WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |

сталлической решетке данного политипа. В то же время Хром. Относительно уровней, образующихся при в образцах SiC Ti политипов 21R и 3C подобный спектр легировании SiC хромом, пока еще не существует устообнаружен не был. Связь атомов Ti с наблюдаемым явшейся точки зрения. В [73] при исследовании 6H-SiC спектром ФЛ была подтверждена результатами исследоионно-легированного Cr наблюдалось два уровня — вания оптически детектируемого магнитного резонанса Ec - 0.38 и Ec - 0.34 эВ, сигнал от которых полностью (ODMR) в 6H-, 4H-, 15R- и 15R-SiC Ti [79]. Однако исчезал после отжига образцов при T 1600C. В то исследования электронного спинового резонанса [80,81] же время в [89,92] в SiC Cr, полученном аналогичным показали наличие центров, связанных с Ti только в технологическим методом, было обнаружено 3 уровня 4H-SiC. Аналогичные результаты были получены при в 4H-SiC (Ec - 0.15, Ec - 0.18 и Ec - 0.74) и один DLTS-исследованиях образцов SiC, ионно-легированных уровень в 6H-SiC (Ec-0.54 эВ). Полученные результаты титаном [82,83] —в 4H-SiC Ti было обнаружено два интепретировались на основе правила HL. Уменьшение ГЦ, связываемых с титаном, Ec - 0.12 и Ec - 0.16 эВ, ширины запрещенной зоны (E 0.22 эВ) при переходе соответствующих гексагональному и кубическому по- от 4H к 6H приводит к тому, что два более мелких ложению примеси в решетке. В 6H-SiC Ti подобные центра оказываются за пределами запрещенной зоны, а центры отсутствовали. Общий анализ результатов иссле- энергия ионизации более глубокого уровня уменьшается дований SiC Ti был дан в работе [82]. Авторами данной на величину E.

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния Рис. 2. Схема, иллюстрирующая применение правила ”Langer-Heinrich” для примесного центра Ti в SiC [82].

Молибден. В [93] в коммерчески выпускаемых ком- за небольшого числа исследований, выполненных на эту панией CREE эпитаксиальных слоях SiC был обнаружен тему, пока трудно оценить правильность этого предполоцентр, связываемый с фоновой примесью Mo. Было жения. В [96] исследовалось влияние легирования кислообнаружено, что Mo в 6H-SiC занимает в решетке место родом на интенсивность голубой и желтой (борной) ФЛ кремния и может сосуществовать в двух зарядовых в 6H-SiC. Не было обнаружено корреляции между консостояниях, одно из которых образует акцепторный уро- центрацией кислорода и интенсивностью голубой ФЛ, в вень в материале n-типа проводимости вблизи середины то же время был сделан вывод, что кислород является запрещенной зоны. В связи с этим делался вывод, что соактиватором желтой ФЛ. В [97] были исследованы использование омических контактов на основе Mo при образцы 4H-SiC, ионно-легированные кислородом. Были высоких температурах может привести к диффузии Mo обнаружены два более мелких (Ec - 0.3 и Ec - 0.44 эВ) в объем полупроводника, компенсации материала n-типа и три более глубоких центра (Ec - 0.74, Ec - 0.9 и и деградации прибора. Ec - 0.95 эВ), которые авторы связывали с образованием Марганец. В [94] наблюдался ЭПР спектр, кото- комплексов, включающих атомы кислорода.

рый связывался с двухзарядным донорным состоянием Аргон. Имплантация аргона может быть использовапримесного атома Mn, находящегося в гексагональном на для получения полуизолирующих слоев SiC, например положении решетки 6H-SiC. для защиты периферии диодов Шоттки [98,73]. ИмпланФосфор. Как элемент V группы фосфор должен тация Ar приводит к образованию в n-SiC полос акцепобразовывать в SiC донорные центры. Однако при на- торных центров в диапазоне энергий Ec - (0.2-0.8эВ).

