DE60030851T2 - Halbisolierender nicht durch vanadium dominierter siliziumkarbid - Google Patents

Halbisolierender nicht durch vanadium dominierter siliziumkarbid Download PDF

Info

Publication number
DE60030851T2
DE60030851T2 DE60030851T DE60030851T DE60030851T2 DE 60030851 T2 DE60030851 T2 DE 60030851T2 DE 60030851 T DE60030851 T DE 60030851T DE 60030851 T DE60030851 T DE 60030851T DE 60030851 T2 DE60030851 T2 DE 60030851T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon carbide
single crystal
concentration
carbide single
semi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60030851T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60030851D1 (de
Inventor
H. Calvin Cary CARTER
Mark Carrboro BRADY
Valeri F. Durham TSVETKOV
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wolfspeed Inc
Original Assignee
Cree Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cree Inc filed Critical Cree Inc
Publication of DE60030851D1 publication Critical patent/DE60030851D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60030851T2 publication Critical patent/DE60030851T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Wachstum von qualitativ hochwertigen Siliziumkarbidkristallen für bestimmte Zwecke und sie betrifft insbesondere die Herstellung von qualitativ hochwertigen semiisolierenden Siliziumkarbidsubstraten, welche in Mikrowellenvorrichtungen verwendet werden können. Diese Erfindung wurde für den Verantwortungsbereich des Air Force Vertrags mit der Nummer F33615-95-C-5426 gemacht. Die Regierung kann bestimmte Rechte an dieser Erfindung haben.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Der Ausdruck „Mikrowellen" bezeichnet elektromagnetische Energie in Frequenzen, welche den Bereich von ungefähr 0,1 Gigahertz (GHz) bis 1000 GHz mit entsprechenden Wellenlängen von ungefähr 300 cm bis ungefähr 0,3 mm abdecken. Obwohl „Mikrowellen" von dem Laien vielleicht am ehesten mit Kochvorrichtungen assoziiert werden, erkennen solche Personen, die mit elektronischen Vorrichtungen vertraut sind, daß die Mikrowellenfrequenzen für eine große Auswahl an elektronischen Zwecken und entsprechenden elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, einschließlich verschiedener Kommunikationsvorrichtungen und den dazugehörigen Schaltkreiselementen und Schaltkreisen, die sie betreiben. So wie dies für verschiedene andere elektronische Halbleitervorrichtungen und daraus resultierende Schaltkreise der Fall ist, hängt die Fähigkeit einer Vorrichtung (oder eines Schaltkreises), bestimmte erwünschte oder notwendige Leistungscharakteristiken zu zeigen, zu einem großen Teil und häufig vollständig von dem Material ab, aus dem sie hergestellt ist. Ein geeignetes Kandidatenmaterial für Mikrowellenvorrichtungen ist Siliziumkarbid, welches ein sehr hohes elektrisches Zusammenbruchsfeld aufweist. Diese Eigenschaft von Siliziumkarbid ermöglicht Vorrichtungen, wie zum Beispiel Metallhalbleiterfeldeffekttransistoren (Metal Semoconductor Field Effect Transistors, MESFETs) die bei Drainspannungen arbeiten, welche zehnmal größer sind als bei Feldeffekttransistoren, welche in Galliumarsenid (GaAs) gebildet sind.
  • Zusätzlich hat Siliziumkarbid den signifikanten Vorteil einer thermischen Leitfähigkeit von 4,9 Watt pro Grad Kelvin pro Zentimeter (W/K-cm), was 3,3 mal höher ist als bei Silizium und zehnmal höher als bei entweder Galliumarsenid oder Saphir. Diese Eigenschaften geben Siliziumkarbid eine höhere Leistungsdichte im Sinne der Gate-Umgebung, gemessen in Watt pro Millimeter (W/mm) und auch eine extrem hohe Leistungsbelastbarkeit im Sinne der Chipfläche (W/mm). Dies ist insbesondere vorteilhaft für Hochleistungs-, Hochfrequenzanwendungen, da de Chipgröße durch die Wellenlänge begrenzt wird. Entsprechend sollten aufgrund der exzellenten thermischen und elektronischen Eigenschaften von Siliziumkarbid bei irgendeiner gegebenen Frequenz, Siliziumkarbid MESFETs in der Lage sein, mindestens die fünffache Leistung von Vorrichtungen, die aus Galliumarsenid hergestellt sind, aufzunehmen.
  • Wie für diejenigen, welche mit Mikrowellenvorrichtungen vertraut sind, offensichtlich, benötigen diesie häufig Substrate mit einem hohen spezifischen Widerstand („semi-isolierend") für Kopplungszwecke, da leitfähige Substrate dazu neigen, signifikante Probleme bei Mikrowellenfrequenzen zu verursachen. So wie sie hierin verwendet werden, können die Ausdrücke „hoher spezifischer Widerstand" und „semi-isolierend" für die meisten Zwecke als synonym betrachtet werden. Im allgemeinen beschreiben beide Ausdrücke ein Halbleitermaterial, welches einen spezifischen Widerstand größer als ungefähr 1500 Ohm-Zentimeter (Ω-cm) aufweist.
  • Solche Mikrowellenvorrichtungen sind insbesondere für monolithische integrierte Mikrowellenschaltkreise (Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMICs) wichtig, welche in Kommunikationsvorrichtungen weit verbreitet sind, wie zum Beispiel Pagern und Mobiltelefonen und die im allgemeinen ein Substrat mit einem hohen spezifischen Widerstand erfordern.
  • Entsprechend sind die folgenden Eigenschaften für Mikrowellenvorrichtungssubstrate erwünschent: eine hohe kristalline Qualität, welche für hochkomplexe Hochleistungsschaltkreiselemente geeignet ist, eine gute thermische Leitfähigkeit, eine gute elektrische Isolation zwischen Vorrichtungen und dem Substrat, geringe Widerstandsverlusteigenschaften, geringe Übersprecheigenschaften und große Waferdurchmesser.
  • Ausgehend von der breiten Bandlücke (3,2 eV in 4H Siliziumkarbid bei 300 K) von Siliziumkarbid, sollten solche semi-isolierenden Eigenschaften theoretisch möglich sein. Im Ergebnis würde es ein passendes Siliziumkarbidsubstrat mit hohem spezifischen Widerstand ermöglichen, sowohl Leistungs- als auch passive Vorrichtungen auf dem gleichen integrierten Schaltkreis („Chip") anzuordnen, wodurch die Größe der Vorrichtung verringert wird, während ihre Effizienz und Leistungsfähigkeit erhöht wird. Siliziumkarbid stellt auch andere vorteilhafte Qualitäten bereit, einschließlich der Möglichkeit, bei hohen Temperaturen ohne physikalische, chemische oder elektrische Zerstörung zu arbeiten.
  • Wie für diejenigen, die mit Siliziumkarbid vertraut sind, offensichtlich, ist Siliziumkarbid, welches mit den meisten Techniken gewachsen wurde, jedoch im allgemeinen zu leitfähig für diese Zwecke. Insbesondere neigt die nominale oder unbeabsichtigte Stickstoffkonzentration in Siliziumkarbid dazu, in sublimationsgewachsenen Kristallen (1–2 × 1017 cm–3) hoch genug zu sein, so daß eine ausreichende Leitfähigkeit bereitgestellt wird, so daß so verhindert wird, daß solches Siliziumkarbid in Mikrowellenvorrichtungen verwendet wird.
  • Einige kürzliche Bemühungen versuchten, das effektive Niveau an Stickstoff durch Hinzufügen eines Dotierstoffs vom P-Typ (d.h. einem Akzeptor), wie zum Beispiel Bor, zu kompensieren. In der Praxis jedoch zeigten SiC-basierende Vorrichtungen, welche hergestellt wurden, wobei Bor verwendet wurde, um einen hohen spezifischen Widerstand zu erhalten, unerwartet schwache Ergebnisse bei hohen Leistungsniveaus. Zusätzlich neigt Bor im Vergleich mit einigen anderen Elementen dazu, relativ gut in SiC zu diffundieren, wodurch es eine unerwünschte Tendenz hat, in benachbarte Vorrichtungsschichten zu migrieren und diese unbeabsichtigt zu beeinflussen.
  • Um besonders nützlich zu sein, sollten Siliziumkarbidvorrichtungen einen spezifischen Substratwiderstand von mindestens 1500 Ohm-cm (Ω-cm) aufweisen, so daß ein passives RF-Verhalten erreicht wird. Darüber hinaus werden spezifische Widerstände von 5000 Ω-cm oder besser benötigt, um die Übertragungsleitungsverluste der Vorrichtung auf ein akzeptables Niveau von 0,1 dB/cm oder weniger zu minimieren. Für eine Isolierung der Vorrichtung und um Backgating-Effekte zu minimieren, sollte der spezifische Widerstand von semi-isolierendem Siliziumkarbid einen Bereich von 50000 Ω-cm oder mehr erreichen. Aktuelle Arbeiten scheinen zu bestätigen, daß das semi-isolierende Verhalten eines Siliziumkarbidsubstrats das Ergebnis von Energieniveaus tief innerhalb der Bandlücke des Siliziumkarbids ist, d.h. sowohl von dem Valenzband als auch dem Leitungsband weiter entfernt als die Energieniveaus, welche durch Dotierstoffe vom p-Typ und vom n-Typ erzeugt werden. Es wird angenommen, daß diese „tiefen" Energieniveaus aus Zuständen bestehen, welche bei mindesten 300 meV entfernt von der Leitungs- oder Valenzbandkante liegen, zum Beispiel US-Patent Nr. 5,61 1,955, das beispielhaft für die derzeitigen konventionellen Überlegungen auf diesem Gebiet sind. Gemäß dem '955-Patent können die tiefen Niveaus zwischen den Valenz- und Leitungsbändern in dem Siliziumkarbid durch das gesteuerte Hinzufügen von ausgewählten Elementen in das Siliziumkarbid, wie zum Beispiel von Übergangsmetallen oder passivierenden Elementen, wie zum Beispiel Wasserstoff, Chlor oder Fluor oder Kombinationen dieser Elemente, hergestellt werden, um tiefe Niveauzentren in dem Siliziumkarbid zu bilden, zum Beispiel Spalte 3, Zeilen 37–53. Siehe auch Mitchel, The 1.1 eV Deep Level in 4H-SiC. SIMC-X, Berkley CA, Juni 1998; Hobgood, Semi-Insulating GH-SiC Grown by Physical Vapor Transport, Appl. Phys. Lett. Band 66, Nr. 11 (1995); WO/95 704171; Sriram; RF Performance of SiC MESFETs on High Resistivity Substrates, IEEE Electron Device Letters, Band 15, Nr. 11 (1994), Evwaraye, Examination of Electrical and Optical Properties of Vanadium in Bulk n-type Silicon Carbide, J. Appl. Phys. 76 (10) (1994), Schneider, Infrared Spectra and Electro Spin Resonance of Vanadium Deep Level Impurities in Silicon Carbide, Appl. Phys. Lett 56 (12) (1990) und Allen, Frequency and Power Performance of Microwave SiC FET's, Proceedings of International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 1995, Institute of Physics.
