Способ выращивания карбидкремниевых р-п-структур политипа 6н

 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к созданию карбидкремниевых р-п-структур, которые используют для создания высокотемпературных приборов: выпрямительных диодов, стабилитронов, полевых транзисторов с управляющим р-п-переходом, и позволяет повысить выход годных структур. Выращивают жидкофазной эпитаксией карбидкремниевые р-п-структуры политипа 6Н из раствора-расплава, содержащего Ga, Si, Al, Sn и Ge на подложках 6H-SIC п-типа проводимости. Реакционную камеру откачивают до давления мм рт.ст. Проводят отжиг раствора-расплава при 500-800°С не менее 1 ч. Затем выращивают р-слой при 1200-1350°С. 1 табл. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837347/26 (22) 12.06.90 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (? 1) Физико-технический институт им.

А.Ф.Иоффе (72) В.А.Дмитриев, С.В.Рендакова и

В.Е.Челноков (53) 621.315.592(088,8) (56) Дмитриев В.А. и др. Получение структур

SiC из жидкой фазы во взвешенном состоянии. В кн. Процессы роста полупроводниковых кристаллов и пленок. Новосибирск, Наука, 1988, с. 74-81.

Дмитриев В.А. и др. Выращивание пленок SiC из раствора-расплава на основе Ga.

Vll Всесоюзная конференция по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок. Тезисы, Новосибирск, июнь 1986, с, 13 — 14. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КАРБИДКР Е М Н И Е В ЫХ Р вЂ” П-СТРУКТУР ПОЛ ИТИПА

Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к созданию карбидкремниевых р — и-структур. Такие структуры используются для создания высокотемпературных .приборов: выпрямительных диодов, стабилитронов, полевых транзисторов с управляющим р — и-переходом.

Известен способ выращивания р-иструктур путем жидкостной эпитаксии SiC из раствора-расплава, содержащего Sl u Al при 1550 — 1690 С íà SiC подложке.

Недостатком способа является низкий выход годных структур. При выращивании р — и-структур этим способом происходит су„„!Ж,„, 1726571 А1 (si)s С 30 В 19/00,29/36, Н 01 L 21/208

/ (57) Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к созданию карбидкремниевых р-п-структур, которые используют для создания высокотемпературных приборов: выпрямительных диодов, стабилитронов, полевых транзисторов с управляющим р-п-переходом, и позволяет повысить выход годных структур.

Выращивают жидкофазной эпитаксией карбидкремниевые р-п-структуры политипа 6Н из раствора-расплава, содержащего Ga, Si, Al, Sn u Ge на подложках 6Н-SiC и-типа проводимости. Реакционную камеру откачивают до давления 3 10з мм рт.ст. Проводят отжиг раствора-расплава при

500-800 С не менее 1 ч. Затем выращивают р-слой при 1200-1350 С. 1 табл. щественное растворение подложки 6Н-SiC при приведении ее в контакт с расплавом вследствие высокой-растворимости карбида кремния при температурах эпитаксии и неравновесности раствора-расплава. Это явление приводит к нарушению уже имеющейся на подложке эпитаксиальной структуры, а также к загрязнению эпитаксиального слоя примесями, перешедшими в расплав из растворившегося материала, и в конечном итоге- к ухудшению параметров р — п-структур, что, в свою очередь, снижает выход годных структур.

Известен способ выращивания карбидкремниевых р — и-структур политипа 6Н пу1726571 тем жидкостной зпитаксии SlC из раствора-расплава, содержащего Ga и Si, при температурах 1200-1350 С на 6Н-SIC подложке.

