DE4440072C1 - Forming trenched monocrystalline silicon carbide layer in substrate - Google Patents

Forming trenched monocrystalline silicon carbide layer in substrate

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Abstract

Process for forming a trenched monocrystalline SiC layer in an already doped region of a monocrystalline Si substrate comprises implanting C or carbonaceous species having an energy of more than 100 keV and dose of 2x10<17>-1x10<18> cm<-2> into a pretreated Si substrate, and heat treating at 1000-1300 deg C. The substrate is pretreated using a Si-Czochralski material with an O2 concn. of 7x10<17>-1x10<18> cm<-3> and tempering at 650 deg C. The Si substrate surface is covered with a nitride and/or an oxide layer of thickness of 100 nm after implantation and before heat treatment to produce an additional compressive stress.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung einer vergrabenen monokristallinen Siliziumcarbidschicht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for forming a buried monocrystalline silicon carbide layer according to the preamble of Claim 1.

Halbleitermaterialien wie z. B. Silizium, Galliumarsenid und Galliumphosphid werden in großem Maße für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet. Diese Halbleitermaterialien haben jedoch den Nachteil, daß sie thermisch, chemisch und mechanisch und insbesondere gegenüber Strahlung keine ausreichende Stabilität aufweisen.Semiconductor materials such as As silicon, gallium arsenide and Gallium phosphide is widely used for the production of Semiconductor devices used. These semiconductor materials have the disadvantage, however, that they are thermal, chemical and mechanically and especially against radiation have sufficient stability.

Es ist bekannt, daß SiC ein Hochtemperaturhalbleitermaterial mit einem großen energetischen Bandabstand von 2.2 bis 3.3 eV darstellt, welches thermisch und mechanisch besonders stabil und widerstandsfähig gegen Strahlenschäden ist. Eine Halbleitervorrichtung aus SiC ist bei hohen elektrischen Energieanforderungen und hoher Strahlenbelastung verwendbar und zeigt dabei eine hohe Betriebssicherheit und Stabilität. Der große Bandabstand verringert Leitungsprobleme aufgrund der bei hohen Temperaturen thermisch erzeugten Ladungsträger. SiC-Halbleitervorrichtungen können bei Temperaturen im größenordnungsgemäßigen Bereich von 500°C bis 600°C betrieben werden, welche mit konventionell hergestellten aus Si, Ge, GaAs und GaP nicht erreichbar sind. Darüber hinaus sind SiC-Halbleitervorrichtungen in optischen Anwendungen von Vorteil, weil das emittierte Licht im sichtbaren Bereich liegt.It is known that SiC is a high temperature semiconductor material a large energetic band gap of 2.2 to 3.3 eV represents which is thermally and mechanically particularly stable and is resistant to radiation damage. A SiC semiconductor device is at high electrical energy requirements and high Radiation exposure can be used and shows a high level Operational safety and stability. The large band gap reduces piping problems due to the high temperature thermally generated charge carriers. SiC semiconductor devices can at temperatures in the order of magnitude of 500 ° C to 600 ° C can be operated, which with conventional manufactured from Si, Ge, GaAs and GaP are not accessible. In addition, SiC semiconductor devices are optical Applications advantageous because the light emitted is visible Area.

Obgleich bereits seit längerem bekannt ist, daß SiC- Halbleitervorrichtungen viele Vorteile haben und vielseitige technische Möglichkeiten bieten, ist ihre Herstellung in großtechnischem Maßstab bisher an den qualitativen Anforderungen gescheitert, die an SiC Einkristallschichten mit einer großen Oberfläche und einer guten technischen Reproduzierbarkeit gestellt werden. Um diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, wurden bereits vielfältige Versuche unternommen, die bisher jedoch nicht zu einem technisch befriedigenden Ergebnis geführt haben. Es wurden meist nur Einkristalle mit einer kleinen Oberfläche gebildet, beispielsweise werden die Polytypie sowie Verunreinigungskonzentrationen in der Regel nicht beherrscht.Although it has long been known that SiC- Semiconductor devices have many advantages and are versatile offer technical possibilities is their manufacture in on an industrial scale so far in terms of quality requirements that failed due to SiC single crystal layers with a large Surface and good technical reproducibility be put. To overcome these disadvantages of the prior art Many attempts have already been made to overcome this so far, however, not to a technically satisfactory result have led. Usually there were only single crystals with one small surface, for example the polytype and usually do not contain contaminant concentrations controlled.