  • Barrett, Growth of Large SiC Single Crystals, J. Crystal Growth 128 (1993) offenbart auf Seiten 358–362 das Wachstum von 6H-Polytyp Siliziumkarbid-Einkristallboules von bis zu 60 mm Durchmesser durch den physikalischen Dampftransportprozeß bei 2300°C. Das Verfahren weist den Schritt des Erwärmens des Siliziumkarbidausgangsmaterials bei einer Temperatur oberhalb von 800°C auf, so daß die Hintergrund-Stickstoffkontamination reduziert wird, gefolgt von einem Temperaturstabilisationsschritt in hochreinem Argon, um die optimale Temperaturdifferenz zwischen der Quelle und dem Keim zu erreichen. Eine programmierte Druckreduzierung, um eine geringe Defektanhäufung und ein gleichförmiges epitaktisches Wachstum zu erreichen und der Schritt des Boulewachstums vervollständigen das Verfahren. Substrat-Wafer, die aus diesen undotierten Kristallen präpariert werden, zeigen spezifische Widerstände von bis zu 105 Ohm-Zentimeter. Die Substrate wurden für eine Answendung in einer Mikrowellenvorrichtung (zum Beispiel einem MESFET) ver wendet. Barrett schlägt vor, daß die Reinheit des Siliziumkarbidausgangsmaterials der Schlüssel für das Wachstum von Kristallen mit hohem spezifischen Widerstand sein könnte.
  • Über die gewöhnliche Betrachtung hinaus können diese elementaren Verunreinigungen bei tiefen Niveaus (auch als Einfang- oder Trapping-Elemente bei tiefen Niveaus bekannt) durch Hinzufügen dieser während eines Wachstums durch Hochtemperatursublimation oder chemischer Dampfabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) von hochreinem Siliziumkarbid eingebaut werden. Insbesondere wird Vanadium als ein erwünschtes Übergangsmetall für diesen Zweck betrachtet. Gemäß dem '955-Patent und ähnlichem Stand der Technik kompensiert das Vanadium das Siliziumkarbidmaterial und erzeugt die hohen spezifischen Widerstands (d.h. semi-isolierenden)-Eigenschaften des Siliziumkarbids.
  • Das Hinzufügen von Vanadium als ein kompensierendes Element, so daß semi-isolierendes Siliziumkarbid hergestellt wird, führt jedoch auch bestimmte Nachteile ein. Zunächst kann das Vorhandensein von elektronisch signifikanten Mengen irgendeines Dotierstoffs, einschließlich Vanadium, die kristalline Qualität des resultierenden Materials negativ beeinflussen. Entsprechend kann in dem Maß, in dem das Vanadium oder andere Elemente signifikant reduziert oder weggelassen werden können, die Kristallqualität des resultierenden Materials und seine entsprechende elektronische Qualität erhöht werden. Insbesondere ist es das gegenwärtige Verständnis, daß kompensierende Mengen an Vanadium Wachstumsdefekte bewirken können, wie zum Beispiel Einschlüsse und Mikroröhren in Siliziumkarbid.
  • Als ein zweiter Nachteil kann das Hinzufügen von kompensierenden Mengen an Vanadium die Ausbeute reduzieren und der Herstellung von semi-isolierenden Siliziumkarbidsubstraten Kosten hinzufügen. Drittens kann die pro-aktive Kompensation von Siliziumkarbid oder irgendeinem anderen Halbleiterelement komplex und unvorhersehbar sein und daher eine Herstellungskomplexität bewirken, welche wünschenswerterweise vermieden werden kann, wenn die Kompensation vermieden werden kann.
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein semi-isolierendes Siliziumkarbidsubstrat bereitzustellen, welches die für einen Hochfrequenzbetrieb benötigten und vorteilhaften Eigenschaften aufweist, während es jedoch die Nachteile der Materialien aus dem Stand der Technik und der Verfahren aus dem Stand der Technik vermeidet.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem semi-isolierenden massiven Einkristall aus Siliziumkarbid, der einen spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω-cm bei Raumtemperatur, eine Konzentration an Einfangelementen auf tiefem Niveau, welche unterhalb erfaßbarer Schwellen liegt oder welche die elektronischen Eigenschaften des Materials nicht beeinflußt und eine Konzentration von Stickstoffatomen unter 1 × 1017 cm–3 aufweist.
  • Unter einem weiteren Aspekt ist die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines semi-isolierenden massiven Einkristalls aus Siliziumkarbid. Das Verfahren weist ein Erhitzen eines Siliziumkarbidausgagnspulvers auf, so daß dieses während des Erhitzens sublimiert und dann Halten des Siliziumkarbidkeimkristall auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur des Ausgangspulvers, bei welcher Temperatur sublimierte Spezies des Ausgangspulver auf dem Keimkristall kondensieren werden und Fortsetzen des Erhitzens des Siliziumkarbidausgangspulvers bis eine gewünschte Menge an massivem Einkristallwachstum auf dem Keimkristall stattgefunden hat. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen an Einfangelementen bei tiefen Niveaus in dem Ausgangspulver unterhalb erfaßbarer Schwellen liegen und dadurch, daß während des Sublimationswachstums das Ausgangspulver und der Keimkristall bei entsprechenden Temperaturen gehalten werden, welche hoch genug sind, daß sie die Menge an Stickstoff, welche sonst in das massive Wachstum auf dem Keimkristall eingebaut würden, signifikant reduzieren und daß sie die Anzahl von Punktdefekten in dem massiven Wachstum auf eine Menge erhöhen, welche den resultierenden Siliziumkarbideinkristall semi-isolierend macht.
  • Unter einem weiteren Aspekt weist die Erfindung Vorrichtungen auf, welche das semi-isolierende Siliziumkarbid gemäß der beanspruchten Erfindung verwenden, einschließlich MESFETs, bestimmten MOSFETs und HEMTs (High Electron Mobility Trasistors).
  • Die vorgenannten und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung und die Weise, in der dieselben erreicht werden können, werden basierend auf der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in denen:
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 bis 3 sind graphische Darstellungen der Hall-Effektmessungen, welche an Wafern ausgeführt wurden, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
  • 4 ist eine graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus der Trägerkonzentration gegen die reziproke Temperatur (Grad Kelvin) für semi-isolierendes Siliziumkarbid gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstands gegen die reziproke Temperatur für semi-isolierendes Siliziumkarbid gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 bis 8 stellen die gleichen Messungen wie in den 1 bis 3 darg, jedoch gemessen an einem anderen Teil des Substratwafers.
  • 9 ist eine weitere graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus der Trägerkonzentration gegen die reziproke Temperatur für die in den 6 bis 8 dargestellten Proben.
  • 10 ist eine weitere graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstands gegen die reziproke Temperatur und wieder entsprechend den Probenmessungen aus den 6 bis 8.
  • 11 bis 13 sind noch ein weiterer Satz graphischer Darstellungen, identisch mit den 1 bis 3 und 6 bis 8 für noch eine weitere Messung eines weiteren Teils des semi-isolierenden Siliziumkarbidmaterials.
  • 14 ist noch eine weitere graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstands gegen die reziproke Temperatur für die in den 11 bis 13 dargestellten Proben und
  • 15, 16 und 17 sind graphische Darstellungen der sekundären Ionenmassenspektroskopie (Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS) für verschiedene Proben von Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung und Material aus dem Stand der Technik.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In einer ersten Ausführungsform ist die Erfindung ein massiver semi-isolierender Einkristall aus Siliziumkarbid, welcher eine Konzentration an Einfangelementen bei tiefem Niveau aufweist, welche unter einem Wert liegt, bei welchem solche Elemente den spezifischen Widerstand des Kristalls dominieren und vorzugsweise bei einer Konzentration, welche unter erfaßbaren Werten liegt.
  • So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „Einfangelement bei einem tiefen Niveau" auf solche Elemente aus dem Periodensystem, die, wenn sie als Dotierstoffe in Siliziumkarbid eingebaut werden, Zustände bei Niveaus zwischen den Valenz- und Leitungsbändern von Siliziumkarbid bilden, die viel weiter (d.h. mindesten 300 MeV) sowohl von dem Leitungs- als auch von dem Valenzband entfernt liegen als konventionelle Dotierstoffe vom p-Typ oder n-Typ. Wie in dem Gebiet und dem Hintergrund dargelegt, umfassen bekannte Einfangelemente bei tiefem Niveau Vanadium und andere Übergangsmetalle.
  • Wie weiter hierin verwendet, bezieht sich die Konzentration, welche definiert ist als „unterhalb erfaßbarer Werte" auf Elemente, die in Mengen vorhanden sind, die nicht durch moderne hochentwickelte Analysetechniken erfaßt werden können. Insbesondere sind, da eine der verbreiteten Techniken zum Erfassen von Elementen in kleinen Mengen die Sekundärionen-Massen-Spektroskopie („SIMS") ist, sind die erfaßbaren Grenzen, auf die hierin Bezug genommen wird, solche Mengen von Elementen, wie zum Beispiel Vanadium oder anderen Übergangsmetallen, die in Mengen von weniger als 1 × 1016 cm–3 (1E16) oder in anderen Fällen weniger als ungefähr 1E14 vorhanden sind. Diese zwei Mengen stellen typische Erfassungsgrenzen für die meisten Spurenelemente (insbesondere Vanadium) dar, wobei SIMS-Techniken verwendet werden, zum Beispiel SIMS Theory – Sensitivity and Detection Limits, Charles Evans & Associates (1995), www.cea.com.
