WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |

тации 6H-SiC. На основании того, что данные уровни отжигались при разных температурах, был сделан вывод, что они относятся к двум разным центрам, а не к одному двухзарядному. Близкий по параметрам к S-центру двойот рассматриваемых ГЦ был использован метод токовой ной центр (E1/E2) (Ec-0.34, Ec-0.41) был обнаружен в релаксации i-DLTS [111,112]. Данный метод обладает подложках, полученных методом Лэли [118], а затеми в большой разрешающей способностью, так как он дает эпитаксиальных слоях, выращенных методом CVD [119].

по сути первую производную от DLTS-спектра. Кроме Вработе [116] R- и S-центры рассматривались как основтого, применение других временных окон позволило ные центры безызлучательной рекомбинации (см. п. 5.1).

уйти в температурную область, где значения постоянных Z1/Z2. В [118] был обнаружен еще один двойной пик времени перезарядки для наблюдаемых ГЦ различаются Z1/Z2, (Ec - 0.6-0.7эВ), который впоследствии также сильнее. На рис. 4 представлен i-DLTS-спектр СЭ струкбыл найден и в эпитаксиальных слоях, выращенных туры, в котором хорошо видны сигналы от исходных методом CVD [114]. Ранее методом ЭПР было исслецентров [110].

довано несколько глубоких центров в 6H-SiC-подложках, Таким образом, согласно [55,110], в СЭ структурах полученных методом Лэли [120]. Один из обнаруженных существуют как i-, так и D-центры, энергии ионизации центров с энергией 600 мэВ был сопоставлен с дивакоторых в исследовавшемся диапазоне концентраций кансией VC - VSi. В [82] было сделано предположение и обратных напряжений не зависят от напряженности о соответствии данного центра обнаруженному методом электрического поля в слое объемного заряда. ПримеDLTS Z1/Z2.

нение методов разделения DLTS-сигналов к исследовавДругие центры. В некоторых образцах 6H-SiC, вышимся структурам показало, что в SiC B преобладают ращенных сублимационной эпитаксией, был обнаружен D-центры, в ИЛ структурах — i-центры. Дополнительная центр Ec - 1.06 эВ [121] и не обнаружен R-центр. Уродиффузия бора в эпитаксиальные СЭ слои до формиро- вень с близкими параметрами был также обнаружен и вания p-n-перехода также приводила к преобладанию в подложках, полученных модифицированным методом D-центров. В эпитаксиальных слоях 4H-SiC, легиро- Лэли [122]. Несколько более глубокий уровень (EK4) (Ec ванных бором, в процессе роста был обнаружен аналог - 1.45 эВ) был найден в p-CVD–6H-SiC [105].

D-центра (Ev + 0.54 эВ) [58,82].

Другие дефекты. В работе [105] в p-6H-SiC был 4H-SiC обнаружен центр вблизи середины запрещенной зоны В CVD-слоях 4H-SiC был обнаружен (Ev+1.41 эВ), который связывался с собственным дефектолько один фоновый уровень Z1 с энергией том. В [113] были исследованы образцы SiC, легированEc - (0.63-0.68 эВ) [82,119,124]. В эпитаксиальных ные Mn, V и облученные нейтронами. Из сопоставления слоях 4H-SiC, полученных методом СЭ, центров в спектров ФЛ и данных ЭПР был обнаружен глубокий верхней половине зоны обнаружено не было [125].

акцептор, который связывался с появлением красной ФЛ. В [114] при исследовании p-6H-SiC (промышленно 3C-SiC выпускаемых CREE Inc. фотодетекторов) было обнаружено три ловушки (Ev + 0.5, Ev + 0.56 и Ev + 0.69 эВ).