Aus Veröffentlichungen ist seit längerem bekannt, z. B. J. Cryst. Growth, 45, 138 (1978), daß es möglich ist, beta-SiC Einkristalle auf Si-Substraten bei Temperaturen von etwa 1390°C zu züchten; oder, wie in Appl. Phys. Lett., 42, 460 (1983) beschrieben, nach in-situ-Herstellung einer dicken Pufferschicht zur Reduzierung der Gitterfehlanpassungseffekte zum Si-Substrat SiC aus mittels chemischer Dampfabscheidung zu wachsen. Qualität und Flächen der auf diese Weise hergestellten Schichten sind jedoch noch nicht ausreichend und die Verfahren sind verhältnismäßig aufwendig. From publications has been known for a long time, for. B. J. Cryst. Growth, 45, 138 (1978) that it is possible to beta-SiC Single crystals on Si substrates at temperatures of around 1390 ° C to breed; or, as in Appl. Phys. Lett., 42, 460 (1983) described, after in-situ production of a thick buffer layer to reduce the lattice mismatch effects to the Si substrate SiC to grow out by means of chemical vapor deposition. Quality and areas of the layers produced in this way are however not yet sufficient and the procedures are relatively expensive.  

Im Patent DE 41 35 076 (OS 29. 04. 93) sowie im EP 0 538 611 (OS 28. 04. 93) wird auf der Si-Oberfläche zunächst eine Pufferschicht erzeugt, die TiC, TiN, TaC oder MnO enthalten kann, und anschließend aus der Gasphase SiC abgeschieden wird. Abgesehen von der relativ komplizierten und aufwendigen Herstellungsweise des Schichtstapels wird bei der nachfolgenden Temperung bedingt durch den komplizierten epitaktischen Rekristallisationsprozeß, der zunächst die hochschmelzende Pufferschicht in einkristallines Material umwandeln muß, und durch Grenzflächenverunreinigungen beeinträchtigt wird, letztlich nur eine im wesentlichen einkristalline SiC-Schicht erzeugt, die eine Vielzahl von Defekten enthält.In patent DE 41 35 076 (OS 29.04.93) and in EP 0 538 611 (OS 28. 04. 93) is first a buffer layer on the Si surface generated, which may contain TiC, TiN, TaC or MnO, and SiC is then deposited from the gas phase. Except from the relatively complicated and complex production method of the layer stack is conditioned in the subsequent tempering due to the complicated epitaxial recrystallization process, the first is the high melting buffer layer in must convert single-crystal material, and by Interface contamination is ultimately affected produces a substantially single-crystalline SiC layer, the one Contains variety of defects.

Bei Halbleiteranwendungen, vorzugsweise bei integrierten Schaltungen ist es weiterhin von Bedeutung, daß die Verfahren zur Bildung von SiC-Einkristallschichten mit der Si- Planartechnologie kompatibel sind.In semiconductor applications, preferably in integrated Circuits, it is still important that the process for the formation of SiC single crystal layers with the Si Planar technology are compatible.