  • Wie oben erwähnt, ist Vanadium (V) eines der weiter verbreiteten Elemente zur von Herstellung von Einfangstellen in Siliziumkarbid bei einem tiefen Niveau. Entsprechend ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Vanadium entweder fehlt oder falls es vorhanden ist, in Mengen vorhanden ist, unterhalb denjenigen, welche den spezifischen Widerstand des Kristalls wesentlich beeinflussen und vorzugsweise unterhalb der Menge, welche durch SIMS erfaßt werden kann.
  • Obwohl andere Polytypen (d.h. Kristallstrukturen) möglich sind, west der Siliziumkarbideinkristall gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise einen Polytyp auf, welcher aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den 3C-, 4GH-, 5H- und 15R-Polytypen besteht.
  • Darüber hinaus haben Siliziumkarbideinkristalle gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise eine Konzentration an Stickstoffatomen unterhalb von ungefähr 1 × 1017 cm–3 (1E17), um die mit dem Vorhandensein von Stickstoff verbundenen Probleme und die resultierende Notwendigkeit zu versuchen, den Stickstoff zu kompensieren, zu vermeiden. Vorzugsweise hat der semi-isolierende Siliziumkarbideinkristall gemäß der vorliegenden Erfindung eine Stickstoffkonzentration von 5E16 oder weniger. Da die Vanadiumkonzentration unterhalb des Niveaus liegt, welches die elektrischen Eigenschaften des Kristalls beeinflußt und vorzugsweise geringer ist als durch Sekundärionen-Massen-Spektroskopie erfaßt werden kann, beträgt die Vanadiumkonzentration entsprechend weniger als 1E16 Atome pro Kubikzentimeter und besonders bevorzugt weniger als 1E14 Atome pro Kubikzentimeter. Darüber hinaus hat der resultierende massive Siliziumkarbideinkristall vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von mindestens 10000 Ω-cm bei Raumtemperatur und besonders bevorzugt einen spezifischen Widerstand von mindestens 50000 Ω-cm bei Raumtemperatur.
  • Für Zwecke des Bereitstellens von semi-isolierenden Siliziumkarbidsubstraten für Hochfrequenz MESFETs wird der 4H-Polytyp aufgrund seiner höheren massiven Elektronenmobilität bevorzugt. Für andere Vorrichtungen können die anderen Polytypen bevorzugt sein. Entsprechend ist eine der mehreren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ein massiver semi-isolierender Einkristall aus 4H Siliziumkarbid, welches einen spezifischen Widerstand von mindestens 10000 Ω-cm bei Raumtemperatur aufweist und eine Konzentration von Vanadiumatomen von weniger als 1E14.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines massiven semi-isolierenden Einkristalls aus Siliziumkarbid auf. In dieser Ausführungsform weist das Verfahren das Erhitzen eines Siliziumkarbidausgangspulvers bis zur Sublimation auf, Erhitzen und dann Halten eines Siliziumkarbidkeimkristalls auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur des Ausgangspulvers und bei welcher Temperatur sublimierte Spezies aus dem Ausgangspulver auf dem Keimkristall kondensieren. Danach weist das Verfahren das Fortsetzen des Erhitzens des Siliziumkarbidausgangspulvers auf, bis eine gewünschte Menge an massivem Einkristallwachstum auf dem Keimkristall stattgefunden hat. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß (1) die Mengen an bei tiefen Niveaus einfangenden Elementen in dem Ausgangspulver (wie oben beschrieben) unterhalb der relevanten Mengen liegen, (2) das Ausgangspulver 5E16 oder weniger Stickstoff enthält und (3) während des Sublimationswachstums das Ausgangspulver und der Keimkristall bei entsprechenden Temperaturen gehalten werden, die hoch genug sind, um die Menge an Stickstoff signifikant zu reduzieren, welche sonst in das massive Wachstum auf dem Keimkristall eingelagert würde und um die Anzahl von Punktdefekten (manchmal als intrinsische Punktdefekte bezeichnet) in dem massiven Wachstum auf dem Keimkristall auf eine Menge zu erhöhen, welche den resultierenden massiven Siliziumkarbideinkristall semi-isolierend macht. Vorzugsweise und konzeptionell kann durch Halten der Menge von Stickstoff oder anderen Dotierstoffen so niedrig wie möglich, die Anzahl von Punktdefekten, welche benötigt wird, um den Kristall semi-isolierend zu machen, ebenfalls minimiert werden. Gegenwärtig scheint die bevorzugte Anzahl von Punktdefekten in dem Bereich von 1E15 bis 5E17 zu liegen.
  • Obwohl die Erfinder nicht an irgendeine bestimmte Theorie gebunden sein wollen, scheint es, daß die resultierenden tiefen Einfangstellen in dem Siliziumkarbid, welche es semi-isolierend machen, eher von Lücken, Zwischengitterplätzen oder anderen intrinsischen Punktdefekten herrüh ren als dem Vorhandensein von Vanadium, anderen Übergangsmetallen oder anderen Elementen. Um das semi-isolierende Siliziumkarbid gemäß der Erfindung herzustellen, muß das Ausgangspulver, welches verwendet wird, frei von Vanadium sein oder wenn Vanadium vorhanden ist, muß es unterhalb erfaßbarer Niveaus liegen. Wie oben erwähnt, sind die erfaßbaren Mengen typischerweise als diejenigen charakterisiert, die gemessen werden können, wobei SIMS verwendet wird. Anders ausgedrückt, beträgt die Menge an Vanadium in dem Ausgangspulver vorzugsweise weniger als 1E16 Atome pro Kubikzentimeter und besonders bevorzugt weniger als 1E14 Atome pro Kubikzentimeter.
  • Es wurde weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet, daß die Menge an Stickstoff in dem resultierenden massiven Einkristall reduziert werden kann, nicht nur durch Verwenden der hochreinen Techniken, auf die in dem Stand der Technik Bezug genommen wird (welche sicher als Teil erfindungsgemäßer Technik akzeptabel sind), sondern auch durch Ausführen der Sublimation bei relativ höheren Temperaturen, während die Temperatur des Keimkristalls und ei irgendeines massiven Wachstums auf dem Keimkristall bei einer Temperatur unter der Temperatur des Ausgangspulvers gehalten wird. Eine bevorzugte Technik zum Sublimationswachstum (anders als wie hierin beschrieben modifiziert) ist dem US-Patent Nr. RE 34.861 dargelegt, dessen Inhalt vollständig hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird („das '861-Patent").
  • Die Sublimation wird in einem passenden Tiegel ausgeführt, der wie in dem '861-Patent dargelegt, typischerweise aus Graphit gebildet ist. Der Tiegel weist einen Keimhalter auf und beide sind in einem Sublimationsofen angeordnet. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist SiC-Ausgangspulver gewählt und wie notwendig gereinigt, so daß es eine Stickstoffkonzentration von weniger als ungefähr 1E17 und vorzugsweise weniger als ungefähr 5E16 aufweist. Darüber hinaus hat das Ausgangspulver eine Konzentration von Vanadium oder anderen Schwermetallen oder Übergangselementen, welche unterhalb der Menge liegt, welche die elektrischen Eigenschaften des resultierenden Kristalls beeinflussen würden. Solche Menge schließen diejenigen unterhalb der SIMS-erfaßbaren Schwellen ein, was bedeutet, daß sie mindestens unter 1E16 und vorzugsweise unter 1E14 Atomen pro Kubikzentimeter liegen, wenn derzeit erhältliche SIMS verwendet wird. Das Ausgangsmaterial erreicht vorteilhafterweise auch die anderen vorteilhaften Eigenschaften, die in dem "861 Patent dargelegt sind.
  • Unter einem praktischen Gesichtspunkt kann Siliziumkarbidsublimation mit Quellentemperaturen ausgeführt werden, die von ungefähr 2100°C bis 2500°C reichen, wobei die Temperatur des Keimkristalls proportional niedriger gehalten wird. Für die hierin beschriebenen Materialien wurde die Quelle zwischen ungefähr 2360 und 2380°C gehalten, wobei der Keim 300 ist 350°C niedriger liegt. Wie denjenigen, die mit solchen Verfahren und Messungen vertraut sind, bekannt ist, können die angegebenen Temperaturen davon abhängen, wie und wo das System gemessen wird und sie können sich leicht von System zu System unterscheiden.
  • Da Vanadium das ausgewählte, bei tiefen Niveaus einfangende Element für vorangehende Versuche, semi-isolierendes Siliziumkarbid vom kompensierten Typ herzustellen, war, kann die Erfindung als der massive SiC-Einkristall ausgedrückt werden und das Verfahren zu seiner Herstel lung, in dem Vanadium unterhalb der erfaßbaren und oben angegebenen numerischen Schwellen liegt. Es ist jedoch für diejenigen, die mit dem Wachstum von Siliziumkarbid und den Eigenschaften von Siliziumkarbid, so wie es für Halbleiterzwecke verwendet wird, vertraut sind, offensichtlich, daß die Erfindung in ähnlicher Weise das Fehlen von irgendwelchen anderen Elementen in Betracht zieht, welche Einfangstellen bei tiefen Niveaus erzeugen würden.
  • Durch Vermeiden der Verwendung von Elementen, die Einfangstellen bei tiefen Niveaus erzeugen können, vermeidet die Erfindung auf ähnliche Weise die Notwendigkeit, die Einfangelemente mit anderen Elementen zu kompensieren und reduziert entsprechend die Komplikationen, die eine solche Kompensation in den Kristallwachstumsprozeß einführt.
  • 1 bis 17 stellen verschiedene Messungen dar, die an den semi-isolierenden Substraten gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden, zusammen mit einigen Vergleichen mit konventionellem, kompensierten und nicht kompensierten Siliziumkarbidmaterial.
  • 1 bis 3 stellen einen entsprechenden Satz von Messungen dar, die an einem Substratwafer durchgeführt wurden, welcher bei Cree Research Inc., Durham, North Carolina gemäß der vorliegenden Erfindung gewachsen wurde. Wie in dem „experimentellen" Teil hierin beschrieben, wurden die Eigenschaften dieser Materialien von dem Air Force Research Laboratory in Dayton, Ohio getestet. 1 trägt die Trägerkonzentration gegen die reziproke Temperatur (wobei die Konzentration auf einer logarithmischen Skala dargestellt ist) für einen semi-isolierenden Substratwafer gemäß der vorliegenden Erfindung auf. Die Steigung der resultierenden Linie gibt die Aktivierungsenergie wieder, welche ungefähr 1,1 Elektronenvolt (eV) beträgt.