Исследование фоновых дефектов в 3C-SiC проводиПервые две из которых близки по параметрам к i и лось в эпитаксиальных слоях, выращенных на основе D-центрам соответственно. кремниевых подложек [126,127]. В [126] было обнаруФизика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния Таблица 3. Параметры и свойства собственных ГЦ в 6H- и 4H-SiC Энергетическое положение, эВ Предпола- Рост концентрации после Донор Участие Центр гаемая или 6H-SiC 4H-SiC в рекомбинации имплантации облучения структура акцептор L Ev + 0.24 [55,105] Ev + 0.24 [45,104] VC+ [146] А [55] i Ev + 0.52 [55,106,107] Ev + 0.53 [106,107] VC+ [146] ДЭЛ [158] Al [55,106,107] -частицы [114] А [55,106] D Ev + 0.58 [55,56] Ev + 0.54 [58] B + VC ”Борная” ЭЛ [55,56] Диффузия -частицы [114] А [55,58] [60,61,146] бора [55] Д [123] S Ec - 0.35 [115–117] Безызлучательная He+ [82] Электроны А [82] (E1/E2) Ec - 0.34/0.41 [118] рекомбинация [116] [128,129] Z1/Z2 Ec - 0.6/0.7 [114,118] Ec - 0.63... 0.68 VC + VSi He+, H+ [82] Электроны А [82] [119] [82,120] [128,129,130] Ec - 1.06 [121,122] Электроны [128] EH4 Ec - 1.45 [105] Безызлучательная рекомбинация [105] R Ec - 1.27 [115–117] Безызлучательная He+ [82] Электроны [129] А [82] рекомбинация [116] жено два центра: SC1 (Ec -0.34 эВ) и SC2 (Ec -0.58 эВ), наблюдалось образование целого ряда дефектов: EHDLTS-пики которых едва выделялись на фоне полосы - 0.45 эВ), EH2 (Ec - 0.68 эВ), EH4 (Ec - 0.72 эВ), (Ec сплошной релаксации. Подобные полосы могли быть EH5 (Ec - 1.15 эВ), EH6/EH7 (Ec - 1.65 эВ). Больсвязаны с большой плотностью объемных дефектов (дисшинство из этих центров возникало также и после локаций и др.). Через 8 лет качество эпитаксиальной имплантации He и некоторых других ионов [82].

пленки существенно улучшилось, что и отразилось на Нейтроны. Был обнаружен ряд ГЦ и после облуприведенном в [127] DLTS-спектре, где сигналы от отчения SiC-нейтронами [131–132] (Ec - 0.5, Ec - 0.дельных уровней уже вполне различимы. Авторы [127] и Ec - 0.13 эВ). Высказывалось предположение, что обнаружили три ГЦ: T1 (Ec - 0.32 эВ), T2 (Ec - 0.52 эВ) после отжига в SiC образуются устойчивые вакансии T3 (Ec - 0.56 эВ), наиболее мелкий из которых они онные комплексы, которые не являются электрически отождествляют с ранее обнаруженным SC1. Параметры активными. Известно несколько более поздних работ обнаруженных центров представлены в табл. 3.

по исследованию влияния облучения нейтронами на свойства SiC [133,134]. Главным образом исследовалось 2.4. Радиационное легирование SiC влияние облучения данного типа на вольт-амперные характеристики приборов. Сообщается, что скорость Электроны. При исследовании n-6H-SiC, облученного удаления носителей для SiC составляет порядка 4.электронами с энергией 3.5–4 МэВ, наблюдались центры (носитель/см3)/(нейтрон/см2), что примерно в 3 раза в верхней половине запрещенной зоны с энергиями 0.35, меньше, чем для кремния [135].

0.6 и 1.1 эВ [128]. Все указанные дефекты отжигались до температур 1300 K. Согласно их энергиям ионизации, -частицы. Вработе[114] сообщалось, что облучение данные дефекты можно сопоставить с собственными 6H-SiC n- и p-типа проводимости -частицами приводит дефектами: S-центр, Z1/Z2 и центр Ec - 1.06 эВ. В более лишь к увеличению концентрации уже существующих поздней работе [129] данные эксперименты были повто- фоновых дефектов. По результатам исследований делалрены с использованием электронов с энергиями 2 МэВ.

ся вывод, что по стойкости к облучению SiC не уступает Помимо увеличения концентрации фоновых дефектов InP, другому радиационно стойкому полупроводнику.

