Способ получения слоев карбида кремния

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ КАРБИДА КРЕМНИЯ путем конденсации паров источника на подложку карбида кремния в инертной атмосфере при температуре выше 1800^oС и температурном градиенте, перпендикулярно поверхности подложки, отличающийся тем, что, с целью повышения морфологического и структурного совершенства слоев, конденсацию паров ведут на подложку с одной или несколькими выступающими квадратными площадками высотой 5 - 200 мкм, площадью 0,01 - 1,0 мм² при дополнительном радиальном температурном градиенте 10 - 50 град/см, скорости роста не более 100 мкм/ч в течение не менее 10 мин.

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, светоизлучающих, силовых, СВЧ-структур.
Цель изобретения - повышение морфологического и структурного совершенства слоев.
На чертеже изображена схема осуществления процесса.
Подложку 1 с одной или несколькими выступающими квадратными площадками 2 располагают на расстоянии, которое фиксируется кольцом 3 от источника паров карбида кремния 4. Нагрев подложки и источника осуществляют нагревателем 5, который профилируют так, чтобы создать температурный градиент (осевой), перпендикулярно поверхности подложки - g, и температурный градиент (радиальный), параллельно поверхности подложки - g_р, причем температуры Т₁ > Т₂ и Т₃ > Т₂.
П р и м е р 1. Рост слоев осуществляют на монокристаллическую подложку гексагонально карбида кремния толщиной 0,5 мм. Выступающие квадратные площадки на подложке формируют методом фотолитографии. Высота площадки 5 мкм, ее площадь 0,01 мм², изготовлено 250 площадок на одной подложке. В качестве источника паров используют монокристаллы карбида кремния. Расстояние между источником паров и подложкой устанавливают порядка 1 мм. Рост слоев осуществляют при 1800^оС, осевом градиенте температуры 5 град/см, радиальном - 10 град/см в течение 10 мин. Скорость роста при этом составляет 30 мкм/ч.
В результате получен эпитаксиальный слой толщиной 5 мкм с зеркально-гладкой поверхностью сингуляторного типа (0001), на которой отсутствуют макроскопические морфологические дефекты, высота ступеней, определяемая интерференционным микроскопом МИИ-21, меньше 10^-3 мкм.
Плотность дислокаций в пределах эпитаксиального слоя, определенная методом оптической микроскопии и химического травления в расплаве едкого кали, составила 2 10¹ см^-2. С помощью методов нейтронно-активационного анализа показано, что в пределах эпитаксиального слоя отсутствуют включения 2-й фазы. Для последующего изготовления приборов используются слои, полученные на выступающих площадках.
П р и м е р 2. Рост слоев осуществляют аналогично примеру 1, но при следующих параметрах процесса.
Подложка имеет одну выступающую квадратную площадку высотой 200 мкм, площадью 1 мм². Температура процесса 2400^оС, осевой градиент температуры - 10 град/см, радиальный - 50 град/см. Время роста слоя - 30 мин. Скорость роста составляет 100 мкм/ч. В результате получен эпитаксиальный слой толщиной 45-50 мкм с зеркально-гладкой поверхностью сингулярного типа (0001), с высотой неровностей менее 10^-3 мкм. Плотность дислокаций в слое 4 10² см^-2. Отсутствуют включения 2-й фазы.
Наращивание слоев на подложку с выступающей площадкой определенных размеров обеспечивает получение зеркально-гладких слоев карбида кремния, свободных от макроскопических ступеней роста, и тем самым позволяет улучшить структурное и морфологическое совершенство слоев. Боковые ребра выступающей площадки являются местами стока примеси, что позволяет понизить концентрацию неконтролируемых фоновых примесей и собственных дефектов.
Предлагаемый способ позволяет на полтора - два порядка снизить плотность дислокаций в выращиваемых слоях и в 10³ раз снизить высоту морфологических неровностей.
Способ позволяет также исключить предварительную обработку поверхности (шлифовку, полировку) в случае применения последующей планарной технологии при изготовлении приборных структур. Он обеспечивает качественное нанесение фотолитографических покрытий и специальных масок из алюминия и других материалов с линейными размерами мезаструктур порядка 1 мкм.
Предлагаемым способом возможно получать различные политипы карбида кремния, в том числе редкие - 4Н, 8Н, 27R высокого структурного совершенства, исключив политипную неоднородность.
Изобретение относится к области полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, таких как силовые вентили, лавиннопролетные диоды, силовые транзисторы. Цель изобретения - повышение морфологического и структурного совершенства слоев. Способ включает конденсацию паров источника карбида кремния на подложку карбида кремния с одной или несколькими выступающими площадками высотой 5-200 мкм, площадью 0,01-1,0 мм² в инертной атмосфере при 1800-2400°С. Процесс проводят в течение не менее 40 мин при воздействии двух температурных градиентов, направленных перпендикулярно (осевой градиент) и параллельно (радиальный градиент) поверхности подложки. Радиальный температурный градиент выбирают равным 10-50 град/см, скорость роста слоев не более 100 мкм/ч. Получены слои с зеркально-гладкой поверхностью, имеющие высоту неровностей менее 10-3 мкм, плотность дислокаций 10-100 см^-2 . 1 ил.