  • 2 zeigt, daß der spezifische Widerstand sich; wenn die Temperatur abnimmt; auf eine Weise erhöht, welche mit den anderen erwarteten Eigenschaften des semi-isolierenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung übereinstimmt.
  • 3 stellt die Mobilität aufgetragen gegen die Temperatur in Grad Kelvin dar. 4 ist eine graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus (In) der Trägerkonzentration aufgetragen gegen die reziproke Temperatur (Grad Kelvin). Wie denjenigen, die mit diesen Messungen vertraut sind, bekannt ist, ergibt die Steigung des natürlichen Logarithmus der Trägerkonzentration gegen die reziproke Temperatur die Aktivierungsenergie. Wie mit der eingezeichneten Box in 4 bezeichnet, liegt die Aktivierungsenergie für diese Probe gemäß der Erfindung in der Größenordnung von 1,1 eV, d.h. in Übereinstimmung mit dem Ergebnis aus 1. Durch Vergleich und wie sonst denjenigen bekannt ist, die mit semi-isolierendem Siliziumkarbid vertraut sind, würde die Aktivierungsenergie für semi-isolierendes Siliziumkarbid, wenn Vanadium als das bei tiefen Niveaus einfangende Element verwendet wird, unter den gleichen Umständen bei ungefähr 1,6 eV liegen.
  • Die Daten wurden unter einem magnetischen Feld von 400 Kilogauss bei einer Probendicke von 0,045 cm und über einen Temperaturbereich von ungefähr 569 K bis ungefähr 1023 K gemessen.
  • 5 ist eine graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstands gegen die reziproke Temperatur in Grad Kelvin. Diese Daten und diese Darstellung können ebenfalls verwendet werden, um die Aktivierungsenergie des semi-isolierenden Siliziumkarbidmate rials zu bestimmen. Der Wert von 1,05667 eV, der aus dieser Darstellung bestimmt wurde, hilft, die zuvor gemessene Aktivierungsenergie von 1,1 eV zu bestätigen. Anders ausgedrückt, liegt die Differenz zwischen den Aktivierungsenergien, wie in 4 und 5 gemessen, innerhalb der erwarteten experimentellen Grenzen, und die Daten bestätigen einander.
  • 6 bis 10 stellen die gleichen Typen von Messungen und graphischen Darstellungen dar, wie die 1 bis 5, jedoch gemessen an einer anderen Probe, genauer in einem anderen Bereich des gleichen Wafers, der für die 1 bis 5 gemessen wurde. Es ist entsprechend ersichtlich, daß die 6 bis 8 in Übereinstimmung mit den in 1 bis 3 aufgetragenen Ergebnissen liegen. Insbesondere zeigt 9, welch eine weitere graphische Darstellung des natürlichen Logarithmus der Trägerkonzentration gegen die reziproke Temperatur ist, eine berechnete Aktivierungsenergie von 1,00227 eV. Wieder liegt dies innerhalb der experimentellen Grenzen der zuvor gemessenen 1,1 eV.
  • Auf gleiche Weise trägt 10 den natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstands gegen die reziproke Temperatur auf und stellt ähnlich eine Aktivierungsenergie von 1,01159 bereit, welche ebenso innerhalb der experimentellen Grenzen von 1,1 eV liegt. 11 bis 13 zeigen Ergebnisse von noch einem anderen Teil des Wafers, die jedoch als weniger bevorzugt betrachtet werden als die in den vorangegangenen Messungen beobachteten Ergebnisse. Insbesondere zeigt die Auftragung aus 11 nicht die Bildung einer geraden Linie in der gewünschten Weise und die Daten sind weniger bevorzugt als die vorherigen Ergebnisse. Auf ähnliche Weise zeigt 14, welche den natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstands gegen die reziproke Temperatur aufträgt, eine berechnete Aktivierungsenergie von nur 0,63299, einen Wert, welcher deutlich von 1,1 eV abweicht, unabhängig von der experimentellen Ungenauigkeit.
  • 15, 16 und 17 stellen die sekundären Ionen-Massenspektren (SIMS) von verschiedenen Vergleichsproben dar und neigen dazu, die elementaren Verunreinigungen und andere Materialien in den semi-isolierenden Siliziumkarbidsubstraten zu zeigen. 15 ist das SIMS-Spektrum des semi-isolierenden Siliziumkarbidmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung und bestätigt das Fehlen von Vanadium oder irgendwelchen anderen Übergangsmetallen in der Probe. Dies bestätigt, daß die Aktivierungsenergie und die bei tiefen Niveaus vorhandenen Zustände in der Erfindung nicht von dem Vorhandensein von Vanadium oder anderen Übergangsmetallen herrührt.
  • 16 ist für Vergleichszwecke enthalten und ist das SIMS-Spektrum eines Wafers aus Siliziumkarbid vom N-Typ, der weder semi-isolierend ist, noch gemäß der vorliegenden Erfidnung hergestellt ist, aber stattdessen eine leitende Siliziumkarbidprobe darstellt. Da kein Grund existiert, Vanadium in Substraten vom N-Typ vorzusehen, fehlt Vanadium in dem Massenspektrum.
  • 17 stellt einen Vergleich einer vorherigen Version von semi-isolierendem Siliziumkarbid dar, welches mit Vanadium kompensiert ist. Die Vanadiumspitze ist bei ungefähr 51 Atommasseneinheiten deutlich in dem Spektrum vorhanden. Diese Vanadiumspitze fehlt deutlich in den 15 und 16.
  • Es ist natürlich für diejenigen, die mit diesen Materialien vertraut sind, offensichtlich, daß obwohl der Ausdruck „unterhalb erfaßbarer Mengen" eine vollständig passende Beschreibung der Erfindung ist, diese Mengen auch verstanden werden können als diejenigen, die unterhalb der Menge liegen, welche die elektronischen Eigenschaften und insbesondere den spezifischen Widerstand des Siliziumkarbidkristalls beeinflußt.
  • Entsprechend weist unter einem anderen Aspekt die Erfindung einen semi-isolierenden Siliziumkarbideinkristall mit flachen Donordotierstoffen, flachen Akzeptordotierstoffen und intrinsischen Punktdefekten auf. Unter diesem Aspekt der Erfindung ist die Anzahl an flachen Donatordotierstoffe (Nd) in dem Siliziumkarbidkristall größer als die Anzahl von flachen Akzeptordotierstoffen (Na) und die Anzahl von intrinsischen Punktdefekten (Ndl) in dem Siliziumkarbid, welche dann als Akzeptoren wirken, ist größer als die numerische Differenz zwischen der Anzahl dieser Donator- und Akzeptordotierstoffen. Über diesen Aspekt hinaus ist die Konzentration von Elementen, welche aus der Gruppe ausgewählt sind, welche Übergangselemente und Schwermetalle enthält, geringer als die Konzentration, welche die elektronischen Eigenschaften des Siliziumkarbideinkristalls beeinflussen würde. Der resultierende Siliziumkarbideinkristall hat einen spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω-cm bei Raumtemperatur.
  • Dieser Aspekt der Erfindung gilt auch für die komplementäre Situation, in der die Anzahl von Akzeptordotierungsatomen größer ist als die Anzahl von Donatordotierungsatomen. In solch einem Fall ist die Anzahl von intrinsischen Punktdefekten, welche als Donatoren wirken, größer als die numerische Differenz zwischen der Anzahl der schwachen Donatorstörstellen und der flachen Akzeptorstörstellen.
  • Anders ausgedrückt, kompensieren die flachen Dotierstoffe vom n-Typ und vom p-Typ einander, wobei der eine oder der andere zu einem bestimmten Grad dominiert. Die Anzahl von intrinsischen Punktdefekten in dem Kristall, welche elektrisch aktiviert sind, ist größer als die Nettomenge an Dotierungsatomen vom n-Typ oder vom p-Typ, die gegenüber dem anderen in dem Kristall dominieren. Ausgedrückt als eine Formel gilt Ndl > (Nd – Na),wobei die Donatoren gegenüber den Akzeptoren dominieren, oder Ndl > (Na – Nd),wobei die Akzeptoren gegenüber den Donatoren dominieren. In dem ersten Fall würde der Kristall n-Typ kompensiert, basierend auf Dotierungsatomen. Diese Nettodonatoren sind wiederum kompensiert, jedoch durch Punktdefekte vom Akzeptortyp, so daß der semi-isolierende Kristall erzeugt wird. In dem zweiten Fall wirken die Punktdefekte als Donator-Typ und kompensieren den Nettoübeschuß an Akzeptoren in dem Kristall.
  • Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „Dotierstoff" in einem breiten Sinne verwendet, d.h. um ein anderes Atom als Silizium (Si) oder Kohlenstoff (C), welche in dem Kristallgitter vorhanden sind und welches entweder ein zusätzliches Elektron (einen Donator) oder ein zusätzliches Loch (einen Akzeptor) bereitstellen, zu beschreiben. In der Erfindung können die Dotierstoffe entweder passiv oder pro-aktiv vorhanden sein, d.h. der Ausdruck „Dotierstoff" impliziert weder einen „Dotierungs"-Schritt noch das Fehlen eines solchen.
  • Es ist zu erwarten, daß die Anzahl von Punktdefekten zu einem gewissen Grad durch Bestrahlen von Siliziumkarbid mit Neutronen, hochenergetischen Elektronen oder Gammastrahlen gesteuert werden kann, um die gewünschte Anzahl von Punktdefekten zu erzeugen, so daß die Ergebnisse in Übereinstimmung mit den oben angegebenen Formeln erzielt werden.
  • Obwohl eine exakte Anzahl von Punktdefekten schwierig zu messen ist, geben die Techniken, wie zum Beispiel paramagnetische Elektronenresonanz (EPR) Transientenspektroskopie bei tiefen Niveaus (Deep Level Transient Spektroskopie, DLTS) und Position Annihilation Spektroscopy die besten verfügbaren Werte für die vorhandenen Anzahlen. Wie weiter hierin dargelegt wird, bestätigen Hall-Effektmessungen auch die gewünschten Eigenschaften des Kristalls.
