WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

1 — Nd = 5.4 · 1017, Na = 1 · 1017; 2 — Nd = 5.8 · 1017, Это позволяет предположить, что в процессе отжига Na = 1.2 · 1017.

часть атомов бора переходит в электрически неактивное состояние. Возможно, это связано с образованием более сложных структурных групп, включающих атом бора.

зависимости имеют характерный вид кривых с максимуО том, что бор частично может находиться в элекмом. Рост интенсивности ВТЛ в облученных кристаллах трически неактивном состоянии, свидетельствуют и репо мере увеличения температуры отжига, очевидно, зультаты исследования SiC, диффузионно-легированного обусловлен отжигом центров безызлучательной рекомизотопом бора B. На рис. 5 представлены дифбинации, в то время как последующий ее спад связан уже фузионные распределения изотопа бора B в S- и с развалом самих люминесцентно активных центров.

L-образцах со сравнительно низкой концентрацией азота При дозах потока нейтронов 1017-1018 см-2 интенсив(Nd < 1 · 1018 см-3), полученные методом трековой ность ВТЛ в L-образцах начинает падать уже при темпеавторадиографии [2,11]. В данном методе используратурах Ta 1500-1600C (рис. 3, кривая 2). Примерно ется ядерная реакция B(n, )7Li, в результате чего при тех же температурах происходит отжиг ВТЛ в криучитывается полная концентрация атомов изотопа B, сталлах SiC, облученных быстрыми электронами (рис. 3, внедренных в кристалл в процессе диффузии. Эти закривая 1). С повышением дозы облучения температувисимости сравнивались с распределениями акцепторов ра отжига ВТЛ резко возрастает. При дозе облучения в тех же образцах, измеренными методом локального нейтронами n 1019 см-2 центры ВТЛ стабильны до пробоя [14] при послойном стравливании диффузионного температур 1800C, а при n 1020 см-2 тушение ВТЛ слоя. Сравнение показало, что в S-кристаллах распреденачинается только при температуре 2100C. При дозах ление акцепторов соответствует распределению атомов порядка 1021 см-2 ВТЛ еще сохраняется в образцах, бора, в то время как в L-образцах концентрационный проотожженных при максимально возможной для твердого филь акцепторов является существенно более крутым.

SiC температуре T 2600C. Из рис. 3 видно, что с ростом дозы облучения наряду с увеличением температуры начала отжига ВТЛ наблюдается рост ее интенсивности.

На рис. 4 представлены зависимости температуры начала отжига ВТЛ от дозы облучения реакторными нейтронами для S- и L-образцов (кривые 1 и 2 соответственно), имеющих примерно одинаковую концентрацию как донорной, так и акцепторной примеси. Оба образца были легированы бором в процессе роста. В соответствии с уже сказанным до облучения ВТЛ в L-образце полностью отсутствовала, в то время как S-образец имел интенсивную люминесценцию. После облучения и последующего отжига ВТЛ наблюдалась в обоих образцах. Измерения показывают, что при дозе облучения n = 1017 см-эффективность ВТЛ в S-образце существенно выше, а Рис. 5. Диффузионные распределения изотопа бора B (2, 3) температура начала ее отжига на 250-300C больи акцепторов бора (1, 4) в L- (1, 2) и S- (3, 4) образцах ше, чем в L-образце. Отмеченные различия характерны n-SiC (6H), легированных азотом с концентрацией доноров для всех L- и S-образцов при малых дозах облучения.

Nd, см-3: 5.0·1017 (1, 2), 5.5·1017 (3, 4). Температура диффузии С ростом дозы облучения эти различия между L- и 1850C, время диффузии 2 ч.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Отжиг глубоких центров бора в карбиде кремния одна из легированных бором частей была подвергнута 5-минутному отжигу при температуре 2350C. Затем на основе всех трех частей были сформированы мезаструктуры, имеющие Al-контакт диаметром 300 мкм к p+-слою и Ni-контакт большой площади к n-подложке.

Вольт-фарадные характеристики структур, подвергнутых диффузии бора и диффузии-отжигу, представлены на рис. 6, b кривыми 1 и 2 соответственно. Для сравнения на рис. 6, a показана вольт-фарадная характеристика контрольной структуры.

Как видно, вольт-фарадная характеристика контрольной структуры в координатах 1/C2-V представляет собой линейную зависимость, характерную для p+-nпереходов с однородно легированной базой. Наклон этой характеристики определяется концентрацией доноров в n-подложке Nd = 1.8 · 1018 см-3. Диффузия бора в исходный образец приводит к многократному уменьшению емкости p+-n-структуры, при этом величина емкости слабо зависит от обратного напряжения, приложенного к образцу (рис. 6, b, кривая 1).

Из общей теории известно, что при использовании измерительного моста, работающего по параллельной схеме замещения, уменьшение эквивалентной емкости образца может быть связано с ростом последовательного сопротивления в измерительной цепи. Однако в нашем случае мы не наблюдали частотной дисперсии емкости, присущей диоду с высокоомной базой.

