书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：宽带隙半导体材料的多型异质结

编号：JFKJ-21-077

作者：炬丰科技

摘要

  在宽带隙半导体材料的基础上，用于获得多型异质结的晶体半导体结构的键合已大大增加。用于创建多型异质结（例如 4H-SiC、6H-SiC、3C-SiC 等碳化硅多型）的直接晶片键合技术在获得基于不同多型的异质结方面具有优势，无需晶格失配问题。即使在理想的表面条件下，SiC 晶片的键合也是一个极具挑战性的过程。SiC 渲染的硬度和惰性对表面处理有着巨大的影响。必须严格控制粗糙度、平坦度、波纹度等参数以及表面清洁度等极其重要的方面。

  本文展示了当今最先进的情况：直接键合之前的物理背景和表面处理问题；技术可能性和可能的实际解决方案。

关键词：碳化硅，多型异质结，晶片键合/扩散焊接，表面处理。

1 介绍

  碳化硅 (SiC) 于 1890 年在合成钻石的实验中被发现。现在已知超过 200 种晶型。碳化硅有一大类类似的晶体结构，称为多型。现有多型之间的差异基于方向序列。碳化硅层可以通过不同的方式堆叠层形成许多晶体结构彼此顶部。同一化合物在二维上相同而在第三维上不同的变化，可以看作是按一定顺序堆叠的层。

  最常见的用于电子产品的 SiC 多型体是 3C-SiC、4H-SiC 和 6H-SiC。立方3C通常被称为β碳化硅（β-SiC），它具有文章全部详情：壹叁叁伍捌零陆肆叁叁叁闪锌矿晶体结构（类似于金刚石），在低于1700°C的温度下形成。其余两种多型体被称为具有六方晶体结构（主要是 6H-SiC）的 α-碳化硅（α-SiC），它是一种纤锌矿结构，在超过 1700°C 的温度下形成。

  已经发现碳化硅多型体是具有间接能带结构的半导体。带隙宽度很大程度上取决于多型体，从 3C-SiC 的 2.39eV 到 4H-SiC 的 3.26eV。因此，SiC 的立方和六边形多型体的带隙差异约为 0.87eV，这使其在许多电子应用中非常有趣。

  SiC 晶片的键合是一项极其困难的任务，因为 SiC 表面在熔融键合典型的高温下的稳定性使得 SiC 与 SiC 的直接键合几乎不可能，即使是理想条件。表面钝化是成功的 SiC 器件技术中的关键问题。研究表明，由于 SiC 的硬度和惰性，实现大面积键合的表面粗糙度也非常困难，并使大多数化学和化学机械抛光工艺无效。值得注意的是，SiC 晶片键合可用于制造由于晶格失配而无法通过常规外延生长获得的异质结构。另一个相关点是表面状况，如粗糙度、污染，这使粘合过程更具挑战性。在这种情况下，

2 多型异质结的实际应用领域   略

3 物理背景、表面处理、技术可能性和实用解决方案  略

4 有问题的问题    略

5 结论   略