E1/E2 и Z1/Z2 наблюдалось появление нового центра E3/E4 (Ec - 0.57 эВ). Аналогичные результаты увеличения концентрации S-центра (E1/E2) были получены для 3. Влияние примесей на рост CVD эпитаксиальных слоев, облученных электронами с эпитаксиальных слоев SiC энергией 2 МэВ [119]. Кроме того был обнаружен центр (Ec-0.51 эВ), который отжигался уже при температурах 3.1. Гетерополитипная эпитаксия SiC 800C. Наиболее стабильным к отжигу был S-центр, В [136–138] было обнаружено, что при добавлении который сохранялся до температур 1000C.

В 4H-SiC CVD-структурах [119,130] после облуче- некоторых примесей в зону роста слоев SiC можно ния электронами в диапазоне энергий 2–2.5 МэВ по- получать эпитаксиальные пленки, имеющие другой помимо увеличения концентрации фонового уровня Z1, литип, чем использовавшаяся подложка. Так введение Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 140 А.А. Лебедев редкоземельных элементов Sc, Tb, а также Al и B приво- полученной методом Лэли с высокой плотностью дисдило к росту эпитаксиальных пленок 4H-SiC на основе локаций (105 см-2), приводит к росту эпитаксиальных подложек 6H-SiC. Наиболее эффективная трансформация слоев 3C.

политипа растущего слоя 6H 4H наблюдалась при В [136,147] процессы гетерополитипной эпитаксии введении примесей IV группы Sn, Pb и Ge. Примеси V связывались со стехиометрическим составом различных группы (азот и фосфор) способствовали росту полити- политипов SiC. Ранее было обнаружено, что отношение па 3C. концентраций Si и С непостоянно в различных политипах Было также обнаружено, что изменение соотношения SiC и уменьшается с увеличением процента гексагональконцентраций Si и C в зоне роста оказывало суще- ности. Было показано, что отношение концентраций Si ственное влияние на гетерополитипную эпитаксию. Так и С составляло 1.046, 1.022 и 1.001 для 3C, 6H и 4H увеличение концентрации Si приводило к увеличению соответственно [148]. Рассмотренные в [136] данные вероятности образования 3C-SiC или других политипов по диффузии и растворимости примесей в различных с малым процентом гексагональности. В то же время политипах SiC также свидетельствуют о различной конвведение избыточного углерода позволяло выращивать центрации вакансий VC.

на подложках 6H эпитаксиальные слои 4H-SiC также из Обнаруженную зависимость авторы [136] объясняли расплавов Gd и Dy [138]. В [136] также отмечалось, тем, что при увеличении напряжений в решетке с ростом что особенно легко трансформация политипа подложки концентрации углеродных вакансий более энергетически происходит при росте в направлении (0001)C. При этом выгодным становились связи между атомами в кубичетемпература и скорость роста оказывали слабое влияние ских узлах. Это и приводило к перестройке кристалла и на процесс гетерополитипной эпитаксии. трансформации политипа. Авторы [136] также полагали, В [139,140] сообщалось о получении толстых эпи- что большая часть VC находится в электрически неак таксиальных слоев 4H-SiC на основе подложек 15R- и тивном состоянии. Сообщалось также об образовании 6H-SiC, которые затем использовались как затравки для включений 3C в 6H-SiC p-n-структурах под воздействироста монокристаллических слитков. Рост проводился на ем прямого тока [149].