Die Implantation wird als ein Verfahren zur Erzeugung homogener Dotierungsverteilungen und vergrabener Schichten bereits seit langem in der Halbleitertechnologie genutzt. In den 80er Jahren wurden auch zur Herstellung von SiC-Schichten Versuche mittels Ionenimplantation unternommen (z. B. Akimchenko et al., Radiation Effects, 48, 7 (1980)), dabei gelang es jedoch nur inhomogene Implantationsschichten mit einzelnen SiC Inseln zu erzeugen.The implantation becomes a more homogeneous method of production Doping distributions and buried layers have been around since long used in semiconductor technology. In the 80s Years have also been trying to make SiC layers by means of ion implantation (e.g. Akimchenko et al., Radiation Effects, 48, 7 (1980)), but only succeeded inhomogeneous implantation layers with individual SiC islands produce.

Auch in den 90er Jahren blieb das Problem der Erzeugung einkristalliner SiC-Schichten auf Si-Substraten aktuell (siehe z. B. DE 41 35 076 (OS 29. 04. 93) sowie EP 0 538 611 (s. o.), oder EP 0 562 549 vom 29. 09. 93) wie jüngste Veröffentlichungen beweisen, ohne daß befriedigende Lösungswege gefunden wurden (s.o.).The problem of production remained in the 90s single-crystal SiC layers on Si substrates currently (see e.g. B. DE 41 35 076 (OS 29. 04. 93) and EP 0 538 611 (see above), or EP 0 562 549 of September 29, 93) as recent publications prove without finding satisfactory solutions (see above).

Es ist ferner bekannt, vgl. z. B. K. Schade, Mikroelektroniktechnologie, Verlag Technik GmbH, Berlin, München, 1991, Seiten 25 bis 29, durch das Czochralski-Verfahren hergestellte Siliziumscheiben einer 650°C-Temperung zu unterziehen.It is also known, cf. e.g. B. K. Schade, microelectronics technology, Verlag Technik GmbH, Berlin, Munich, 1991, pages 25 to 29, silicon wafers produced by the Czochralski process To undergo 650 ° C annealing.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ausgehend von den oben genannten Aspekten, ein neues, wesentlich verbessertes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu entwickeln, mit dessen Hilfe es möglich ist, qualitativ hochwertige SiC-Einkristallschichten reproduzierbar auf großen Flächen (4′′ Si-Substratscheiben und größer) zu formieren, aus denen im Rahmen großtechnisch durchführbarer Verfahrens SiC-Halbleitervorrichtungen mit hervorragenden Eigenschaften hergestellt werden können.The object of the invention was therefore based on the above Aspects mentioned, a new, significantly improved method according to the preamble of claim 1 to develop, with the help of which it is possible to qualitatively high-quality SiC single crystal layers reproducible on large Form surfaces (4 ′ ′ Si substrate wafers and larger) those in the context of large-scale process SiC semiconductor devices with excellent properties can be produced.

Diese Aufgabe wurde nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird die Operationsfläche der Halbleitervorrichtungen auf einem speziell vorbereiteten Si- Einkristallsubstrat gebildet, in welchem durch Implantations- und Ausheilprozesse eine vergrabene einkristalline SiC-Schicht formiert wurde. Die für die Halbleitervorrichtung notwendigen Aufbauten und Elektroden werden anschließend auf der Operationsfläche formiert.This task was carried out according to the characteristic features of the Claim 1 solved. The operating area of the Semiconductor devices on a specially prepared Si Single crystal substrate formed in which by Implantation and healing processes a buried one monocrystalline SiC layer was formed. The for the Semiconductor device necessary structures and electrodes are then formed on the operating area.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims marked.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es durch die spezielle Vorbehandlung der Si-Substrate und die zusätzlich nach der Implantation aufgebrachte Nitridschicht in einer überraschenden auch für den Fachmann nicht vorhersehbaren Art und Weise gelingt, die für die Herstellung perfekter SiC- Schichten notwendigen mechanischen Spannungsfelder zu schaffen und gleichzeitig die dafür notwendige Temperaturbelastung im Vergleich zur üblichen SiC-Synthese (s. oben) drastisch zu reduzieren.The advantage of the invention is that it special pretreatment of the Si substrates and the additional after nitride layer applied in one Surprising type that is also unforeseeable for the person skilled in the art  and succeeds in creating the perfect SiC Layers necessary to create mechanical stress fields and at the same time the necessary temperature load in the Compared to the usual SiC synthesis (see above) drastically to reduce.

