC(002)피크 만이 관찰되었으며, 라만 스펙트럼의 LO피크는 970nm$^{-1}$ 정도에서 강하게 나타났다. TEM 관찰 결과 다수의 전위, 쌍정, 적층결함 및 APB와 같은 결정결함들이 3C-SiC/Si 계면 근처에 집중적으로 분포되어 있었으며 성장된 박막은 단결정임을 확인할 수 있었다. 선구체로 HMDS를 사용하여 0.3$\mu\textrm{m}$ 및 2$\mu\textrm{m}$ 두께로 성장시킨 3C-SiC/Si 박막 시료의 XRD 스펙트럼은 다소 완만한 3C-SiC(002) 피크와 함께 3C-SiC(111)피크가 관찰되었으며, TEM으로 확인한 결과 소경각 결정립들이 약 5˚-10˚ 정도 방위차를 가지고 성장하여 기둥구조(columnar structure)를 이루고 있기 때문임을 알 수 있었다. 라만 스펙트럼 분석 결과 박막의 LO 피크가 967-969nm$^{-1}$정도로 다소 낮은 wavenumber쪽으로 이동되어 박막 내에 상당한 응력이 존재함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 HMDS 3C-SiC박막의 특성은 성장 온도가 낮고 박막 성장용 가스로 사용한 HMDS 선구체에서 탄소가 과잉으로 공급되기 때문으로 제안되었다.다.

Keywords

References

  1. IEEE Elec. Device Lett. v.12 no.548 T. Kimoto;T. Urushidani;S. Kobayashi;H. Matsunami
  2. IEE Proc.-Circuits Devices Syst. v.143 no.115 N. S. Rebello;F. S. Shoucair;J. W. Palmour
  3. J.Phys.Ⅲ v.3 no.1101 M. L. Locatelli;S. Gamal
  4. J. Appl. Phys. v.61 no.4889 S. Nishino;H. Suhara;H. Ono;H. Matsunami
  5. IEEE Trans.Elect.Devices v.39 no.64 A. J. Steckl;J. P. Li
  6. J. Cryst. Growth v.154 no.303 O. Kordina;L. -O. Bjorketun;A. Henry;C. Hallin;R.C. Glass;L. Hultman;J.-E. Sundgren;E. Janzen
  7. J. Electrochem. Soc. v.134 no.1558 J. A. Powell;L. G. Matus;M. A. Kuczmarski
  8. Technical Dogest, Proc.Int.Conf.SiC.Rel.Mat. Y. H. Seo;K. S. Nahm;E. K. Suh;Y. H. Lee;H. J. Lee;Y. G. Hwang
  9. J. Electrochem. Soc. v.139 no.3565 K. Takahashi;S. Nishino;J. Saraie
  10. J. Cryst. Growth v.158 no.480 C. H. Wu;C. Jacob;X. J. Ning;S. Nishino;P. Pirouz
  11. Appl. Phys. Lett. v.63 no.3347 A. J. Steckl;C. Yuan;J. P. Li;M. J. Loboda
  12. J. Mat. Res. v.1 no.811 C. H. Carter, Jr.;R. F. Davis;S. R. Nutt
  13. Appl. Phys. Lett. v.50 no.221 P. Pirouz;C.M. Chorey;J.A. Powell
  14. Mat.Sci.Eng. v.B29 no.160 J. Stoemenos;C. Dezauzier;G. Arnaud;S. Contreas;J. Camassel;J. Pascual;J.L. Robert
  15. 2810 Meridian Parkway CREE Research Inc.
  16. Mat.Sci. and Engg. v.B11 no.61 Q. Wahab;L. Hultman;J. -E. Sundgren;M. Willander
  17. J. Appl. Phys. v.64 no.3176 Z. C. Feng;A. J. Mascarenhas;W. J. Choyke;J. A. Powell
  18. J. Appl. Phys. v.64 no.6827 Z. C. Feng;W. J. Choyke;J. A. Powell