碳化硅(SiC)晶体是一种重要的宽禁带半导体材料，和硅(Si)、砷化镓(GaAs)晶体材料相比，具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率高、饱和电子漂移速率高、电子迁移率高、介电常数小、抗辐射性能强、化学稳定性好等优良的物理化学性质，是制造高温、高频、大功率、抗辐射、非挥发存储器件及光电集成器件的理想材料。碳化硅半导体的主要研发链包括晶体生长、外延和器件制备。其中，外延制备作为承上启下的一环在整个研发链条中具有重要的地位。目前偏角SiC同质外延制备技术得到了长足的发展，并实现了商业化。近正角SiC同质外延是在偏角SiC同质外延的基础上，对SiC同质外延制备技术的拓展。近正角SiC晶片相对于偏角SiC晶片具有低成本的优势，因此近正角SiC同质外延制备技术的开发具有重要的应用价值和理论意义。　　 本论文在化学气相沉积(CVD)系统搭建、SiC晶片台阶表面刻蚀工艺和形成理论、近正角/偏角SiC外延制备技术和外延层缺陷等方面开展了系统的研究工作。在高温气相刻蚀工艺和台阶形成理论研究的基础上，对近正角直径为50.8mm(2inches)6H-SiC(0001)面(Si面)晶片刻蚀后所形成的表面台阶形貌进行了详细研究，利用2D-/3 D-表面分裂模型解释了表面台阶结构的形成机理。从表面能量角度阐释了SiC晶片中微管道缺陷与表面台阶的相互作用。　　 对比研究了气相C/Si比、SiH4流量等工艺参数对在近正角6H-SiC晶片和8°偏向<112-0>4H-SiC晶片衬底上进行同质外延时外延层的生长速率和表面形貌的影响。当生长速率较低时，近正角6H-SiC同质外延以台阶侧向生长占主导。通过质量输运生长机制及界面层模型，计算了外延层的生长速率，理论计算结果与8°偏向<112-0>4H-SiC晶片外延生长实验结果吻合，对近正角6H-SiC晶片外延生长速率须进行吸附系数的修正。通过气相反应动力学分析表明，气相C/Si比对近正角/偏角SiC外延层表面形貌的影响主要是由晶片表面台阶的宽度(密度)决定的。　　 采用NDIC显微镜和熔融KOH腐蚀方法研究了SiC外延层的表面形貌和缺陷。从台阶生长理论出发，解释了外延过程中的“三角形”状缺陷产生机制，在此基础上，通过优化外延制备工艺，抑制了缺陷的产生和延伸，使得外延层中的晶体缺陷密度降低了约4个数量级。气相C/Si比对以近正角6H-SiC晶片为衬底制备的外延层中基平面位错的密度有明显影响，在C/Si比为1.5时，经熔融KOH腐蚀后，外延层表面可以观察到基平面位错对应腐蚀坑：当提高C/Si比至3.0时，外延层熔融KOH腐蚀面没有基平面位错腐蚀坑出现。　　 在近正角6H-SiC晶片(0001)面(Si面)制备的外延层表面只出现具有半单胞或单胞高度的台阶聚集；而在以偏角SiC晶片为衬底制备的外延层表面，当生长速率较高时，会出现具有多个单胞高度的台阶聚集。在具有复合台阶结构的近正角6H-SiC衬底上进行外延生长时，生长面上会出现由指向<11-00>微台阶表面和指向<112-0>微台阶表面构成的“巨台阶”结构。这种“巨台阶”结构可以有效抑制高生长速率条件下生长界面上的自发成核生长，将生长速率控制在5.5μm/h时，可以制得结晶质量优异的同质外延层。