Es ist selbstverständlich auch möglich nach der Herstellung der SiC-Schicht eine Dotierung dieser Schicht, vorzugsweise mit Stickstoff, Bor, und/oder der darunter befindlichen Si-Bereiche mittels Ionenimplantation vorzunehmen.It is of course also possible after the production of the SiC layer doping this layer, preferably with Nitrogen, boron, and / or the Si areas underneath by means of ion implantation.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die großtechnische Herstellung von einkristallinen SiC-Halbleiterschichten auf wirtschaftliche Weise und erschließt darauf aufbauenden SiC Halbleitervorrichtungen breite Anwendungsbereiche.The method according to the invention enables the industrial scale Production of single-crystal SiC semiconductor layers economical way and opens up SiC based on it Semiconductor devices wide application areas.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung.The following is a description of an embodiment of the invention based on the drawing.

Es zeigen Fig. 1(a) bis 1(f) schematische Schnittansichten, die das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer vergrabenen epitaktischen SiC-Schicht erläutern, Fig. 2(a) bis 2(c) analytischen Meßergebnisse die den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens illustrieren.In the drawings Fig. 1 (a) to 1 are schematic sectional views that illustrate the process of the invention for producing a buried SiC epitaxial layer, Fig. 2 (a) to 2 (c) analytical measurement results (f) the success of the process of the invention illustrate .

Durch eine spezielle Langzeitwärmebehandlung mit einer Dauer von etwa 50 Stunden bei 650°C werden in Siliziumsubstraten (1), hergestellt nach dem Czochralski-Verfahren mit einer Sauerstoffkonzentration von 8 * 10¹⁷-1 * 10¹⁸ cm-3 SiO₂ Präzipitate (2) generiert. Diese Präzipitate führen zum einen zu hohen eingebauten mechanischen Druckspannungen und verringern zum anderen die Bindungsenergie der Si-Atome, mit dem Ziel, ein erleichtertes SiC-Wachstum zu stimulieren.Through a special long-term heat treatment with a duration of about 50 hours at 650 ° C in silicon substrates ( 1 ), produced by the Czochralski process with an oxygen concentration of 8 * 10¹⁷-1 * 10¹⁸ cm -3 SiO₂ precipitates ( 2 ) are generated. On the one hand, these precipitates lead to high built-in mechanical compressive stresses and, on the other hand, they reduce the binding energy of the Si atoms, with the aim of stimulating easier SiC growth.

Zur Reduzierung von Sputtereffekten wird auf der Oberfläche dieser Substrate in einem konventionellen Oxidationsprozeß eine dünne Oxidschicht (3) von größenordnungsmäßig 20 nm erzeugt (Fig. 1b).To reduce sputtering effects, a thin oxide layer ( 3 ) of the order of 20 nm is produced on the surface of these substrates in a conventional oxidation process ( FIG. 1b).

Wahlweise ganzflächig (Fig. 1c) oder lateral selektiv, über konventionell erzeugte Implantationsmasken, z. B., Lackmasken werden Kohlenstoffionen oder Ionen kohlenstoffhaltiger Spezies, wie beispielsweise CO, CO₂, CxHy, CxFy, mit einer Energie von vorzugsweise 150 keV und einer Dosis von 4.3 * 10¹⁷ implantiert. Die implantierten Ionen weisen in der Schicht annähernd eine Gaussverteilung auf, deren Maximum bei der Energie von 150 keV bei ca. 400 nm liegt. Die maximale Kohlenstoffkonzentration beträgt etwa 2.3 * 10²² cm-3 wobei die Oberflächenkonzentration kleiner als 10¹⁸ cm-3 ist.Optionally over the entire surface ( FIG. 1c) or laterally selectively, using conventionally produced implantation masks, e.g. B., lacquer masks are carbon ions or ions of carbon-containing species, such as CO, CO₂, C x H y , C x F y , implanted with an energy of preferably 150 keV and a dose of 4.3 * 10¹⁷. The implanted ions have approximately a Gaussian distribution in the layer, the maximum of which at the energy of 150 keV is approximately 400 nm. The maximum carbon concentration is about 2.3 * 10²² cm -3 and the surface concentration is less than 10¹⁸ cm -3 .