личии мелкого и имеющего хорошую растворимость Эрбий. Известно, что легирование эрбием приводит в SiC донора (азот) интерес к исследованию других к появлению в спектре ФЛ различных полупроводников донорных примесей в карбиде кремния был ограни- узкой линии с длиной волны 1.54 мкм [99]. Источник чен. Согласно [95], P образует в 6H-SiC два донор- излучения на данный оптический диапазон очень интеных уровня — в гексагональном (Ec - 0.085 эВ) и ресен с практической точки зрения, так как он совпакубических (Ec - 0.135 эВ) узлах решетки. С помощью дает с минимумом поглощения кварцевых оптических имплантации ионов фосфора удалось получить n+-слои нитей. Считается, что данная ФЛ связана с внутрицентро6H-SiC с концентрацией электрически активных доно- вым переходом в атомах Er, которые достаточно слабо ров 3 · 1018 см-3. связаны с окружающей полупроводниковой матрицей.

Кислород. По аналогии с Si можно было предпола- В [100] были исследованы монокристаллические образцы гать, что в SiC будет высокая концентрация фонового ки- 4H-, 6H-, 15R- и 3C-SiC, ионно-легированные эрбием. В слорода, который может оказывать существенное влия- вышеуказанной области спектра данных образцов было ние на параметры изготавливаемых приборов. Однако из- зарегистрировано появление узкой линии ФЛ, интенсивФизика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 136 А.А. Лебедев Таблица 2. Параметры и свойства некоторых примесных центров в 6H- и 4H-SiC Энергетическое положение, эВ Положение Участие Донор Примесь Другие свойства 6H-SiC 4H-SiC в решетке в рекомбинации или акцептор N Ec - 0.081 Ec - 0.052 C [26,32] Связанный экситон Гетерополитипная Д Ec - 0.138 Ec - 0.092 [30] Si [33] [31], (см. Al, Ga, B) эпитаксия 6H 3C Ec - 0.142 [29] [136–138] Al Ev + 0.23 [41,43] Ev + 0.23 [45] Si [47] Связанный экситон Гетерополитипная А Ev + 0.1 0.27 [38] [47] ДАР Al–N, СА эпитаксия 6H 4H рекомб [27] [136–138] B Ev + 0.35 [50,51] Ev + 0.29 [123] Si [60,61] ДАП B–N [183] Гетерополитипная А эпитаксия 6H 4H [136–138] Ga Ev + 0.29 [64,65] Ev + 0.3 [64,65] Si [64] Связанный экситон А [66], ДАР Ga–N, СА рекомб [27] Sc Ev + 0.52 0.55 [74] Si [140] Желто-зеленая ФЛ Гетерополитипная А (6H-SiC) [75] эпитаксия 6H 4H Ti Ec - 0.6эВ, Ec - 0.12, Si [77,79] Связанный экситон А [82] (пары Ti–N) [34] Ec - 0.16 [82,83] [77,78] Cr Ec - 0.54 [89] Ec - 0.15 А [89] Ec - 0.Ec - 0.74 [89] V Ec - 0.7 [209] Ec - 0.97 [82,89] Si [88] Излучательный Полуизолирующие Д [81] Ev + 1.6 [81] внутрицентровой слои [85,86], центр А [89] переход [90] безызлучательной рекомбинации [90] Примечание. Свойства связанного с бором D-центра представлены в табл. 3. Излучательный переход зона проводимости — нейтральный акцептор.

ность которой практически не изменялась в диапазоне 2.3. Собственные дефекты в карбиде кремния температур 2–400 K. При T > 400 K наблюдалось бы2.3.1. Центры в нижней половине строе гашение ФЛ. Не было обнаружено существенных запрещенной зоны отличий в спектре ФЛ образцов политипов 4H, 6H, 15R, в том числе и тонкой структуры линий, связанной с L-центр. При исследовании 6H-SiC p-n-структур, наличием неэквивалентных положений в решетке SiC.