  • Unter einem weiteren Aspekt kann die Erfindung in aktive Vorrichtungen eingebaut werden, insbesondere aktive Mikrowellenvorrichtungen, welche von dem Vorteil des semi-isolierenden Siliziumkarbidsubstrats Gebrauch machen. Wie oben erwähnt und für diejenigen offensichtlich, die mit aktiven Halbleitermikrowellenvorrichtungen vertraut sind, kann die Frequenz, bei der eine Mikrowellenvorrichtung arbeiten kann, signifikant durch irgendeine Wechselwirkung von Trägern mit dem Substrat behindert werden, entgegen der idealen Situation, in der Träger auf einen bestimmten Kanal und andere funktionelle Bereiche der Mikrowellenvorrichtung beschränkt sind.
  • Die Natur des semi-isolierenden Siliziumkarbidmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung ist so, daß es exzellente Leistungseigenschaften in den entsprechenden Vorrichtungen aufweist. Diese schließen ein, sind aber nicht begrenzt auf MESFETs, bestimmte MOSFETs und andere Vorrichtungen wie diejenigen, die beschrieben werden in den derzeitigen US-Patenten und anhängigen Anmeldungen mit den Nummern 5,270,554, 5,686,737, 5,719,409, 5,831,288, Serial Number 08/891,221, angemeldet am 7. Oktober 1997 und Serial Number 09/082,554, angemeldet am 25. Mai 1998, beide für „Latch-up Free Power UMOS Bipolar Transistor", Serial Number 08/797,536, angemeldet am 7.2.1997 für „Structure for Increasing the Maximum Voltage of Silicon Carbide Power Transistors", Serial Number 08/795,135, angemeldet am 7.2.1997 für "Structure to Reduce the On-resistance of Power Transistors" und Anmeldung Nr. PCT/US98/13003, angemeldet am 23.6.1998 (die Vereinigten Staaten benennend) für „Power Devices in Wide Bandgap Semiconductors", deren Inhalt hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • EXPERIMENTELLES
  • Zwei Wafer aus semi-isolierendem SiC wurden in dem Air Force Research Laboratory in Dayton, Ohio (Wright-Patterson Air Force Base) mit Hochtemperatur-Hall-Effekt und SIMS untersucht. Von einem der Wafer konnten keine verständlichen Ergebnisse gewonnen werden (möglicherweise aufgrund unzureichender Ohmscher Kontakte) aber zwei Hall-Proben von dem zweiten Wafer ergaben beide die gleichen Ergebnisse, was zu einer vernünftigen Aussagewahrscheinlichkeit für diese Ergebnisse führt.
  • Beide Wafer waren bei Raumtemperatur isolierend. Der meßbare Wafer war bei höheren Temperaturen thermisch aktiviert, und die Trägerkonzentration war meßbar, was bei semi-isolierendem Material aufgrund der geringen Mobilitäten wegen der hohen vorhandenen Temperaturen nicht immer möglich ist. Die Trägerkonzentration lag um 1015 cm–3 bei 1000 K, wobei der spezifische Widerstand um 103 Ω-cm lag. Eine solche Trägerkonzentration ist um eine oder zwei Größenordnungen geringer als die in konventionellem semi-isolierendem Material oder Vanadium-dotierem Material bei der gleichen Temperatur beobachtete. Jedoch konnte keine Anpassung der n gegen 1:T-Kurve durchgeführt werden, so daß die Gesamtkonzentration für die aktive Schicht nicht verfügbar war. Die Aktivierungsenergie lag um 1,1 eV.
  • SIMS wurde mit einem hochauflösenden System an der Probe ausgeführt. Es war nichts zu beobachten außer ein wenig Kupfer nahe der Erfassungsgrenze zusammen mit ein wenig Wasserstoff, das aufgrund der Spitze der Masse 47 vermutet wurde. Die Spitze der Masse 47 wurde entsprechend SiOH zugeordnet. Der Massenscan für die Erfindung zusammen mit den Scans für zwei Vergleichsproben sind hierin als 18 bis 20 enthalten. Titan (Ti) ist in 19 und 20 um 1 × 1016 cm–3 ersichtlich, aber nicht in den Proben der Erfindung (18). Vanadium tritt auch in der semi-isolierenden Standardprobe (20) zusammen mit der SiOH-Linie, welche Wasserstoff bezeichnet, auf.
  • Aus diesen Ergebnissen wurde gefolgert, daß der erste Wafer eine sehr hohe Reinheit aufweist und als isolierend betrachtet wird, da irgendwelche verbleibenden Vanadiumstörstellen zusammen mit dem, was andere Defekte zu dem 1,1 eV Niveau beitragen, in Konzentrationen vorhanden sind, welche größer sind als die Summe der flachen Störstellen und so die 1,1 eV Niveaus die flachen Störstellen kompensieren. Das Fermi-Niveau ist auf dem tiefen Niveau festgelegt, wodurch das Material semi-isolierend ist. Das Vorhandensein von Wasserstoff, wenn überhaupt, könnte bedeuten, daß Wasserstoffkompensation stattfindet, aber es ist nicht zu erwarten, daß eine solche selektiv die flachen Störstellen kompensiert oder neutralisiert und nicht die tiefen Niveaus.
  • In den Zeichnungen und der Beschreibung wurden typische Ausführungsformen der Erfindung offenbart und obwohl bestimmte Ausdrücke verwendet wurden, wurden sie nur auf eine numerische und beschreibende Weise verwendet und nicht zum Zweck der Beschränkung des Schutzbereichs der Erfindung, so wie er in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims (23)

  1. Semiisolierender massiver Einkristall aus Siliziumkarbid mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω cm bei Raumtemperatur, mit einer Konzentration von bei tiefen Niveaus einfangenden Elementen, die unter dem Wert liegt, der die elektrischen Charakteristiken des Kristalls beeinflußt und mit einer Konzentration von Stickstoffatomen unter 1 × 1017 pro cm–3.
  2. Semiisolierender Siliziumkarbideinkristall mit: flachen Donator-Dotierstoffen, flachen Akzeptor-Dotierstoffen und intrinsischen Punktdefekten in dem Siliziumkarbideinkristall, wobei die Anzahl von flachen Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps größer ist als die Anzahl von flachen Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps und die Anzahl von intrinsischen Punktdefekten in dem Siliziumkarbidkristall, die so wirken, daß sie den vorherrschenden ersten Dotierstofftyp kompensieren, größer ist als die numerische Differenz, um welche der erste Typ von flachen Dotierstoffen gegenüber dem zweiten Typ von flachen Dotierstoffen dominiert und die Konzentration an Übergangselementen und Schwermetallen geringer ist als die Konzentration, welche die elektrischen Eigenschaften des Siliziumkarbideinkristalls beeinflussen würde, wobei der Siliziumkarbideinkristall eine Konzentration von Stickstoffatomen unter 1 × 1017 cm–3 und einen spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω cm bei Raumtemperatur hat.
  3. Semiisolierender Siliziumkarbidkristall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffe vom ersten Typ Donatoren sind, die Dotierstoffe vom zweiten Typ Akzeptoren sind und die intrinsischen Punktdefekte als Akzeptoren wirken.
  4. Semiisolierender Siliziumkarbidkristall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffe vom ersten Typ Akzeptoren, die Dotierstoffe vom zweiten Typ Donatoren sind und die intrinsischen Punktdefekte als Donatoren arbeiten.
  5. Semiisolierender Siliziumkarbideinkristall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polytyp des Siliziumkarbids aus den 3C, 4H, 6H und 15R Polytypen ausgewählt ist.
  6. Siliziumkarbideinkristall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffkonzentration 5 × 1016 cm–3 oder weniger beträgt.
  7. Siliziumkarbideinkristall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vanadiumkonzentration weniger als 1 × 1016 cm–3 beträgt.
  8. Siliziumkarbideinkristall nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vanadiumkonzentration weniger als 1 × 1014 cm–3 beträgt.
  9. Siliziumkarbideinkristall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der einen spezifischen Widerstand von mindestens 10.000 Ω cm bei Raumtemperatur aufweist.
  10. Siliziumkarbideinkristall nach Anspruch 9, der einen spezifischen Widerstand von mindestens 50.000 Ω cm bei Raumtemperatur aufweist.
  11. Semiisolierender Siliziumkarbideinkristall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration von Punktdefekten 5 × 1017 cm–3 nicht übersteigt.
  12. Semiisolierender Siliziumkarbideinkristall nach Anspruch 11, der eine Konzentration von Punktdefekten aufweist, die größer ist als die Stickstoffkonzentration.
  13. Transistor, der ein Substrat hat, das den massiven Einkristall gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  14. Transistor nach Anspruch 13, der ein Metall-Halbleiterfeldeffekttransistor, ein Metall-Isolatorfeldeffekttransistor oder ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität ist.
  15. Verfahren zum Herstellen eines hochresistiven Siliziumkarbideinkristallsubstrats mit: Bestrahlen eines Einkristalls aus Siliziumkarbid, in dem die Konzentration von tiefen Niveaueinfangelementen unter 1 × 1016 cm–3 ist und die Stickstoffkonzentration unter 1 × 1017 cm–3 ist, mit einer Bestrahlungsquelle, die ausgewählt ist aus Neutronen-, Elektronen- und Gammastrahlung und so lange, bis die Anzahl von kompensierenden Punktdefekten in dem Kristall größer ist als die Nettoanzahl von Dotierstoffatomen des Leitfähigkeitstyps, der gegenüber den Dotierstoffatomen des anderen Leitfähigkeitstyps in dem Kristall vorherrscht.
  16. Verfahren nach Anspruch 15 mit Bestrahlen eines Siliziumkarbideinkristalls, wobei der Polytyp des Siliziumkarbids aus den 3C, 4H, 6H und 15R Polytypen ausgewählt ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 mit Bestrahlen eines Siliziumkarbideinkristalls, der eine Konzentration von Stickstoffatomen unter 1 × 1017 cm–3 aufweist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17 mit Bestrahlen eines Siliziumkarbideinkristalls nach Anspruch 1, wobei die Stickstoffkonzentration 5 × 1016 cm–3 oder weniger beträgt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18 mit Bestrahlen eines Siliziumkarbideinkristalls, wobei die Vanadiumkonzentration weniger als 1 × 1014 cm–3 beträgt.