Eine mit üblichen Verfahren erzeugte Siliziumnitridschicht (Fig. 1d, (4)) von 100 nm liefert eine zusätzlich kompressive Verspannung.A silicon nitride layer ( FIG. 1d, ( 4 )) of 100 nm produced using conventional methods provides an additional compressive bracing.

Eine nachfolgende Temperung bei einer Temperatur von vorzugsweise 1200°C führt zu einer chemischen Reaktion der implantierten Kohlenstoffatome mit den Siliziumatomen und Ausbildung der vergrabenen SiC-Schicht ((5), Fig. 1e).Subsequent annealing at a temperature of preferably 1200 ° C. leads to a chemical reaction of the implanted carbon atoms with the silicon atoms and formation of the buried SiC layer (( 5 ), FIG. 1e).

Durch die Wärmebehandlung wird gleichzeitig das Kristallgitter der nur geringfügig mit Kohlenstoffionen implantierten Oberfläche ausgeheilt ((6), Fig. 1e), so daß diese nach wahlweise vollständiger oder lateral selektiver Entfernung der Nitrid- und Oxidschichten und/oder der ausgeheilten Si-Oberflächenschicht auch zum epitaktischen Aufwachsen von legierten homoepitaktischen und/oder heteroepitaktischen Schichtstrukturen in konventionellen Epitaxieprozessen (CVD-Verfahren oder MBE- Verfahren) geeignet ist ((7), Fig. 1f).The heat treatment simultaneously heals the crystal lattice of the surface which is only slightly implanted with carbon ions (( 6 ), Fig. 1e), so that after either complete or lateral selective removal of the nitride and oxide layers and / or the healed Si surface layer, this also epitaxial growth of alloyed homoepitaxial and / or heteroepitaxial layer structures in conventional epitaxy processes (CVD method or MBE method) is suitable (( 7 ), Fig. 1f).

Beispielsweise werden mit üblichen epitaktischen Schichtabscheideverfahren (CVD, MBE) epitaktisch auf der Oberfläche des Si-Substrates ein oder mehrere dotierte Halbleiterschichten abgeschieden.For example, with usual epitaxial Layer deposition process (CVD, MBE) epitaxially on the Surface of the Si substrate one or more doped Semiconductor layers deposited.

Mittels der konventionellen Fotolack-, Strukturierungs- und Ätztechniken werden die für Halbleitervorrichtungen üblichen Bereiche, z. B. eine p-dotierte Basiszone, stark n-dotierte Emitter- und Kollektoranschlußbereiche angebracht. In für die Siliziumplanartechnologie gebräuchlicher Weise wird auf der Oberfläche eine Siliziumdioxidschicht mit Fenstern erzeugt, die zur Kontaktierung der Bereiche dienen.By means of conventional photoresist, structuring and Etching techniques are becoming common for semiconductor devices Areas, e.g. B. a p-doped base zone, heavily n-doped Emitter and collector connection areas attached. In for the Silicon planar technology is commonly used on the Surface created a silicon dioxide layer with windows that serve to contact the areas.

Fig. 2(a) liefert ein mittels Augerelektronenspektroskopie aufgenommenes Tiefenprofil, welches die Existenz einer vergrabenen SiC-Schicht unter Beweis stellt. Fig. 2 (a) provides an image picked up by the Auger electron spectroscopy depth profile of which a SiC layer, the existence of the buried test.

