Способ выращивания карбидкремниевых р-п-структур политипа 6н

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 172657 РЕСПУБЛИ ТЕН институт им. Рендакова и чение структур енном состоя- лупроводникоНовосибирск,ащивание плена основе Оа.по процессам дниковых криНовосибирск,ИЯ КАРБИДКР ПОЛИТИПА роводданию Такие я высо- мительлевых ерехоя к полу ОСТИ К СО труктур я создани в: выпря онов, и щим р-инико карб стру ных тран дом. Известен с структур путем из раствора-рас при 1550-1690 Недостатко ход годных с и-структур этпособ выращжидкостной эплава, содержС на 31 С подлоспособа явлруктур. При вм способом и ивани итакс я р-иии ЯС 9 и А жке. яетсяыращ оисх низкий ивании дит сувыр ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Дмитриев В.А. и др, Полу31 С из жидкой фазы во взвешнии. В кн, Процессы роста повых кристаллов и пленок,Наука, 1988, с. 74-81.Дмитриев В.А. и др. Вырнок ЯС из раствора-расплаваЧВсесоюзная конференцияроста и синтеза полупровосталлов и пленок. Тезисы,июнь 1986, с, 13 - 14,(54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНР Е М Н И Е В ЫХ Р - П-СТРУКТУ6 Н зобретение относит Ой технологии, в част идкремниевых р - птуры используются дл пературных,прибор диодов, стабилит исторов с управляю С 30 В 19/00, 29/36, Н 0121/20(57) Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к созданию карбидкремниевых р-п-структур, которые используют для создания высокотемпературных приборов: выпрямительных диодов, стабилитронов, полевых транзисторов с управляющим р-п-переходом, и позволяет повысить выход годных структур. Выращивают жидкофазной эпитаксией карбидкремниевые р-п-структуры политипа 6 Н из раствора-расплава, содержащего Оа, 9, А 1, Яп и Ое на подложках 6 НС и-типа проводимости. Реакционную камеру откачивают до давления 3 10 з мм рт.ст, Проводят отжиг раствора-расплава при 500-800 С не менее 1 ч. Затем выращивают р-слой при 1200-1350 С. 1 табл. щественное растворение подложки 6 Н-Я 1 С при приведении ее в контакт с расплавом вследствие высокой-растворимости карбида кремния при температурах эпитаксии и не- равновесности раствора-расплава. Это явление приводит к нарушению уже имеющейся на подложке эпитаксиальной структуры, а также к загрязнению эпитаксиального слоя примесями, перешедшими в расплав из растворившегося материала, и в конечном итоге- к ухудшению параметров р - п-структур, что, в свою очередь, снижает выход годных структур,Известен способ выращивания карбид- кремниевых р-и-структур политипа 6 Н путем жидкостной эпитаксии ЯС из раство- териала обеспечивается, начиная с конценра-расплава, содержащего Оа и Я, при трацииакцепторнои примесиЮ 1017 -3 Птемпературах 1200-1350 С на 6 НС под- учениые эпитаксиальные слои обладаютложке. более высоким структурным совершенстНедостатком способа является низкий 5 вом чем слои, выращенные по методу-провыход годных структур -1), Причина за- тотипу,ключается в высоком уровне компенсации П р и м е р 1. Проводили выращиваниедонорной примесью слоя р-типа, в резуль- карбидкремниевых р-и-структур из раствотате чего эпитаксиальные слои 6 Н-ЯС, вы- ра-расплава, содержащего Оа, 9, А, Яп, Ое.росшие из раствора-расплава на основе Оа 10 Использоваласьустановка, имеющая верти(акцепторная примесь), имеют проводи- кальный кварцевый реактор с водоохлаждамость как р-, так и п-типа, при содержании емыми стенками и высокочастотныйОа на уровне 10 см з. Помимо этого низкое нагрев. В ячейку графитового тигля помещакачество р - и-структур обусловлено присут- ли навески указанных элементов, Подложкиствием в выращенных слоях включений по карбида кремния (2 шт,) в виде горизонтальлитипа ЗСС. Включения этого более но расположенного "сэндвича" с зазоромузкозонного политипа образуются также в 500 мкм закрепляли в графитовом держатерезультате загрязнения раствора-расплава ле и помещали в соседнюю (пустую) ячейкупримесями (предположительно азотом и тигля, В качестве подложек использоваликислородом), которые содержатся в графи монокристаллический 6 НС п-типа провотовой ростовой арматуре и при нагреве до димости. размером 5 х 5 мм с ориентациейтемпературы эпитаксии взаимодействуют с базовых плоскостей (0001),раствором-расплавом. Образуя в 9 С при- Реа кцион надю каме ру от качи вали домесь донорного типа, они, по-видимому, иг- давления 3 10 мм рт.