Недостатком способа является низкий выход годных структур (-17). Причина заключается в высоком уровне компенсации донорной примесью слоя р-типа, в результате чего эпитаксиальные слои 6Н-SiC, выросшие из раствора-расплава на основе Оа (акцепторная примесь), имеют проводимость как р-, так и п-типа, при содержании

Ga на уровне 10 см з. Помимо этого низкое качество р — и-структур обусловлено присутствием в выращенных слоях включений политипа ЗС-SlC. Включения этого более узкозонного политипа образуются также в результате загрязнения раствора-расплава примесями (предположительно азотом и кислородом), которые содержатся в графитовой ростовой арматуре и при нагреве до температуры эпитаксии взаимодействуют с раствором-расплавом. Образуя в SiC примесь донорного типа, они, по-видимому, играют роль фактора, увеличивающего вероятность образования ЗС-SiC. Другой существенный недостаток метода — невозможность получать эпитаксиальные слои, содержащие акцепторную примесь с необходимой концентрацией. Это связано с тем, что используемый в качестве растворителя для жидкостной эпитаксии Ga входит в рас19 -з тущий материал на уровне 10 см и его содержание не зависит от технологических условий роста. Все это снижает выход годных р — п-структур.

Целью изобретения является повышение выхода годных карбидкремниевых р — пструктур политипа 6Н.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выращивания карбидкремниевых р-п-структур политипа

6Н путем жидкостной эпитаксии SiC из раствора-расплава, содержащего Ga u Si npu температуре 1200-1350 С на 6Н-SiC подложке, согласно формуле изобретения, раствор-расплав дополнительно содержит Al, Ge u Sn и перед эпитаксией проводят его отжиг при 500 — 800 С не менее 1 ч.

Выращивание структур указанным способом обеспечивает увеличение выхода структур бН-SiC, не содержащих включения

ЗС-SiC, что приводит к увеличению выхода годных р — и-структур. При этом имеется возможность получения эпитаксиальных слоев с содержанием акцепторной примеси в широком концентрационном диапазоне (максимальное измеренное значение содерго жание алюминия составляет 3 10 см ).

Дырочная проводимость выращенного материала обеспечивается, начиная с концентрации акцепторной примеси 10 см . Пол17 -з учениые эпитаксиальные слои обладают более высоким структурным совершенст5 вом чем слои, выращенные по методу-прототипу.

Пример 1. Проводили выращивание карбидкремниевых р-и-структур из раствора-расплава, содержащего Ga, Si, Al, Sn, Ge.

10 Использоваласьустановка, имеющая вертикальный кварцевый реактор с водоохлаждаемыми стенками и высокочастотный нагрев. В ячейку графитового тигля помещали навески указанных элементов. Подложки

15 карбида кремния (2 шт.) в виде горизонтально расположенного "сэндвича" с зазором

500 мкм закрепляли в графитовом держателе и помещали в соседнюю (пустую) ячейку тигля, В качестве подложек использовали

20 монокристаллический 6Н-SiC п-типа проводимости. размером 5х5 мм с ориентацией г базовых плоскостей (0001), Реакционную камеру откачивали до давления 3 10 мм рт.ст. последовательно

25 ротационным и цеолитовым насосами, а затем в течение 15 мин продували очищенным водородом. Величину расхода водоз рода устанавливали 2 дм /мин.

Осуществляли нагрев тигля с навесками до

30 500 С, затем в течение 1 ч осуществляли отжиг при 500 С.

После отжига увеличивали нагрев тигля до 1200 С и в течение 0,5 ч выдерживали расплав при указанной темпера35 туре с целью достижения его полной гомогенизации. Далее держатель с подложками приводили в контакт с расплавом. При этом происходило заполнение расплавом растрового зазора, растворе40 ние нижней более нагретой подложки и рост эпитаксиального слоя SlC на верхней подложке.

После окончания процесса роста держатель с выращенными структурами вынимали

45 из расплава.

На выращенных структурах после напыления Al при помощи фотолитографии формировали контакты к верхнему слою.

Методом плазмохимического травления

50 формировали мезаструктуры диаметром

200 мкм и глубиной 2 мкм. Контакт к подложке формировали электроискровым способом.

Выращенные карбидкремниевые р — n55 структуры имели диодную характеристику.

При пропускании через р-и-переход постоянного электрического тока при прямом смещении(100А/см ) наблюдали электролюминесценцию (ЭЛ) в видимой области спектра. Характер электролюминесценции

1726571

Формула изобретения

Способ выращивания карбидкремниевых р-и-структур политипа 6Н жидкостной эпитаксией SiC из раствора-расплава, содержащего Ga и Si, при температуре 12001330 С на 6Н-SiC подложках, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выхода годных структур, раствор-расплав дополнительно содержит Al, Ge u Sn и перед эпитаксией проводят em отжиг при 500800 С не менее 1 ч.