Fig. 2(b) liefert ein Infrarotabsorbtionsspektrum mit der für SiC typischen Peakstruktur. Dreikristallröntgendiffraktogramme weisen eine Halbwertslinienbreite der intensivsten Reflexe von weniger als 4 Winkelsekunden aus, welche die epitaktische Orientierung der Schicht zum Substrat sowie die exzellente Kristallqualität bestätigen. Fig. 2 (b) provides an infrared absorption spectrum with the peak structure typical of SiC. Three-crystal X-ray diffractograms show a half-value line width of the most intense reflections of less than 4 angular seconds, which confirm the epitaxial orientation of the layer to the substrate and the excellent crystal quality.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bildung einer vergrabenen monokristallinen Siliziumcarbidschicht (SiC-Schicht) in einem bereits dotierten Bereich eines monokristallinen Siliziumsubstrates dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Siliziumcarbidschicht durch Hochdosisimplantation von Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigen Spezies mit einer Energie von größer als 100 keV und mit einer Dosis zwischen 2 * 10¹⁷ und 1 * 10¹⁸ cm-2 in ein auf spezielle Weise vorbehandeltes Si-Substrat und eine anschließende Wärmebehandlung im Temperaturbereich 1000°C bis 1300°C erfolgt; daß die Substratvorbehandlung an Si-Czochralski- Material mit einer Sauerstoffkonzentration von 7 * 10¹⁷-1 * 10¹⁸ cm-3 erfolgt und in einer Langzeittemperung bei 650°C besteht; daß die Si-Substratoberfläche zur Erzeugung einer zusätzlichen kompressiven Spannung nach der Implantation und vor der Wärmebehandlung mit einer Nitrid- und/oder einer Oxidschicht der Schichtdicke von 100 nm bedeckt wird.1. A method for forming a buried monocrystalline silicon carbide layer (SiC layer) in an already doped region of a monocrystalline silicon substrate, characterized in that the formation of the silicon carbide layer by high-dose implantation of carbon or carbon-containing species with an energy of greater than 100 keV and with a dose between 2 * 10¹⁷ and 1 * 10¹⁸ cm -2 in a specially pretreated Si substrate and a subsequent heat treatment in the temperature range 1000 ° C to 1300 ° C; that the substrate pretreatment on Si-Czochralski material is carried out with an oxygen concentration of 7 * 10¹⁷-1 * 10¹ erfolgt cm -3 and consists in long-term tempering at 650 ° C; that the Si substrate surface is covered with a nitride and / or an oxide layer with a layer thickness of 100 nm to generate an additional compressive stress after the implantation and before the heat treatment. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SiC-Schicht lediglich lokal, in nicht von einer Implantationsmaske geschützten Teilbereichen der Oberflächenschicht des Si-Substrates erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the SiC layer is only local, not from one Implantation mask protected parts of the Surface layer of the Si substrate is generated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Si-Substrat unterschiedlich dotierte Epitaxieschichtstrukturen enthält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Si substrate doped differently Epitaxial layer structures contains. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Freilegung der vergrabenen monokristallinen SiC-Schicht die sie bedeckende Si-Oberflächenschicht entfernt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to expose the buried monocrystalline SiC layer the Si surface layer covering it is removed. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Implantation auf der Oberfläche im Rahmen konventioneller epitaktischer Wachstumsprozesse eine oder mehrere Epitaxieschichten abgeschieden werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that following the implantation on the surface in the frame conventional epitaxial growth processes one or more Epitaxial layers are deposited. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die SiC-Schicht durch zusätzliche Implantationsprozesse Stickstoff oder Bor eingebracht wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the SiC layer by additional Implantation processes nitrogen or boron is introduced. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zusätzliche Sauerstoffimplantation eine Mehrschichtanordnung bestehend aus einer Karbid- und einer Oxidschicht erzeugt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that through an additional oxygen implantation a Multi-layer arrangement consisting of a carbide and a Oxide layer is generated.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10308646A1 (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh A semiconductor substrate (1) with a built in reflecting layer-like zone and an implanted layer-like impurity useful in light emitting diodes (LED) technology
EP1958245A2 (en) * 2005-12-09 2008-08-20 Semequip, Inc. System and method for the manufacture of semiconductor devices by the implantation of carbon clusters
US7446346B2 (en) 2003-01-31 2008-11-04 Osram Opto Semiconductor Gmbh Semiconductor substrate for optoelectronic components and method for fabricating it
WO2009080177A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Siltronic Ag Method of manufacturing semiconductor substrate
EP2172967A1 (en) * 2008-08-04 2010-04-07 Siltronic AG Method for manufacturing silicon carbide
US7919402B2 (en) 2006-12-06 2011-04-05 Semequip, Inc. Cluster ion implantation for defect engineering

