Способ создания диодного источника света на карбиде кремния

 

О П И С А Н И Е (») 4307 9У

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.02.72 (21) 1742653/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.07.76. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 02.06.76 (51) М. Кч 2 Н 05В 33/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 628.9.038 (088.8) (72) Лвторы изобретения

В. М. Ефимов, Е. А. Белоусова, И. И. Круглов, В. И. Павличенко, И. В. Рыжиков и Л. А. Строганова

P P T.,ã; (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ДИОДНОГО ИСТОЧНИКА СВЕТА

НА КАРБИДЕ КРЕМНИЯ

Способ относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, а именно полупроводниковых источников света.

Известен способ создания диодного источника света с желтым излучением путем совместной либо раздельной диффузии алюминия и бора из газовой фазы при температуре порядка 1900 — 2200 С в инертной атмосфере в монокристаллы карбида кремния и-типа с суммарной концентрацией компенсирующих побочных примесей не менее 2 10" см — и плотностью дислокаций 10 — 10" см — - .

Недостатком этого способа является относительно небольшая яркость излучения 30—

100 нит при плотности тока 0,5 а/см-, вероятно, вследствие значительной роли безизлучательных актов рекомбинации носителей заряда с участием атомов побочной примеси.

Целью изобретения является резкое и воспроизводимое увеличение яркости излучения источников света и повышение их однородности по основным параметрам и, как следствие, весьма существенное повышение процента выхода горных источников света.

Поставленная цель осуществляется в результате раздельной диффузии алюминия и бора из газовой фазы в монокристаллы карбида кремния с суммарной концентрацией побочных компенсирующих примесных центров (акцепторов), не превышающей 5 10" см, и плотностью дислокаций менее 10 см — .

Пример 1. Раздельная диффузия из газовой фазы первоначально алюминия (2150 С;

2,5 час), а затем бора (1930 С; 3 мин) в атмосфере аргопа при давлении его 2 атм. Окись

5 диспрозия в количестве 0,3 г добавлялась к алюминию при первой стадии раздельной диффузии алюминия. Концентрация нескомпенсированных атомов азота (Nd — Na) в исходных кристаллах составляла (1,2 — 2,5) 10" см —, а

10 суммарная концентрация побочных примесей

4,5 10" см — . Плотность дислокаций была близка к нулю. После проведения диффузии

99 0 кристаллов обнаруживали однородную и весьма яркую фотолюминесценцию, не менее

15 чем в 2 — 3 раза превышающую яркость фотолюминесценции, получаемой обычно на стандBpTIIhIx кристаллах с относительно высокой суммарной концентрацией побочных компенсирующих примеспых центров (акцепторов) и

20 плотностью дислокаций, причем у последних кристаллов процент выхода годных по фотолюмннесценции пластин в среднем составляет

50 — 65%. Омические контакты к диффузионным р — л переходам создавались напылением

25 в вакууме двухслойных покрытий Ti — Ni u

Л1 — Х1 соответственно к диффузионному слою и к исходному кристаллу n — SiC. Температура напыления алюминия и титана 650 С, а никеля 300 С.

30 После резки диффузионных кристаллов с контактами на квадраты 1,5><1,5 мм2 96%

430797

Формула изобретения

Составитель Е. Сафонова

Техред Т. Зимина

Редактор В. Левитов

Корректор А. Дзесова.":õ:.à:: 152 ; 3 Изд. Ъ . 1278 iпрахк 1029 !1однпсное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 приборов имели однородную электролюминесценцию, яркость которой составляла 150—

300 нит при плотности тока 0,45 а/см (ток

10 ма) и 250 — 600 нит при плотности тока

0,9 а/ом (ток 20 ма). Необходимо также подчеркнуть, что на стандартных кристаллах процент выхода годных по электролннми несценции приборов составляет в среднем 55—

70%, а разброс приборов по яркости излучения и прямому падению напряжения не менее, чем 1,5 — 2 раза вы ше в сравнении с приборами, изготовленными по предложенно1му способу.

Пример 2. Раздельная диффузия из газовой фазы первоначально ал1оминия (2200 С;

6 час), а затем бора (1920 С; 4 мин) в атмосфере аргона при давлении его " атм. Моноокись кремния в количестве 0,5 г добавляется к алюминию при первой стадии раздельной диффузии — диффузии алюминия. Концентрация нескомпенсированных атомов азота (Nd — Na) в исходных кристаллах составляла

2 — 3,5 10" см —, а суммарная концентрация побочных примесей 5.10" см — . Плотность дислокаций была — 10 см .

Яркость излучения изготовленных светодиодов составляла 120 — 320 нит при плотности тока 0,45 а/см (ток 10 ма) и 200 — 600 нит при плотности тока 0,9 а/см (ток 20 ма).

Процент выхода годных по фотолюминесценции (после диффузии) кристаллов составлял 99%, а процент выхода годных по электролюминесценции светодиодов 91,5%.

Пример 3. Раздельная диффузия из газовой фазы первоначально алюминия (2150 С, 2 час), а затем бора (1910 С, 2 мин) в атмосфере аргона при давлении его 2 атм. Моноокись кремния и окись диспрозия ы количестве соответственно 0,7 r и 0,2 г добаьлястся к алюминию (при первой стадии раздельной диффузии — диффузии алюминия), а также в

5 мелкокристаллическую карбидокремниевую засыпку, окружающую кристаллы карбида кремния, подвергаемые диффузии. Концентрация нескомпенсированных атомов азота (Nd — Na) в исходных кристаллах составляла

1О (0,6 — 1,5) 10 " см, а суммарная концентрация побочных примесей 5 10" см — . Плотность дислокаций была близка к нулю.

Яркость излучения полученных светодиодов составила 100 — 300 нит и 180 — 600 нит при

15 плотности тока соответственно 0,45 а/см и

0,9 а/см . Процент выхода годных по фотолюминесценции кристаллов составлял 97%, а процент выхода годных по электролюминесценции светодиодов 94,5%.

Способ созда..ия диодного источника света на карбиде кремния fl-типа путем раздельной диффузии ал::;миния и бора из газовой фазы при 1900 — 2200 С в инертной атмосфере с примесью редки..; земель и кислорода, о т л и ч а ющий ся тем, что, с целью резкого и воспроизводимого увеличения яркости излучения исЗ0 точников света, повышения их однородности по основным параметрам и снижения брака при изготовлении, указанную диффузию в мои окристалл карбида кремния производят с суммарной концентрацией побочных компенсирующих примесных центров (акцепторов), не превышающей 5. 10" ом —, и плотностью дислокаций, не превышающей 10 см .