полученных ионной имплантацией Al (ИЛ структуры), Качественно подобные результаты были получены при были обнаружены ГЦ с энергией ионизации Ev + 0.24 эВ исследовании поликристаллических слоев SiC, имплани p 10-15 см2 (L-центр) [55]. L-центр был тактированных Er [101]. По-видимому, структура центра Er же обнаружен в p-n-структурах, полученных сублив SiC и его свойства подобны свойствам эрбия в других мационной эпитаксией (СЭ структуры), и некоторых полупроводниковых материалах.

p-n-структурах, сформированных бесконтейнерной жидПараметры наиболее изученных для SiC примесей костной эпитаксией (БЖЭ структуры). В имплантационпредставлены в табл. 2. Как видно из таблицы, наных структурах его концентрация возрастала вблизи меблюдается подобие параметров и свойств центров, обраталлургической границы p-n-перехода, в образцах друзующихся в различных политипах SiC, при их легигих типов заметный профиль распределения L-центров ровании одной и той же примесью, если данные ГЦ отсутствовал.

образуются в нижней половине запрещенной зоны. Если данная примесь образует центры в верхней половине Значение энергии ионизации L-центра было близко запрещенной зоны, то параметры (и даже количество) к полученным другими методами данным для энергии центров в различных политипах могут отличаться. Еще ионизации примесного уровня Al [38]. Однако если более ярко это свойство карбида кремния проявляется в случае ИЛ p-n-структур наличие атомов Al в базодля собственных и радиационных дефектов в SiC. По- вой области и уменьшение их концентрации вдали от этому при описании свойств последних нам показалось p-области объяснимо, то для резких БЖЭ и СЭ структур наиболее целесообразным применить использованный в наличие Al в n-базе в концентрациях 1016 см-3 предп. 2.3 порядок изложения материала. ставляется маловероятным. Для выяснения взаимосвяФизика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния центрацией глубоких акцепторных уровней (i-центров) вблизи металлургической границы p-n-перехода. Акцепторную природу i-центра подтверждает и соотношение сечений захвата носителей (p n) для этого ГЦ. В [107] было также обнаружено, что имплантация Al в наиболее чистые эпитаксиальные слои 4H-SiC приводила к появлению S-образной ВАХ, которая связывалась с высокой концентрацией i-центров.

В СЭ p-n-структурах было обнаружено, что профиль распределения i-центров практически постоянен по всей глубине базовой области [109].

Рис. 3. Распределение i-центров вблизи металлургической В [67] был сделан вывод, что образование как вклюграницы ИЛ p-n-структуры. Крестики — 6H-SiC; точки — чений 3C-SiC в эпитаксиальных слоях 6H-SiC, так и 4H-SiC [107].

центров-активаторов дефектной электролюминесценции (ДЭЛ) происходит под влиянием одних и тех же механизмов, которые должны сопровождаться релаксацией нази обнаруженного L-центра с примесными атомами Al пряжений в эпитаксиальном слое, т. е. помимо перестройбыло проведено исследование БЖЭ и СЭ p-n-структур ки решетки 6H-SiC с образованием включений кубичес n-базой, легированной алюминием в процессе роста ской фазы, возможна также релаксация напряжений за SiC Al [43]. В [102–103] на основе исследований данных счет слияния собственных дефектов в более устойчивые образцов был сделан вывод, что L-центр является дефекти энергетически выгодные комплексы, являющиеся акным комплексом, не включающим непосредственно атом тиваторами ДЭЛ. Поскольку активатором ДЭЛ является Al и возникающим как после диффузии и имплантации i-центр (см. п. 4.3), это дает основание предположить, что Al, так и вследствие других причин. Позже аналоги он является комплексом, состоящим главным образом L-центра были обнаружены в образцах 4H-SiC, полуиз собственных дефектов кристаллической решетки SiC, ченных сублимацией [104] и 4H- и 6H-SiC, полученных концентрация которых возрастает после облучения или методом CVD [45,105].

имплантации. Это предположение хорошо согласуется с i-центр. Помимо L-центров в DLTS-спектрах 6H-SiC результатами работы [91], где на основе экспериментов ИЛ структур был обнаружен глубокий уровень в нижней по термической стабильности ДЭЛ в кристаллах SiC, половине запрещенной зоны (i-центр). Использование имеющих различную концентрацию собственных струкразличных методик обработки показано, что DLTS-пик турных дефектов, был сделан вывод о том, что в соi-центра имеет уширенную форму и не описывается класстав центра-активатора люминесценции входит вакансия сическим уравнением DLTS-спектра [55]. Наблюдавшеуглерода.