Отмеченные особенности характерны для поведения Рис. 6. Вольт-фарадные характеристики p+-n-SiC диодных структур: a — контрольная структура; b — структура с ком- p-i-n-структуры, что в свою очередь свидетельствует пенсированной бором базой до (1) и после (2) отжига при о наличии в окрестностях p+-n-перехода протяжен2350C (t = 5мин).

ной сильно компенсированной области. DLTS-измерения показывают, что возникновение этой области связано с диффузионным введением D-центров в n-подложку исходного образца. Последующий высокотемпературный Из этого следует, что в L-образцах с Nd < 1018 см-3 часть отжиг образца приводит к разрушению D-центров, при внедренных атомов бора не проявляет себя в качестве этом емкость структуры вновь увеличивается (рис. 6, b, акцепторной примеси. Отметим, что различие между кривая 2). Последнее означает, что отжиг D-центров концентрацией акцепторов и полной концентрацией атоприводит к росту концентрации нескомпенсированных мов бора особенно велико в той области кристалла, в доноров в базе диода. Этот результат согласуется с которой концентрация внедренных атомов бора меньше выводом о том, что часть связанных с бором акцеконцентрации доноров (CB < Nd). Возможно, именно пторных центров в процессе отжига переходит в элекэтой причиной объясняется отсутствие ВТЛ в слабо трически неактивное состояние. Вольт-фарадная хараклегированных азотом образцах Лели после диффузии в теристика отожженного образца соответствует C-V них бора.

характеристике p-n-перехода с линейным распределеТермическая обработка образцов, легированных бонием примеси в базе, что типично для диффузионных ром, оказывает воздействие не только на их люминесструктур.

центные свойства. Высокотемпературный отжиг диодной структуры с компенсированной бором базой может изменить концентрационный профиль акцепторной примеси Обсуждение результатов в области p-n-перехода. Так, на рис. 6 представлены вольт-фарадные характеристики трех p-n-структур, из- Результаты исследования показывают, что D-центры готовленных из одного образца, состоящего из леги- или бор-вакансионные комплексы VSi-VC термически нерованного алюминием p+-эпитаксиального слоя, выра- стабильны при температурах выше 1500C. Данное общенного на подложке Лели с концентрацией доноров стоятельство позволяет объяснить столь существенную Nd = 1.8 · 1018 см-3. Образец был разрезан на три зависимость свойств образцов SiC, легированных бором, части, одна из которых оставалась контрольной, а в две от условий их роста. Принимая во внимание структудругие была проведена диффузия бора. В свою очередь ру D-центров, можно утверждать, что вероятность их Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 172 В.С. Балландович, Е.Н. Мохов образования и сохранения будет во многом зависеть от Количество и структура собственных дефектов влияют количества и типа собственных дефектов в каждом кон- не только на формирование D-центров при легировакретном образце. В самом деле при высокой температуре нии образцов SiC бором, эти же факторы определяют роста кристаллов SiC методом Лели ( 2600C) проис- термическую стабильность D-центров при их отжиге.

Особенно наглядно это проявляется при исследовании ходит выравнивание парциальных давлений кремния и люминесцентных свойств кристаллов, подвергнутых рауглерода в паровой фазе, что способствует уменьшению содержания углеродных вакансий, обусловленных откло- диационному воздействию. При малых дозах облучения уменьшение интенсивности ВТЛ в таких образцах нанением от стехиометрии [15,16]. В то же время эта чинается уже при температуре 1500C. По-видимому, температура существенно превышает температуру дисэто та минимальная температура, при которой происхосоциации ассоциатов и кластеров, включающих в себя дит трансформация D-центров. С ростом дозы облучения как собственные дефекты, так и примесные атомы [15].

температура начала отжига ВТЛ увеличивается. Для Обе эти причины приводят к тому, что в кристаллах объяснения этого эффекта необходимо учесть, что рост Лели, легированных бором в процессе роста, образуются дозы облучения повышает концентрацию вакансионных только B-центры, представляющие собой изолированные дефектов в образце, значительная доля которых будет атомы бора в подрешетке кремния.

находиться в виде кластеров. Существование подобных Облучение монокристаллов Лели частицами высоких кластеров в облученных кристаллах SiC подтверждается энергий приводит к генерации собственных дефектов варезультатами исследования этих кристаллов методом кансионного типа. Взаимодействие последних с атомами позитронной диагностики [18]. На наш взгляд, именно бора обусловливает образование в образцах D-центров, образование вакансионных кластеров обеспечивает почто регистрируется по появлению ВТЛ. С ростом вышение термической стабильности D-центров. В продозы облучения количество радиационных дефектов буцессе отжига кластеры частично диссоциируют. При дет возрастать. Это в свою очередь будет приводить к этом они могут являться источниками изолированных образованию большего количества D-центров и росту эфвакансий [15], повышенная концентрация которых будет фективности ВТЛ, что и наблюдается на опыте (рис. 3).