35

Составитель B.Äìèòðèåâ

Редактор В.Трубченко Техред M.Моргентал Корректор О.Ципле

Заказ 1252 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 служил критерием годности р-п-структур.

Годными являлись р-п-переходы, имеющие ЭЛ, относящуюся только к синефиолетовой области спектра, т.е. р-п-переходы политипа 6Н, Такие р-и-переходы имели 5 лучшие электрические характеристики: малые токи утечки; резкий пробой обратной ветви вольт-амперной характеристики при напряжении пробоя, соответствующем концентрации донорной примеси в подложке; 10 напряжение отсечки вольт-фарадной характеристики 2,7 В, характерное для SiC р-ипереходов политипа 6Н.

Появление в спектре длинноволновой (красной) ЭЛ свидетельствовало о несовер- 15 шенстве р-и — переходов (в частности, из-за присутствия включений ЗС-SiC), что отрицательно сказывалось и на электрических характеристиках р — п-переходов. Такие р-и-переходы признавали негодными. 20

Содержание акцепторной примеси в выращенных слоях исследовали методом рентгеноспектрального микроанализа. Политипный анализ проводили методом рентгеновской топографии. 25

Режимы примеров реализации способа и результаты исследований приведены в таблице.

Пример 2. Карбидкремниевые р-и- . структуры выращивали аналогично примеру

1, но температура предварительного отжига расплава составляла 800 С.

Пример 3. Карбидкремниевые р-иструктуры выращивали аналогично примеру

1, но длительность предварительного отжига расплава составляла 2 ч.

Очевидно, что в примерах, осуществляемых по заявленным режимам, выход годных увеличился по сравнению со способом прототипом.

Таким образом, предлагаемый способ позволил вырастить эпитаксиальные слои

6Н-SiC р-типа с пониженным содержанием включений ЗС-SIC.

Способ выращивания карбидкремниевых р-п-структур политипа 6н Способ выращивания карбидкремниевых р-п-структур политипа 6н Способ выращивания карбидкремниевых р-п-структур политипа 6н 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии полупроводников, в частности к технологии выращивания полупроводниковых гетероструктур методом жидкофазной эпитаксии, и может быть использовано для получения квантово-размерных периодических структур с супертонкими активными слоями с целью создания на их основе, например, температурно-стабильных лазеров, быстродействующих транзисторов и т.д

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при получении приборных структур для микро- и оптоэлектроники методом жидкостной эпитаксии

Изобретение относится к металлургии полупроводников, а именно к получению однои многослойных полупроводниковых эпитаксиальных структур для полупроводниковой промышленности, и позволяет улучшить морфологию выращиваемых структур, получить локальную эпитаксию, а также получить резкие переходы между выращиваемыми слоями
Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано при получении приборных структур для микро- и оптоэлектроники с применением жидкостной эпитаксии
Изобретение относится к технологии полупроводниковых структур, а именно к технологии формирования металлических зон для зонной перекристаллизации градиентом температуры, и может найти применение в технологии изготовления фотопреобразователей
Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении оптоэлектронных приборов с применением техники жидкостной эпитаксии

Изобретение относится к области полупроводниковой технологии, в частности к области выращивания эпитаксиальных слоев карбида кремния, и может быть, использовано в высокотемпературной электронике, в том числе для создания высокотемпературных интегральных схем

Изобретение относится к способам выращивания кристаллов из паровой фазы и может быть использовано для выращивания относительно крупных объемных кристаллов карбида кремния α-модификации

Изобретение относится к области полупроводниковой технологии и может быть использовано для изучения процесса роста эпитаксиальных слоев

Изобретение относится к области полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, таких как силовые вентили, лавиннопролетные диоды, силовые транзисторы

Изобретение относится к области получения монокристаллического материала, а именно SiC, кристаллизацией из паровой фазы с конденсированием кристаллизующегося вещества и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе карбида кремния

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов
Наверх