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0538611A1 (en) * 1991-10-24 1993-04-28 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Multilayered composition with a single crystal beta-silicon carbide layer
EP0562549A2 (en) * 1992-03-24 1993-09-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Heterojunction bipolar transistor containing silicon carbide

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0538611A1 (en) * 1991-10-24 1993-04-28 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Multilayered composition with a single crystal beta-silicon carbide layer
DE4135076A1 (en) * 1991-10-24 1993-04-29 Daimler Benz Ag MULTILAYERED, MONOCRISTALLINE SILICON CARBIDE COMPOSITION
EP0562549A2 (en) * 1992-03-24 1993-09-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Heterojunction bipolar transistor containing silicon carbide

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKIMCHENKO, I.P., KISSELEVA, K.V., KRASNOPEVTSEV, V.V., TOURYANSKI, A.G., VAVILOV, V.S.: Structure and Optical Properties of Silicon Implanted by High Doses of 70 and 310 keV Carbon Ions, in: Radiation Effects, Vol. 48, 1980, S. 7-12 *
NISHINO, S., POWELL, J.A., WILL, H.A.: Production of Large-Area Single-Crystal Wafers of Cubic SiC for Semiconductor Devices, in: Appl.Phys.Lett. 42 (5), 1983, S. 460-462 *
SCHADE, K.: Mikroelektronik-Technologie, Verlag Technik GmbH, Berlin, München 1991, S. 25-29 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10308646A1 (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh A semiconductor substrate (1) with a built in reflecting layer-like zone and an implanted layer-like impurity useful in light emitting diodes (LED) technology
DE10308646B4 (en) * 2003-01-31 2008-07-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor substrate for optoelectronic components and method for its production
US8658446B2 (en) 2003-01-31 2014-02-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for fabricating semiconductor substrate for optoelectronic components
US7446346B2 (en) 2003-01-31 2008-11-04 Osram Opto Semiconductor Gmbh Semiconductor substrate for optoelectronic components and method for fabricating it
US7666771B2 (en) 2005-12-09 2010-02-23 Semequip, Inc. System and method for the manufacture of semiconductor devices by the implantation of carbon clusters
EP1958245A4 (en) * 2005-12-09 2009-11-18 Semequip Inc System and method for the manufacture of semiconductor devices by the implantation of carbon clusters
US8097529B2 (en) 2005-12-09 2012-01-17 Semequip, Inc. System and method for the manufacture of semiconductor devices by the implantation of carbon clusters
EP2469584A1 (en) * 2005-12-09 2012-06-27 Semequip, Inc. Method of implanting ions
US8530343B2 (en) 2005-12-09 2013-09-10 Semequip, Inc. System and method for the manufacture of semiconductor devices by the implantation of carbon clusters
EP1958245A2 (en) * 2005-12-09 2008-08-20 Semequip, Inc. System and method for the manufacture of semiconductor devices by the implantation of carbon clusters
US7919402B2 (en) 2006-12-06 2011-04-05 Semequip, Inc. Cluster ion implantation for defect engineering
WO2009080177A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Siltronic Ag Method of manufacturing semiconductor substrate
EP2172967A1 (en) * 2008-08-04 2010-04-07 Siltronic AG Method for manufacturing silicon carbide

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