Способ получения эпитаксиальных слоев sic

 

1. Способ получения эпитаксиальных слоев SiC, включающий осаждение его на подложку из раствора-расплава, содержащего Yb, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения совершенства структуры и управления процессом, осаждение ведут при температуре раствора-расплава 1100-1400 К и воздействии на него постоянного электрического тока.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения растворимости SiC и увеличения за счет этого скорости осаждения, в раствор-расплав добавляют Al или Ga в количестве, равном по массе количеству Yb. Изобретение относится к технологии полупроводников и может быть использовано при выращивании монокристаллических слоев карбида кремния, пригодных для создания на их основе электронных приборов. Цель изобретения улучшение совершенства структуры управления процессом, а также повышение растворимости SiC и увеличение за счет этого скорости осаждения. На фиг. 1 приведена растворимость SiC в зависимости от состава раствора-расплава. Кривая 1 раствор-расплав из Yb; кривая 2 50% Yb и 50% Ga; кривая 3 50% Yb и 50% Al; кривая 4 20% Yb и 80% Ga; кривая 5 20% Yb и 80% Al. На фиг.2 приведена зависимость скорости осаждения V из раствора-расплава Yb и температуры. Кривая 1 при 1170 К, кривая 2 1270 К, кривая 3 1370 К, кривая 4 1470 К. П р и м е р 1. Монокристаллы SiC предварительно травят в расплаве КОН при 800 К в течение 5 мин, затем отмывают в деионизованной воде. Предварительно взвесив навеску растворителя и кристалла, навеску помещают на грань кристалла и нагревают до необходимой температуры приблизительно 1100 К. По истечении времени насыщения при данной температуре, которую определяют экспериментально (0,5-1 ч), температуру снижают со скоростью 400 град/мин для предотвращения осаждения растворенного SiC из расплава на кристалл. Повторно взвешивают навеску с кристаллом. Очищенный от растворителя кристалл весит 0,005 г. Затем определяют объем растворенного в мас.ч. SiC. Молярную долю X_SiC растворимость рассчитывают по формуле где M_p, M_SiC молекулярные массы растворителя и SiC; P_p, P_SiC масса растворителя и SiC. Осаждение проводят в сэндвич системе при 1100-1400 К, давление 10²-10⁵ Па и плотности тока через систему 1-40 А/cм². Электронографическое исследование показывает, что выращенные эпитаксиальные слои имеют монокристаллическую структуру высокой степени совершенства. Эпитаксиальные слои повторяют политип подложки, в данном случае 6Н по всей площади осаждения. П р и м е р 2. Эпитаксиальные слои SiC осаждают из растворов-расплавов Yb Ga. В качестве источника и подложки используют монокристаллы GH SiC. Слои осаждают на базовые грани монокристаллов SiC n-типа электропроводности. Толщина подложек 150 мкм. Масса расплава 10 мг, активная площадь подложки 0,4. В качестве инертного газа используют аргон марки ОСЧ. Сэндвич систему, состоящую из кристаллов, подложки, источника и находящегося между ними расплава 50% Yb и 50% Ga, помещают в графитовый нагреватель. Температуру поднимают до 1270 К и выдерживают в течение 1 ч с целью насыщения расплава SiC, а затем через систему в течение 1 ч пропускают постоянный электрический ток плотностью 10 А/см². По окончании процесса эпитаксии при 1270 К подложку с осажденным слоем отделяют от раствора-расплава с тем, чтобы избежать "паразитной кристаллизации" во время охлаждения. Скорость роста составляет 5 мкм/ч. Получаемые в этом случае слои имеют р-тип электропроводности, легированы GA до концентрации основных носителей заряда P= 4-6·10¹⁹ см^-3. Электронографический и микроскопический анализ полученных слоев р-SiC(Ga) показывает высокое их совершенство. Лучшие по качеству поверхности слои имеют высоту неоднородности поверхности ≅0,5 мкм, а также "зеленую" фотолюминесценцию. П р и м е р 3. Эпитаксиальные слои SiC(Yb) осаждают аналогично примеру 2 при 1400 К и плотности тока 10 А/cм². Скорость роста составляет 15 мкм/мин. Выращенные слои имеют n-тип электропроводности. Концентрация Yb в выращенных слоях составляет приблизительно 10¹⁷ cм^-3. Аналогичные результаты получают при использовании раствора-расплава из 50% Yb и 50% Al. Эпитаксиальные слои SiC, легированные Al, имеют р-тип электропроводности, обладают "голубой" фотолюминесценцией при температуре 90 К. Таким образом, предлагаемый способ получения эпитаксиальных слоев карбида кремния отличается от всех известных следующими преимуществами: Использование расплавов Yb, Yb-Ga, Yb-Al способствует смещению низкотемпературной границы растворимости SiC до 1100 К; Применение метода электрожидкостной эпитаксии, ранее не использованного для выращивания SiC, позволяет эффективно контролировать все параметры роста, получать слои высокого качества. Дефектность получаемого слоя ниже дефектности подложки; Совместное использование новых растворителей и метода электрожидкостной эпитаксии позволяет с высокой степенью точности управлять процессом получения совершенных эпитаксиальных слоев SiC при температурах 1100-1400 К.

Формула изобретения

1. Способ получения эпитаксиальных слоев SiC, включающий осаждение его на подложку из раствора-расплава, содержащего Yb, отличающийся тем, что, с целью улучшения совершенства структуры и управления процессом, осаждение ведут при температуре раствора-расплава 1100 1400К и воздействии на него постоянного электрического тока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения растворимости SiC и увеличения за счет этого скорости осаждения, в раствор-расплав добавляют Al или Ga в количестве, равном по массе количеству Yb.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.04.2002

Извещение опубликовано: 10.07.2008        БИ: 19/2008

---