ст. последовательнорают роль фактора, увеличивающего 25 ротационным и цеолитовым насосами, авероятность образования ЗС-ЮС, Другой затем втечение 15 мин продували очищенс ественный недостаток метода - невоз- ным водородом. Величину расхода водоможность получать эпитаксиальные слои, рода устанавливали 2 д /ущз,содержащие акцепторную примесь с необ- Осуществляли нагрев тигля с навесками доходимой концентрацией. Это связано стем, .30 500 С, затем в течение 1 ч осуществлялиочто используемый в качестве растворителя отжиг при 500 С,для жижидкостной эпитаксии Оа входит в расо -зПосле отжига увеличивали нагревотущий материал на уровне 10 см и его тигля до 1200 С и в течение 0,5 ч выдерсодержание не зависит от технологических живали расплав при указанной темпераусловий роста. Все это снижает выход год туре с целью достижения его полнойгомогенизации. Далее держатель с подЦелью изобретения является повыше- ложками приводили в контакт с расплание выхода годных карбидкремниевых р - п- вом. При этом происходило заполнениеструктур политипа 6 Н. расплавом растрового зазора, раствореПоставленная цель достигается тем, 40 ние нижней более нагретой подложки ичто в известном способе выращивания рост эпитаксиального слоя 3 С на верхкарбидкремниевых р-п-структур политипа ней подложке.6 Н путем жидкостной эпитаксии ЯС из рас- После окончания процесса роста держатвора-расплава, содержащего Оа и 9 при тельсвыращеннымиструктурамивынималитемпературе 1200-1350 С на 6 НС под из расплава.ложке, согласно формуле изобретения, рас- На выращенных структурах после напытвор-расплав дополнительно содержит А, ления А при помощи фотолитографии форОе и Яп и перед эпитаксией проводят его мировали контакты к верхнему слою.отжиг при 500 - 800 С не менее 1 ч. Методом плазмохимического травленияВыращиваниеструктуруказаннымспо формировали мезаструктуры диаметромсобом обеспечивает увеличение выхода 200 мкм и глубиной 2 мкм. Контакт к подложструктур 6 Н-ЯС, не содержащих включения ке формировали электроискровым спосоЗС-ЯС, что приводит к увеличению выхода бом.годных р - и-структур. При этом имеется воз- Выращенные карбидкремниевые р - иможность получения эпитаксиальных сло структуры имели диодную характеристику,ев с содержанием акцепторной примеси в При пропускании через р-и-переход постошироком концентрационном диапазоне янного электрического тока при прямом(максимальное измеренное значение содер- смещении ( 100 А/см ) наблюдали электрожание алюминия составляет 3 10 см). люминесценцию (ЭЛ) в видимой областиДырочная проводимость выращенного ма- спектра, Характер электролюминесценции1726571 Формула изобретения Способ выращивания карбидкремниевых р-и-структур политипа 6 Н жидкостной эпитаксией 8 С из раствора-расплава, содержащего Оа и 81, при температуре 1200- 1330 С на 6 Н-ЯС подложках, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода годных структур, раствор-расплав дополнительно содержит А, Ое и Зп и перед эпитаксией проводят его отжиг при 500- 800 С не менее 1 ч. 30 35 Составитель В.ДмитриевРедактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор О,Ципле Заказ 1252 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 служил критерием годности р-п-структур. Годными являлись р-п-переходы, имею-. щие ЭЛ, относящуюся только к синефиолетовой области спектра, т.е. р-п-переходы политипа 6 Н, Такие р-и-переходы имели 5 лучшие электрические характеристики: малые токи утечки; резкий пробой обратной ветви вольт-амперной характеристики при напряжении пробоя, соответствующем концентрации донорной примеси в подложке; .10 напряжение отсечки вольт-фарадной характеристики 2,7 В, характерное для ВС р-и- переходов политипа 6 Н.Появление в спектре длинноволновой (красной) ЭЛ свидетельствовало о несовер шенстве р-и - переходов (в частности, из-за присутствия включений ЗС-ЯС), что отрицательно сказывалось и на электрических характеристиках р - п-переходов. Такие р-и-переходы признавали негодными. 20Содержание акцепторной примеси в выращенных слоях исследовали методом рентгеноспектрального микроанализа. Политипный анализ проводили методом рентгеновской топографии. 25Режимы примеров реализации способа и результаты исследований приведены в таблице. П р и м е р 2. Карбидкремниевые р-и- структуры выращивали аналогично примеру 1, но температура предварительного отжига расплава составляла 800 С.П р и м е р 3. Карбидкремниевые р-и- структуры выращивали аналогично примеру 1, но длительность предварительного отжига расплава составляла 2 ч.Очевидно, что в примерах, осуществляемых по заявленным режимам, выход годных увеличился по сравнению со способом прототипом.Таким образом, предлагаемый способ позволил вырастить эпитаксиальные слои 6 Н-ВС р-типа с пониженным содержанием включений ЗС-З С,