грани (0001)C с добавлением Sc в паровую фазу. Данная методика позволяла получать эпитаксиальные слои как 3.2. Site-competition epitaxy SiC n- так и p-типа проводимости. Отмечалось [140], что высокая концентрация Sc ( 1017 см-3) в эпитаксиальных В работе [150] было обнаружено, что концентрация пленках приводила к появлению в них механических на- электрически активных примесей зависит от соотношепряжений. В целом полученные таким способом эпитак- ния концентраций C и Si в газовой фазе в процессе сиальные слои имели достаточно высокое структурное CVD роста эпитаксиальных слоев SiC. Авторы [150] совершенство, что позволяло изготовлять на их основе назвали этот эффект Site-competition epitaxy (SCE). С полевые транзисторы с затвором в виде p-n-перехода помощью SCE были получены эпитаксиальные слои (JFET транзисторы) [141]. n-SiC с концентрацией нескомпенсированных доноров Образование слоев 3C-SiC на основе подложек 6H-SiC Nd - Na 1014 см-3 [135,151]. Авторы [150] объясняли возможно также при сублимационном росте в избытке обнаруженную зависимость тем, что высокая конценкремния, без дополнительного легирования [142]. Рост трация атомов C на ростовой поверхности кристалла пленок 3C в этом случае носит двойниковый характер и препятствовала внедрению атомов N, которые занимаплощадь одного двойника не превышает 4–6 мм2 [143]. ют в решетке углеродные узлы. Данная зависимость В [144,145] было проведено исследование гетеропере- наблюдалась только в случае роста на Si-грани подходов n-6H-SiC/p-3C-SiC, полученных по аналогичной ложки. При росте на C-грани изменение соотношения технологии. Проведенные исследования позволили сде- концентраций C и Si оказывало слабое влияние на лать вывод о том, что в полученных гетерополитип- концентрацию электрически активной примеси. Данная ных p-n-структурах между p-3C и n-6H образовывался модель была подтверждена измерениями методом масстонкий дефектный слой -6H-SiC, который и определял спектрометрии вторичных ионов SIMS, концентрации электрофизические характеристики сформированных ди- атомов N в эпитаксиальных слоях SiC, выращенных при одных структур. различных соотношениях концентраций C и Si в газовой Поскольку природа политипизма до настоящего вре- фазе. Хотя, согласно [150], изменению концентрации мени не ясна, достаточно сложно понять и природу ге- атомов N по данным SIMS в 2.5–3.5 раза соответствовало терополитипной эпитаксии. Помимо примесного состава уменьшение величины Nd - Na в 4–5 раз. С нашей точки зоны роста на вероятность гетерополитипной эпитак- зрения, это показывает возможность существования друсии, по-видимому, могут оказывать влияние различные гого процесса, также влияющего на величину Nd - Na.

факторы, от термодинамических (давление, температу- Таким процессом может быть зависимость концентрации ра) до кристаллографических (ориентация и степень фоновых акцепторных центров дефектной природы в дефектности подложки). Так, в [146] было обнаружено, эпитаксиальных слоях от соотношения концентраций C и что использование в стандартном (для роста слоев 6H) Si в газовой фазе, т. е. можно предположить, что с уменьпроцессе сублимационной эпитаксии подложки 6H-SiC, шением отношения концентраций C и Si происходит Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния 4. Излучательная рекомбинация и глубокие центры в SiC 4.1. Статистика заполнения ГЦ в SiC Большая ширина запрещенной зоны SiC позволила получать на его основе светоизлучающие приборы практически на всю спектральную область видимого света. При этом один и тот же механизм излучательной рекомбинации (одна и та же технология изготовления светодиода) соответствует в различных политипах различным энергиям в максимуме излучения, т. е. положение максимума электролюминесценции (ЭЛ) смещается относительно 6H-SiC в коротковолновую (в случае более широкозонного политипа) либо в длинноволновую область спектра (в случае более узкозонного политипа) Рис. 5. Зависимость типа проводимости и величины Nd - Na на величину, примерно равную разности запрещенных (Na - Nd) в 6H-SiC CVD эпитаксиальных слоях, выращенных зон данного политипа и 6H-SiC (рис. 6). Как видно из при различных соотношениях концентраций C и Si в газовой рисунка, энергетическое положение максимумов излучефазе: 1 — n-тип проводимости, 2 — p-тип проводимости.

ния линейно зависит от ширины запрещенной зоны. По отсечке, образуемой аппроксимацией данных зависимостей к нулевому значениюhmax, можно приблизительно увеличение суммарной концентрации фоновых акцепоценить значение энергии ионизации участвующего в торных уровней. Данное предположение согласуется с рекомбинации центра (или сумму энергий двух центров, результатами работы [151], в которой сообщалось, что в случае донорно-акцепторной рекомбинации).

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 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.