  20. Verfahren zum Herstellen eines semiisolierenden massiven Siliziumkarbideinkristalls, wobei das Verfahren aufweist: Erhitzen eines Siliziumkarbidausgangspulvers, in dem die Anzahl von in tiefen Niveaus einfangenden Elementen in dem Ausgangspulver unter 1 × 1016 cm–3 ist, bis zur Sublimation, Erhitzen und dann Halten eines Siliziumkarbidkristallkeims bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur des Ausgangspulvers, bei welcher Temperatur die sublimierten Spezies aus dem Ausgangspulver an dem Kristallkeim kondensieren, und Fortsetzen des Erhitzens des Siliziumkarbidausgangspulvers, bis eine gewünschte Menge massiven Einkristalls auf dem Kristallkeim gewachsen ist, und währenddessen Halten des Ausgangspulvers und des Kristallkeims während des Sublimationswachstums auf entsprechenden Temperaturen, die hoch genug sind, um den Betrag an Stickstoff, der anderenfalls in dem massiven auf dem Kristallkeim aufgewachsenen Material enthalten wäre, auf eine Konzentration unter 1 × 1017 cm–1 zu reduzieren, und um die Anzahl von Punktdefekten in dem massiv aufgewachsenen Material auf einen Betrag zu reduzieren, der den resultierenden Siliziumkarbideinkristall semiisolierend macht.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, in dem die Menge an Vanadium in dem Ausgangspulver kleiner als 1 × 1016 cm–3 ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, in dem die Menge an Vanadium in dem Ausgangspulver kleiner als 1 × 1014 cm–3 ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Übergangsmetallen in dem Ausgangspulver kleiner als 1 × 1014 cm–3 ist.
DE60030851T 1999-05-18 2000-05-17 Halbisolierender nicht durch vanadium dominierter siliziumkarbid Expired - Lifetime DE60030851T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/313,802 US6218680B1 (en) 1999-05-18 1999-05-18 Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
PCT/US2000/013557 WO2000071787A2 (en) 1999-05-18 2000-05-17 Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
US313802 2002-12-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60030851D1 DE60030851D1 (de) 2006-11-02
DE60030851T2 true DE60030851T2 (de) 2007-05-16

Family

ID=23217212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60030851T Expired - Lifetime DE60030851T2 (de) 1999-05-18 2000-05-17 Halbisolierender nicht durch vanadium dominierter siliziumkarbid

Country Status (12)

Country Link
US (3) US6218680B1 (de)
EP (1) EP1181401B1 (de)
JP (1) JP4860825B2 (de)
KR (1) KR100767382B1 (de)
CN (1) CN1222642C (de)
AT (1) ATE340280T1 (de)
AU (1) AU7050600A (de)
CA (1) CA2376564C (de)
DE (1) DE60030851T2 (de)
ES (1) ES2272317T3 (de)
TW (1) TW473908B (de)
WO (1) WO2000071787A2 (de)

Families Citing this family (157)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6396080B2 (en) * 1999-05-18 2002-05-28 Cree, Inc Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
US6218680B1 (en) 1999-05-18 2001-04-17 Cree, Inc. Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
US6686616B1 (en) 2000-05-10 2004-02-03 Cree, Inc. Silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors
WO2002054449A2 (en) * 2001-01-03 2002-07-11 Mississippi State University Silicon carbide and related wide-bandgap transistors on semi-insulating epitaxy for high-speed, high-power applications
US6507046B2 (en) * 2001-05-11 2003-01-14 Cree, Inc. High-resistivity silicon carbide substrate for semiconductor devices with high break down voltage
US20020189536A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-19 Bridgestone Corporation Silicon carbide single crystal and production thereof
US7553373B2 (en) 2001-06-15 2009-06-30 Bridgestone Corporation Silicon carbide single crystal and production thereof
JP4733882B2 (ja) * 2001-09-28 2011-07-27 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶及びその製造方法並びに炭化珪素単結晶育成用炭化珪素結晶原料
US6906350B2 (en) 2001-10-24 2005-06-14 Cree, Inc. Delta doped silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors having a gate disposed in a double recess structure
SE520968C2 (sv) * 2001-10-29 2003-09-16 Okmetic Oyj Högresistiv monokristallin kiselkarbid och metod för dess framställning
US7030428B2 (en) * 2001-12-03 2006-04-18 Cree, Inc. Strain balanced nitride heterojunction transistors
US7147715B2 (en) * 2003-07-28 2006-12-12 Cree, Inc. Growth of ultra-high purity silicon carbide crystals in an ambient containing hydrogen
US7220313B2 (en) * 2003-07-28 2007-05-22 Cree, Inc. Reducing nitrogen content in silicon carbide crystals by sublimation growth in a hydrogen-containing ambient
US7316747B2 (en) * 2002-06-24 2008-01-08 Cree, Inc. Seeded single crystal silicon carbide growth and resulting crystals
US6814801B2 (en) * 2002-06-24 2004-11-09 Cree, Inc. Method for producing semi-insulating resistivity in high purity silicon carbide crystals
US6936101B2 (en) * 2002-06-24 2005-08-30 Cermet, Inc. Semi-insulating bulk zinc oxide single crystal
US7601441B2 (en) 2002-06-24 2009-10-13 Cree, Inc. One hundred millimeter high purity semi-insulating single crystal silicon carbide wafer
US6982204B2 (en) * 2002-07-16 2006-01-03 Cree, Inc. Nitride-based transistors and methods of fabrication thereof using non-etched contact recesses
SE525574C2 (sv) * 2002-08-30 2005-03-15 Okmetic Oyj Lågdopat kiselkarbidsubstrat och användning därav i högspänningskomponenter
US6956239B2 (en) * 2002-11-26 2005-10-18 Cree, Inc. Transistors having buried p-type layers beneath the source region
US7898047B2 (en) * 2003-03-03 2011-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated nitride and silicon carbide-based devices and methods of fabricating integrated nitride-based devices
US7112860B2 (en) * 2003-03-03 2006-09-26 Cree, Inc. Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices
US6964917B2 (en) * 2003-04-08 2005-11-15 Cree, Inc. Semi-insulating silicon carbide produced by Neutron transmutation doping
JP2005008472A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Nippon Steel Corp 高品質４ｈ型炭化珪素単結晶、および単結晶ウェハ
JP4307913B2 (ja) * 2003-06-18 2009-08-05 新日本製鐵株式会社 高純度炭化珪素単結晶の製造方法
JP4460236B2 (ja) * 2003-07-23 2010-05-12 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶ウェハ
US6974720B2 (en) * 2003-10-16 2005-12-13 Cree, Inc. Methods of forming power semiconductor devices using boule-grown silicon carbide drift layers and power semiconductor devices formed thereby
US7135715B2 (en) * 2004-01-07 2006-11-14 Cree, Inc. Co-doping for fermi level control in semi-insulating Group III nitrides
US7045404B2 (en) 2004-01-16 2006-05-16 Cree, Inc. Nitride-based transistors with a protective layer and a low-damage recess and methods of fabrication thereof
US7901994B2 (en) * 2004-01-16 2011-03-08 Cree, Inc. Methods of manufacturing group III nitride semiconductor devices with silicon nitride layers
US7033912B2 (en) 2004-01-22 2006-04-25 Cree, Inc. Silicon carbide on diamond substrates and related devices and methods
US7170111B2 (en) * 2004-02-05 2007-01-30 Cree, Inc. Nitride heterojunction transistors having charge-transfer induced energy barriers and methods of fabricating the same
US7612390B2 (en) * 2004-02-05 2009-11-03 Cree, Inc. Heterojunction transistors including energy barriers
US7084441B2 (en) 2004-05-20 2006-08-01 Cree, Inc. Semiconductor devices having a hybrid channel layer, current aperture transistors and methods of fabricating same
US7432142B2 (en) * 2004-05-20 2008-10-07 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors having regrown ohmic contact regions
JP5146975B2 (ja) 2004-06-17 2013-02-20 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶および単結晶ウェハ
WO2006017074A2 (en) * 2004-07-07 2006-02-16 Ii-Vi Incorporated Low-doped semi-insulating sic crystals and method
US7238560B2 (en) * 2004-07-23 2007-07-03 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors with a cap layer and a recessed gate
US20060017064A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Saxler Adam W Nitride-based transistors having laterally grown active region and methods of fabricating same
US7192482B2 (en) 2004-08-10 2007-03-20 Cree, Inc. Seed and seedholder combinations for high quality growth of large silicon carbide single crystals
US7294324B2 (en) * 2004-09-21 2007-11-13 Cree, Inc. Low basal plane dislocation bulk grown SiC wafers
US7314520B2 (en) * 2004-10-04 2008-01-01 Cree, Inc. Low 1c screw dislocation 3 inch silicon carbide wafer
US7238224B2 (en) * 2004-10-29 2007-07-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid-gas separator
US20060091606A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Gary Paugh Magnetic building game
US7265399B2 (en) * 2004-10-29 2007-09-04 Cree, Inc. Asymetric layout structures for transistors and methods of fabricating the same
US7348612B2 (en) * 2004-10-29 2008-03-25 Cree, Inc. Metal-semiconductor field effect transistors (MESFETs) having drains coupled to the substrate and methods of fabricating the same
JP4470690B2 (ja) * 2004-10-29 2010-06-02 住友電気工業株式会社 炭化珪素単結晶、炭化珪素基板および炭化珪素単結晶の製造方法
US7709859B2 (en) * 2004-11-23 2010-05-04 Cree, Inc. Cap layers including aluminum nitride for nitride-based transistors
US7456443B2 (en) 2004-11-23 2008-11-25 Cree, Inc. Transistors having buried n-type and p-type regions beneath the source region
US7161194B2 (en) * 2004-12-06 2007-01-09 Cree, Inc. High power density and/or linearity transistors