еся уширение DLTS спектров может быть обусловлено D-центр. Хотя D-центр не является чисто струкналожением емкостных сигналов от двух (или более) ГЦ турным дефектом (в его состав, по-видимому, входит с энергиями ионизации E1 и E2. Определенная энергия атом бора), он является характерным фоновым центром ионизации i-центра находилась в диапазоне значений в 6H- и 4H-SiC, выращенным по различным технолоEv +(0.52-0.58) эВ.

гиям [55–63]. Впервые данный центр был обнаружен На основе эпитаксиальных пленок 4H-SiC были попри исследовании DLTS-спектров в структурах SiC B, лучены аналогичные ИЛ структуры. Их DLTS-спектр а также наряду с i-центрами при исследовании СЭ был подобен спектрам образцов ИЛ 6H-SiC и в них образцов [55,56]. Близость значений ET и p для iбыл обнаружен аналог i-центра с Ev + 0.53 [106,107].

и D-центров приводила к наложению их DLTS-пиков в Близость параметров i-центров в 6H и 4H указывает на СЭ и ИЛ структурах. Поэтому определяемая энергия сходную структуру данных центров для данных полиионизации ГЦ (Ev) в структурах данных типов колетипов. В ИЛ структурах на основе 6H- и 4H-SiC было балась в пределах 0.52 Ei 0.58 эВ. Исследование измерено распределение i-центров в базовой области параметров i- и D-центров в диапазоне напряженностей диода [105]. При экстраполяции профиля распределения электрических полей (1-7) · 105 В/см не обнаружило i-центров в структурах на основе 4H-SiC наблюдалось заметной зависимости энергий ионизации данных ГЦ от хорошее совпадение с началом профиля в структурах напряженности электрического поля [110].

на основе 6H-SiC, что позволяет предположить, что характер распределения i-центров в структурах на осно- Хотя энергия ионизации D-центра более чем на 10% ве 4H-SiC и 6H-SiC совпадет (рис. 3). Из сопоста- больше энергии ионизации i-центра, сечения захвата дырок на них имеют обратные соотношения, вследствие вления профиля распределения i-центров и профиля чего постоянные времени перезарядки для этих центров Nd - Na, полученного из вольт-фарадных характеристик, можно было заключить, что распределения компенси- весьма близки при T 300 K. При этом более глубокий рующих дефектов в базе совпадают с распределениями D-центр перезаряжается при более низких температурах, i-центров [108]. Таким образом, компенсация базовой поэтому суммарный DLTS-пик выглядит как пик от области в ИЛ структурах обусловлена повышенной кон- одиночного центра (рис. 4). Для разделения сигнала Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 138 А.А. Лебедев 2.3.2. Дефекты в верхней половине запрещенной зоны 6H-SiC R- и S-центры. При исследовании диодов Шоттки на основе 6H-SiC были обнаружены два ГЦ — S (Ec-0.35 эВ, p10-15 см2) и R (Ec-1.27 эВ) [115–117].

Концентрации этих уровней NR и NS во всех исследовавшихся поверхностно-барьерных структурах совпадали с точностью 10–20%. Значения величин NR и NS 1015 см-3 были близки к значениям NR и NS в ИЛ и СЭ p-n-структурах, полученных на основе этих эпитаксиальных слоев. Таким образом, можно заключить, что в процессе создания p-n-перехода не происходило существенного изменения концентрации R- и S-центров.

В БЖЭ структурах концентрации этих ГЦ также Рис. 4. Спектры DLTS (a) и i-DLTS (b) СЭ p-n-структуры совпадали и были в среднем на порядок меньше, чем в с большим (1) и малым (2) отношением концентраций i- и СЭ структурах. В работе [82] было показано, что данные D-центров. Параметры спектров: t1 = 10, t2 = 30 мc (a) и центры образуются после облучения и ионной импланt1 = 0.1, t2 = 0.5мс (b) [110].

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.