本技术提供了一种利用称重法精确测量金刚石外延层生长厚度的方法,旨在克服现有技术在测量金刚石薄层时的精度不足,无法准确评估外延层厚度和生长速率的问题。该方法通过精确测量,为金刚石外延层的生长提供了可靠的厚度和速率评估。
背景技术
金刚石具有优越的电学性能,金刚石的禁带宽度(5.47eV)是硅(Si)的5倍,也高于碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)等其他宽禁带半导体,具有低本征载流子浓度(~10-27
cm-3
)和高的击穿场强(10MV/cm);此外,金刚石具有极高导热率(22W/cm·K),是目前已知导热率最高的半导体材料,其在高温、高功率、超高电压环境下具有巨大的应用前景;金刚石还具有高载流子迁移率,空穴迁移率(3800cm2
/Vs)和电子迁移率(4500cm2
/Vs)也远高于其他半导体材料,由此金刚石也被誉为“终极半导体”。随着人造金刚石的快速发展,特别是微波等离子体化学气相沉积系统(MPCVD)生长金刚石的技术快速发展,促进了其在电子器件领域的应用,金刚石制备电子器件之前需在其表面外延生长一层高质量的功能层,金刚石外延层所构成的漂移层的厚度是影响金刚石半导体电子器件性能一个关键因素,漂移层厚度通常几十纳米至几十微米之间,及时并准确测量金刚石的生长厚度及生长速率尤为重要。通过调研发现,目前器件研究中金刚石薄层漂移层通常根据文献中长时间生长参数生长,并根据已知生长参数的生长速率估算漂移层厚度,而漂移层生长集中在10min-120min的生长初期,以长时间生长参数估算显然无法准确获得漂移层厚度;漂移层厚度主要使用螺旋测微器或游标卡尺进行测量,此类方法误差大,难以测量低于1μm的漂移层厚度;或使用开尔文探针力显微镜(KPFM),通过测试金刚石纵向截面与样品表面的电位分布,根据电位突变点判断金刚石外延层厚度,此方法操作复杂、成本高昂,且仅可测量金刚石重磷(P)掺杂的外延层;目前已知的测量方法难以准确评估金刚石外延薄层厚度及生长速率,由此金刚石的生长厚度难以精确控制,金刚石器件的电学性能难以稳定和调控。
实现思路