US7355215B2 (en) * 2004-12-06 2008-04-08 Cree, Inc. Field effect transistors (FETs) having multi-watt output power at millimeter-wave frequencies
US7563321B2 (en) * 2004-12-08 2009-07-21 Cree, Inc. Process for producing high quality large size silicon carbide crystals
US7326962B2 (en) * 2004-12-15 2008-02-05 Cree, Inc. Transistors having buried N-type and P-type regions beneath the source region and methods of fabricating the same
EP1852527B1 (de) * 2004-12-27 2015-04-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Siliciumcarbideinkristall und siliciumcarbideinkristallscheibe
US7236053B2 (en) 2004-12-31 2007-06-26 Cree, Inc. High efficiency switch-mode power amplifier
US7772601B2 (en) * 2005-02-04 2010-08-10 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
US7276117B2 (en) * 2005-02-09 2007-10-02 Cree Dulles, Inc. Method of forming semi-insulating silicon carbide single crystal
US7465967B2 (en) * 2005-03-15 2008-12-16 Cree, Inc. Group III nitride field effect transistors (FETS) capable of withstanding high temperature reverse bias test conditions
US7422634B2 (en) * 2005-04-07 2008-09-09 Cree, Inc. Three inch silicon carbide wafer with low warp, bow, and TTV
US8575651B2 (en) * 2005-04-11 2013-11-05 Cree, Inc. Devices having thick semi-insulating epitaxial gallium nitride layer
US7626217B2 (en) * 2005-04-11 2009-12-01 Cree, Inc. Composite substrates of conductive and insulating or semi-insulating group III-nitrides for group III-nitride devices
US7544963B2 (en) * 2005-04-29 2009-06-09 Cree, Inc. Binary group III-nitride based high electron mobility transistors
US7615774B2 (en) * 2005-04-29 2009-11-10 Cree.Inc. Aluminum free group III-nitride based high electron mobility transistors
US7414268B2 (en) * 2005-05-18 2008-08-19 Cree, Inc. High voltage silicon carbide MOS-bipolar devices having bi-directional blocking capabilities
US20060267043A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Emerson David T Deep ultraviolet light emitting devices and methods of fabricating deep ultraviolet light emitting devices
US8203185B2 (en) * 2005-06-21 2012-06-19 Cree, Inc. Semiconductor devices having varying electrode widths to provide non-uniform gate pitches and related methods
US9331192B2 (en) * 2005-06-29 2016-05-03 Cree, Inc. Low dislocation density group III nitride layers on silicon carbide substrates and methods of making the same
US20070018199A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Cree, Inc. Nitride-based transistors and fabrication methods with an etch stop layer
US20070018198A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Brandes George R High electron mobility electronic device structures comprising native substrates and methods for making the same
KR100775983B1 (ko) * 2005-09-29 2007-11-15 네오세미테크 주식회사 반절연 탄화규소 단결정 성장방법
US7402844B2 (en) * 2005-11-29 2008-07-22 Cree, Inc. Metal semiconductor field effect transistors (MESFETS) having channels of varying thicknesses and related methods
US7419892B2 (en) * 2005-12-13 2008-09-02 Cree, Inc. Semiconductor devices including implanted regions and protective layers and methods of forming the same
US7709269B2 (en) * 2006-01-17 2010-05-04 Cree, Inc. Methods of fabricating transistors including dielectrically-supported gate electrodes
US7592211B2 (en) * 2006-01-17 2009-09-22 Cree, Inc. Methods of fabricating transistors including supported gate electrodes
US7566918B2 (en) * 2006-02-23 2009-07-28 Cree, Inc. Nitride based transistors for millimeter wave operation
US7388236B2 (en) * 2006-03-29 2008-06-17 Cree, Inc. High efficiency and/or high power density wide bandgap transistors
US9040398B2 (en) * 2006-05-16 2015-05-26 Cree, Inc. Method of fabricating seminconductor devices including self aligned refractory contacts
US8049272B2 (en) * 2006-06-16 2011-11-01 Cree, Inc. Transistors having implanted channel layers and methods of fabricating the same
US8698184B2 (en) 2011-01-21 2014-04-15 Cree, Inc. Light emitting diodes with low junction temperature and solid state backlight components including light emitting diodes with low junction temperature
US8432012B2 (en) 2006-08-01 2013-04-30 Cree, Inc. Semiconductor devices including schottky diodes having overlapping doped regions and methods of fabricating same
US7728402B2 (en) * 2006-08-01 2010-06-01 Cree, Inc. Semiconductor devices including schottky diodes with controlled breakdown
EP2631951B1 (de) * 2006-08-17 2017-10-11 Cree, Inc. Bipolare Hochleistungstransistoren mit isoliertem Gatter
US7646043B2 (en) * 2006-09-28 2010-01-12 Cree, Inc. Transistors having buried p-type layers coupled to the gate
US8823057B2 (en) 2006-11-06 2014-09-02 Cree, Inc. Semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices
US7692263B2 (en) 2006-11-21 2010-04-06 Cree, Inc. High voltage GaN transistors
US9318327B2 (en) 2006-11-28 2016-04-19 Cree, Inc. Semiconductor devices having low threading dislocations and improved light extraction and methods of making the same
US7880172B2 (en) * 2007-01-31 2011-02-01 Cree, Inc. Transistors having implanted channels and implanted P-type regions beneath the source region
US8835987B2 (en) * 2007-02-27 2014-09-16 Cree, Inc. Insulated gate bipolar transistors including current suppressing layers
US8362503B2 (en) 2007-03-09 2013-01-29 Cree, Inc. Thick nitride semiconductor structures with interlayer structures
US7825432B2 (en) 2007-03-09 2010-11-02 Cree, Inc. Nitride semiconductor structures with interlayer structures
US20080258130A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Bergmann Michael J Beveled LED Chip with Transparent Substrate
US7982363B2 (en) 2007-05-14 2011-07-19 Cree, Inc. Bulk acoustic device and method for fabricating
US8232558B2 (en) 2008-05-21 2012-07-31 Cree, Inc. Junction barrier Schottky diodes with current surge capability
DE102008063129B4 (de) * 2008-12-24 2013-05-16 Sicrystal Ag Herstellungsverfahren für einen codotierten SiC-Volumeneinkristall und hochohmiges SiC-Substrat
JP2010202459A (ja) * 2009-03-03 2010-09-16 Bridgestone Corp ６ｈ形半絶縁性炭化珪素単結晶
US8294507B2 (en) 2009-05-08 2012-10-23 Cree, Inc. Wide bandgap bipolar turn-off thyristor having non-negative temperature coefficient and related control circuits
US8629509B2 (en) * 2009-06-02 2014-01-14 Cree, Inc. High voltage insulated gate bipolar transistors with minority carrier diverter
US8193848B2 (en) 2009-06-02 2012-06-05 Cree, Inc. Power switching devices having controllable surge current capabilities
US8304783B2 (en) * 2009-06-03 2012-11-06 Cree, Inc. Schottky diodes including polysilicon having low barrier heights and methods of fabricating the same
US8541787B2 (en) * 2009-07-15 2013-09-24 Cree, Inc. High breakdown voltage wide band-gap MOS-gated bipolar junction transistors with avalanche capability
US8105889B2 (en) * 2009-07-27 2012-01-31 Cree, Inc. Methods of fabricating transistors including self-aligned gate electrodes and source/drain regions
US8354690B2 (en) 2009-08-31 2013-01-15 Cree, Inc. Solid-state pinch off thyristor circuits
JP5131262B2 (ja) * 2009-11-30 2013-01-30 新日鐵住金株式会社 炭化珪素単結晶及びその製造方法
US9548206B2 (en) 2010-02-11 2017-01-17 Cree, Inc. Ohmic contact structure for group III nitride semiconductor device having improved surface morphology and well-defined edge features
US9214352B2 (en) 2010-02-11 2015-12-15 Cree, Inc. Ohmic contact to semiconductor device
US8563372B2 (en) * 2010-02-11 2013-10-22 Cree, Inc. Methods of forming contact structures including alternating metal and silicon layers and related devices
US9117739B2 (en) 2010-03-08 2015-08-25 Cree, Inc. Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same
US8415671B2 (en) 2010-04-16 2013-04-09 Cree, Inc. Wide band-gap MOSFETs having a heterojunction under gate trenches thereof and related methods of forming such devices
WO2012053081A1 (ja) * 2010-10-20 2012-04-26 株式会社Ｎｈｖコーポレーション 半絶縁性ＳｉＣ結晶とその作製方法およびデバイス用基板、ＩＣ用基板
CN102560671B (zh) 2010-12-31 2015-05-27 中国科学院物理研究所 半绝缘碳化硅单晶
CN102560672A (zh) * 2010-12-31 2012-07-11 中国科学院物理研究所 半绝缘碳化硅单晶材料
US9029945B2 (en) 2011-05-06 2015-05-12 Cree, Inc. Field effect transistor devices with low source resistance
US9142662B2 (en) 2011-05-06 2015-09-22 Cree, Inc. Field effect transistor devices with low source resistance
US9640617B2 (en) 2011-09-11 2017-05-02 Cree, Inc. High performance power module
US8664665B2 (en) 2011-09-11 2014-03-04 Cree, Inc. Schottky diode employing recesses for elements of junction barrier array
US9373617B2 (en) 2011-09-11 2016-06-21 Cree, Inc. High current, low switching loss SiC power module
US8618582B2 (en) 2011-09-11 2013-12-31 Cree, Inc. Edge termination structure employing recesses for edge termination elements
WO2013036370A1 (en) 2011-09-11 2013-03-14 Cree, Inc. High current density power module comprising transistors with improved layout
US8680587B2 (en) 2011-09-11 2014-03-25 Cree, Inc. Schottky diode
WO2013177496A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Ii-Vi Incorporated Vanadium compensated, si sic single crystals of nu and pi type and the crystal growth process thereof
US9657409B2 (en) 2013-05-02 2017-05-23 Melior Innovations, Inc. High purity SiOC and SiC, methods compositions and applications
US9919972B2 (en) 2013-05-02 2018-03-20 Melior Innovations, Inc. Pressed and self sintered polymer derived SiC materials, applications and devices