препятствовать разрушению D-центров. Этот эффект При диффузионном легировании SiC бором совместхорошо известен как освальдово созревание и широко но с атомами бора в глубь кристалла инжектируются описан в литературе. Поддерживая существование боруглеродные вакансии, генерируемые на поверхности [15].

вакансионных комплексов при высоких температурах, Поэтому в зоне диффузии также велика вероятность кластеры обусловливают также уменьшение кажущейся образования D-центров.

энергии активации отжига (рис. 4).

Кристаллы и эпитаксиальные слои SiC, выращенные Аналогичные процессы имеют место при отжиге несублимационным сэндвич-методом, при температурах на облученных S-образцов, выращенных при умеренных 500-800C ниже, чем в процессе Лели, в условиях температурах в избытке Si. Разница заключается лишь сильного обогащения паровой фазы кремнием, изначальв механизме образования кластеров. В отличие от класно имеют повышенное содержание углеродных вакансических полупроводниковых материалов кластеры в SiC сий [16]. Данное обстоятельство в сочетании с более низсохраняют свою активность, т. е. способность к росту или кой температурой роста увеличивает вероятность обрараспаду, вплоть до высоких температур, при которых зования D-центров во время синтеза SiC методом CCM.

осуществляется рост кристалла или его легирование [15].

Не удивительно, что в S-образцах, легированных бором Поэтому представляется вполне допустимым, что клав процессе роста, наблюдаются как B-, так и D-центры.

стеры могут вводиться в кристалл не только при его Концентрация углеродных вакансий в S-образцах осооблучении частицами высоких энергий, но и при его бенно велика, если они выращивались при дополнительвыращивании. Выше уже отмечалось, что сами условия ном введении в зону роста паров Si. При одинакороста SiC в избытке кремния способствует повышению вой концентрации атомов бора такие образцы обладают концентрации стехиометрических дефектов, в частности наиболее эффективной ВТЛ [11], что свидетельствует углеродных вакансий. В выращенных кристаллах эти о повышенном содержании в них D-центров. Подобное вакансии могут существовать только в виде вторичных влияние соотношения Si/C на концентрацию глубоких и дефектов или более сложных структурных групп, помелких акцепторных центров бора наблюдалось также скольку моновакансии углерода в карбиде кремния отжипри выращивании эпитаксиальных слоев 4H-SiC методом гаются уже при температуре 150C [19]. Присутствие CVD [17]. Как было показано в работе [17], в слоях, вакансионных кластеров в S-образцах увеличивает вевыращенных при низком отношении Si/C, концентрация роятность образования D-центров при дополнительном мелких акцепторных центров бора была на 2 порядка вы- введении бора (например, путем диффузии). Поэтому ше концентрации D-центров. В этих слоях наблюдалась при одинаковой концентрации бора такие образцы имеют только связанная с мелким бором низкотемпературная большую по сравнению с кристаллами Лели эффективлюминесценция. В то же время слои, выращенные при ность ВТЛ. Эта же причина обусловливает повышенную высоком отношении Si/C, демонстрировали характерную термическую устойчивость D-центров в S-образцах при высокотемпературную борную люминесценцию. их отжиге (рис. 1). Отметим, что в S-образцах повышенФизика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Отжиг глубоких центров бора в карбиде кремния ная стабильность характерна и для другого дефектного [14] Е.И. Радованова, Р.Г. Веренчикова, Ю.А. Водаков. ФТП, 17, 1115 (1983).

комплекса, включающего углеродную вакансию, а имен[15] Yu.A. Vodakov, E.N. Mokhov. Inst. Phys. Conf. Ser., N 137, но D1-центра [20]. Лишь длительный отжиг S-образцов 197 (1994).

при T 2600C приводит к необратимой перестройке [16] А.И. Гирка, Е.Н. Мохов. ФТТ, 37, 1855 (1995).

стехиометрических собственных дефектов, например за [17] S.G. Sridhara, L.L. Clemen, R.P. Devaty, W.J. Choyke, счет их миграции к стокам или увеличения размеров D.J. Larkin, H.S. Kong, T. Troffer, G. Pensl. J. Appl. Phys., кластеров (вплоть до образования микропор), тем самым 83, 7909 (1998).

приближая их свойства к свойствам кристаллов Лели.

[18] А.И. Гирка, А.Д. Мокрушин, Е.Н. Мохов, В.М. Осадчиев, Повышенная концентрация вакансионных дефектов в С.В. Свирида, А.В. Шишкин. ЖЭТФ, 97, 578 (1990).

[19] M. Itoh. Phys. St. Sol. B, 202, 173 (1997).

S-образцах проявляется при сравнении люминесцентных [20] Ю.А. Водаков, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов, М.Г. Рамм, свойств L- и S-образцов, облученных малыми дозами.

В.И. Соколов. ФТП, 20, 2153 (1986).

Pages:     | 1 || 3 |



© 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.