US11091370B2 (en) 2013-05-02 2021-08-17 Pallidus, Inc. Polysilocarb based silicon carbide materials, applications and devices
US10322936B2 (en) 2013-05-02 2019-06-18 Pallidus, Inc. High purity polysilocarb materials, applications and processes
CN103320851A (zh) * 2013-06-05 2013-09-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 大尺寸15r 碳化硅晶体的制备方法
CN104241262B (zh) 2013-06-14 2020-11-06 惠州科锐半导体照明有限公司 发光装置以及显示装置
JP6786939B2 (ja) 2016-08-05 2020-11-18 富士電機株式会社 炭化珪素半導体基板および炭化珪素半導体基板の製造方法
CN109280966B (zh) * 2018-10-16 2019-07-05 山东天岳先进材料科技有限公司 掺杂少量钒的高质量半绝缘碳化硅单晶及衬底的制备方法
CN109280965B (zh) * 2018-10-16 2020-03-24 山东天岳先进材料科技有限公司 一种掺杂少量钒的高质量半绝缘碳化硅单晶及衬底
KR102375530B1 (ko) * 2018-10-16 2022-03-16 에스아이씨씨 컴퍼니 리미티드 소량의 바나듐이 도핑된 반절연 탄화규소 단결정, 기판, 제조 방법
EP3666935B1 (de) * 2018-10-16 2024-05-22 Sicc Co., Ltd. Einkristallsubstrat aus hochreinem siliciumcarbid und verfahren zu seiner herstellung
US10971612B2 (en) 2019-06-13 2021-04-06 Cree, Inc. High electron mobility transistors and power amplifiers including said transistors having improved performance and reliability
JP6806270B1 (ja) * 2019-06-20 2021-01-06 三菱電機株式会社 炭化ケイ素単結晶、半導体素子
TWI698397B (zh) 2019-11-11 2020-07-11 財團法人工業技術研究院 碳化矽粉體的純化方法
US11257940B2 (en) 2020-01-14 2022-02-22 Cree, Inc. Group III HEMT and capacitor that share structural features
US11356070B2 (en) 2020-06-01 2022-06-07 Wolfspeed, Inc. RF amplifiers having shielded transmission line structures
US11837457B2 (en) 2020-09-11 2023-12-05 Wolfspeed, Inc. Packaging for RF transistor amplifiers
US11670605B2 (en) 2020-04-03 2023-06-06 Wolfspeed, Inc. RF amplifier devices including interconnect structures and methods of manufacturing
US20210313293A1 (en) 2020-04-03 2021-10-07 Cree, Inc. Rf amplifier devices and methods of manufacturing
US11769768B2 (en) 2020-06-01 2023-09-26 Wolfspeed, Inc. Methods for pillar connection on frontside and passive device integration on backside of die
US11228287B2 (en) 2020-06-17 2022-01-18 Cree, Inc. Multi-stage decoupling networks integrated with on-package impedance matching networks for RF power amplifiers
US11533025B2 (en) 2020-06-18 2022-12-20 Wolfspeed, Inc. Integrated doherty amplifier with added isolation between the carrier and the peaking transistors
US11581859B2 (en) 2020-06-26 2023-02-14 Wolfspeed, Inc. Radio frequency (RF) transistor amplifier packages with improved isolation and lead configurations
TWI766776B (zh) * 2020-07-27 2022-06-01 環球晶圓股份有限公司 碳化矽晶碇及其製備方法
US11887945B2 (en) 2020-09-30 2024-01-30 Wolfspeed, Inc. Semiconductor device with isolation and/or protection structures
US20220139852A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Cree, Inc. Transistor packages with improved die attach
US12009417B2 (en) 2021-05-20 2024-06-11 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. High electron mobility transistors having improved performance
US12015075B2 (en) 2021-05-20 2024-06-18 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Methods of manufacturing high electron mobility transistors having a modified interface region
US12024794B2 (en) 2021-06-17 2024-07-02 Wolfspeed, Inc. Reduced optical absorption for silicon carbide crystalline materials
US11842937B2 (en) 2021-07-30 2023-12-12 Wolfspeed, Inc. Encapsulation stack for improved humidity performance and related fabrication methods
US20230075505A1 (en) 2021-09-03 2023-03-09 Wolfspeed, Inc. Metal pillar connection topologies for heterogeneous packaging
US20230078017A1 (en) 2021-09-16 2023-03-16 Wolfspeed, Inc. Semiconductor device incorporating a substrate recess
US20240105824A1 (en) 2022-09-23 2024-03-28 Wolfspeed, Inc. Barrier Structure for Sub-100 Nanometer Gate Length Devices
US20240105823A1 (en) 2022-09-23 2024-03-28 Wolfspeed, Inc. Barrier Structure for Dispersion Reduction in Transistor Devices
US20240120202A1 (en) 2022-10-06 2024-04-11 Wolfspeed, Inc. Implanted Regions for Semiconductor Structures with Deep Buried Layers
WO2024100962A1 (ja) * 2022-11-10 2024-05-16 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板、エピタキシャル基板の製造方法および半導体装置の製造方法
CN117585678A (zh) * 2023-11-30 2024-02-23 宁波合盛新材料有限公司 一种用于pvt炉合成碳化硅粉新热场的吸氮处理方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6347983A (ja) * 1986-08-18 1988-02-29 Sharp Corp 炭化珪素電界効果トランジスタ
JPH0635325B2 (ja) 1986-09-22 1994-05-11 東洋炭素株式会社 高純度黒鉛材の製造方法
JPH0766971B2 (ja) * 1989-06-07 1995-07-19 シャープ株式会社 炭化珪素半導体装置
US5336520A (en) 1990-06-18 1994-08-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High density-high purity graphite prepared by hot isostatic pressing in refractory metal containers
JPH04149017A (ja) * 1990-10-09 1992-05-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 炭化珪素粉末及びその製造方法
US5270554A (en) * 1991-06-14 1993-12-14 Cree Research, Inc. High power high frequency metal-semiconductor field-effect transistor formed in silicon carbide
WO2004099881A1 (ja) * 1992-04-24 2004-11-18 Keishi Saitoh 光受容部材
US5705139A (en) 1992-09-24 1998-01-06 Stiller; Alfred H. Method of producing high quality, high purity, isotropic graphite from coal
DE4325804C3 (de) 1993-07-31 2001-08-09 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Herstellen von hochohmigem Siliziumkarbid
US5611955A (en) 1993-10-18 1997-03-18 Northrop Grumman Corp. High resistivity silicon carbide substrates for high power microwave devices
US5510630A (en) 1993-10-18 1996-04-23 Westinghouse Electric Corporation Non-volatile random access memory cell constructed of silicon carbide
US5686737A (en) 1994-09-16 1997-11-11 Cree Research, Inc. Self-aligned field-effect transistor for high frequency applications
JP3312150B2 (ja) * 1994-11-08 2002-08-05 独立行政法人産業技術総合研究所 炭化ケイ素への不純物ドーピング方法
SE9500146D0 (sv) 1995-01-18 1995-01-18 Abb Research Ltd Halvledarkomponent i kiselkarbid
US5773151A (en) 1995-06-30 1998-06-30 Harris Corporation Semi-insulating wafer
US5907188A (en) * 1995-08-25 1999-05-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device with conductive oxidation preventing film and method for manufacturing the same
US5641975A (en) 1995-11-09 1997-06-24 Northrop Grumman Corporation Aluminum gallium nitride based heterojunction bipolar transistor
JP3848700B2 (ja) * 1996-05-10 2006-11-22 株式会社イオン工学研究所 炭化ケイ素半導体装置
US5719409A (en) * 1996-06-06 1998-02-17 Cree Research, Inc. Silicon carbide metal-insulator semiconductor field effect transistor
JP3590485B2 (ja) * 1996-08-26 2004-11-17 新日本製鐵株式会社 単結晶炭化珪素インゴット及びその製造方法
US6218680B1 (en) 1999-05-18 2001-04-17 Cree, Inc. Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
US6396080B2 (en) * 1999-05-18 2002-05-28 Cree, Inc Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination

Also Published As

Publication number Publication date
ES2272317T3 (es) 2007-05-01
DE60030851D1 (de) 2006-11-02
US20010017374A1 (en) 2001-08-30
US20010019132A1 (en) 2001-09-06
WO2000071787A3 (en) 2001-08-09
CN1351680A (zh) 2002-05-29
JP2003500321A (ja) 2003-01-07
EP1181401B1 (de) 2006-09-20
AU7050600A (en) 2000-12-12
CA2376564C (en) 2009-11-03
TW473908B (en) 2002-01-21
KR100767382B1 (ko) 2007-10-17
CA2376564A1 (en) 2000-11-30
KR20020012198A (ko) 2002-02-15
JP4860825B2 (ja) 2012-01-25
EP1181401A2 (de) 2002-02-27
WO2000071787A2 (en) 2000-11-30
CN1222642C (zh) 2005-10-12
US6218680B1 (en) 2001-04-17
ATE340280T1 (de) 2006-10-15
US6639247B2 (en) 2003-10-28
US6403982B2 (en) 2002-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60030851T2 (de) Halbisolierender nicht durch vanadium dominierter siliziumkarbid
DE60205369T2 (de) Halbisolierendes siliciumcarbid ohne vanadiumdominanz
US7018597B2 (en) High resistivity silicon carbide single crystal
DE112010000867B4 (de) Herstellungsverfahren für SiC-Einkristall vom n-Typ, dadurch erhaltener SiC-Einkristall vom n-Typ und dessen Anwendung
DE112009000328B4 (de) Verfahren zum Aufwachsen eines Siliziumcarbideinkristalls
DE4009837A1 (de) Verfahren zur herstellung einer halbleitereinrichtung
DE3875246T2 (de) Siliciumcarbid/metallcarbid-halbleiterlegierung.
DE112007001892T5 (de) P-Kanal-Feldeffekttransistor aus nanokristallinem Diamant
WO1999017345A1 (de) Verfahren zum thermischen ausheilen von durch implantation dotierten siliziumcarbid-halbleitern
DE4313625C2 (de) Gleichrichterkontakt zwischen einer halbleitenden Diamantschicht und einer amorphen Siliciumschicht und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2153862A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer monokristallinen Halbleiter-Auf-Isolator (SOI)-Anordnung
DE3514294A1 (de) Mit indium dotierte halbisolierende galliumarsenideinkristalle und verfahren zu ihrer herstellung
DE1802849B2 (de) Verfahren zum herstellen einer monolithischen schaltung
DE68923429T2 (de) Oxydsupraleitendes Bauelement.
DE1444430A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
DE68902668T2 (de) Verfahren zur thermischen behandlung von galliumarsenid-einkristallen.
DE1039135B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern aus Zinkarsenid
TW554095B (en) Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
DE1619947C (de) Ferroelektnsche Halbleiter
Von Bardeleben et al. Electron Paramagnetic Resonance Study of Low Temperature Molecular Beam Epitaxy Grown GaAs and InP Layers
DE1619947B2 (de) Ferroelektrische halbleiter
DAVIS et al. Fundamental studies of growth, doping and transformation in beta silicon carbide[Annual Report]

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition