DE60205369T2 - Halbisolierendes siliciumcarbid ohne vanadiumdominanz - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Züchtung bzw. das Wachstum von qualitativ hochwertigen Siliziumkarbid-Kristallen für spezielle Zwecke, und insbesondere bezieht sie sich auf die Herstellung qualitativ hochwertiger Substrate aus halbleitendem Siliziumkarbid, die in Mikrowellen-Einrichtungen nützlich sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Der Begriff "Mikrowellen" bezieht sich auf elektromagnetische Energie in Frequenzen, die den Bereich von ungefähr 0,1 Gigahertz (GHz) bis 1.000 GHz mit entsprechenden Wellenlängen von ungefähr 300 Zentimetern bis ungefähr 0,3 Millimetern überdecken. Obwohl "Mikrowellen" von Laien vielleicht am verbreitetsten mit Kocheinrichtungen in Verbindung gebracht werden, erkennen diejenigen Personen, die mit elektronischen Einrichtungen vertraut sind, daß die Mikrowellen-Frequenzen für eine große Vielfalt von elektronischen Zwecken und in entsprechenden elektronischen Einrichtungen verwendet werden, einschließlich verschiedener Kommunikationseinrichtungen, und der zugehörigen Schaltkreiselemente und Schaltkreise, die sie betreiben. Wie es bei vielen anderen elektronischen Halbleitereinrichtungen und resultierenden Schaltkreisen der Fall ist, hängt die Fähigkeit einer Einrichtung (oder eines Schaltkreises), bestimmte erwünschte oder erforderliche Leistungscharakteristiken zu zeigen, in einem großen Maße und häufig vollständig von dem Material ab, aus dem sie hergestellt ist. Ein geeignetes, in Frage kommendes Material für Mikrowelleneinrichtungen ist Siliziumkarbid, das einen grundlegenden Vorteil für Mikrowellenanwendungen mit einer sehr hohen elektrischen Durchbruchfeldstärke bietet. Diese Eigenschaft von Siliziumkarbid ermöglicht es, daß Einrichtungen wie Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal Semiconductor Field Effect Transistors, MESFETs) mit zehnmal höheren Drain-Spannungen als Feldeffekttransistoren, die in Galliumarsenid (GaAs) ausgebildet sind, betrieben werden.
  • Darüber hinaus hat Siliziumkarbid den wesentlichen Vorteil einer thermischen Leitfähigkeit von 4,9 Watt pro Grad Kelvin pro Zentimeter (W/K-cm), was 3,3-mal höher als bei Silizium und zehnmal höher als bei Galliumarsenid oder Saphir ist. Diese Eigenschaften geben Siliziumkarbid eine höhere Leistungsdichte bezüglich der Gateperipherie gemessen in Watt pro Millimeter (W/mm) und auch extrem hohe Spannungshandhabungsfähigkeit bezüglich Chipfläche (W/mm). Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen mit hoher Leistung und hoher Frequenz, weil die Chipgröße durch die Wellenlänge begrenzt wird. Dementsprechend sollten Siliziumkarbid-MESFETs wegen der exzellenten thermischen und elektronischen Eigenschaften von Siliziumkarbid bei jeder gegebenen Frequenz gegenüber Einrichtungen aus Galliumarsenid mindestens zu der fünffachen Leistung fähig sein.
  • Wie Fachleute auf dem Gebiet der Mikrowelleneinrichtungen erkennen, erfordern sie häufig Substrate von hohem spezifischem Widerstand ("halbleitend") für Kopplungszwecke, weil leitende Substrate dazu neigen, beträchtliche Probleme bei Mikrowellen-Frequenzen zu verursachen. In dem hier verwendeten Sinne können die Begriffe "hoher spezifischer Widerstand" und "halbleitend" für die meisten Zwecke als synonym betrachtet werden. Im allgemeinen beschreiben beide Begriffe ein Halbleitermaterial mit einem spezifischen Widerstand größer als ungefähr 1500 Ohm-Zentimeter (Ω-cm).
  • Solche Mikrowelleneinrichtungen sind besonders wichtig für monolithische, integrierte Mikrowellenschaltkreise (Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMICs), die in Kommunikationseinrichtungen wie Pagern und Mobiltelefonen verbreitet Verwendung finden und die im allgemeinen ein Substrat mit einem hohen spezifischen Widerstand benötigen. Dementsprechend sind die folgenden Eigenschaften für Substrate von Mikrowelleneinrichtung wünschenswert: Eine hohe kristalline Qualität, die für hochkomplexe Hochleistungsschaltkreiselemente geeignet ist, gute thermische Leitfähigkeit, gute elektrische Isolation zwischen Einrichtungen und gegenüber dem Substrat, niedrige Ohmsche Verlustcharakteristik, geringe Übersprecheigenschaft und große Waferdurchmesser.
  • Bei der vorhandenen weiten Bandlücke von Siliziumkarbid (3,2, eV in 4H Siliziumkarbid bei 300 K) sollten solche Halbleitereigenschaften theoretisch möglich sein. Als ein Ergebnis davon würde es ein geeignetes Siliziumkarbid-Substrat hohen spezifischen Widerstandes erlauben, Spannungs- und passive Einrichtungen auf denselben integrierten Schaltkreis ("Chip") zu plazieren, womit die Größe der Einrichtung verkleinert wird, während ihre Effizienz und Leistung gesteigert werden. Siliziumkarbid bietet auch andere günstige Qualitäten einschließlich der Fähigkeit, bei hohen Temperaturen ohne physikalischen, chemischen oder elektrischen Ausfall zu arbeiten.
  • Wie die mit Siliziumkarbid Vertrauten wissen, ist jedoch durch die meisten Techniken gezüchtetes Siliziumkarbid im allgemeinen für diese Zwecke zu leitfähig. Insbesondere ist die nominale oder ungewollte Stickstoffkonzentration in Siliziumkarbid in unter Sublimation gezüchteten Kristallen (1–2 × 1017 cm–3) tendenziell hoch genug, um eine ausreichende Leitfähigkeit zu bieten, die verhindert, solches Siliziumkarbid in Mikrowelleneinrichtungen verwendet wird.
  • Um besonders brauchbar zu sein, sollten Siliziumkarbideinrichtungen einen spezifischen Substratwiderstand von mindestens 1500 Ohm-Zentimeter (Ω-cm) haben, um ein RF-passives Verhalten zu erzielen. Darüber hinaus werden spezifische Widerstände von 5000 Ω-cm oder höher benötigt, um die Übertragungsleitungsverluste der Einrichtung auf ein akzeptables Niveau von 0,1 dB/cm oder weniger zu minimieren. Zur Isolation der Einrichtung und um Zusatzgate-Effekte (backgating) zu minimieren, sollte sich der spezifische Widerstand des halbleitenden Siliziumkarbids einen Bereich von 50.000 Ω-cm oder höher erreichen. Aktuelle Arbeiten bestätigen in der Tendenz, daß das halbleitende Verhalten eines Siliziumkarbid-Substrates das Ergebnis von Energieniveaus tief in der Bandlücke des Siliziumkarbids ist, d. h. weiter entfernt sowohl von dem Valenzband als auch von den Leitungsband als die von p-artigen und n-artigen Dotiermitteln erzeugten Energieniveaus; z. B. US-Patent Nr. 5.611.955. Gemäß dem '955-Patent können die tiefen Niveaus in dem Siliziumkarbid zwischen den Valenz- und Leitungsbändern durch die kontrollierte Zufuhr ausgewählter Elemente wie Übergangsmetalle oder passivierender Elemente wie Stickstoff, Chlor oder Fluor oder Kombinationen dieser Elemente in das Siliziumkarbid erzeugt werden, um Zentren auf tiefem Niveau in dem Siliziumkarbid zu bilden; z. B. 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. Bd. 66, Nr. 11 (1995). WO 95/04171; Sriram, RF Performance of SiC MESFETs on High Resistivity Substrates, IEEE Electron Device Letters, Bd. 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 Electron 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.
  • Weiter können gemäß der herkömmlichen Denkweise können diese elementaren Störstellen bzw. Verunreinigungen auf tiefem Niveau (auch bekannt als Einfangelemente auf tiefem Niveau) eingebaut werden, indem sie während der Züchtung hochreinen Siliziumkarbids unter Sublimation bei hoher Temperatur oder chemischer Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) eingebracht werden. Insbesondere Vanadium gilt als ein wünschenswertes Übergangsmetall für diesen Zweck. Gemäß dem '955-Patent und ähnlicher Technik kompensiert das Vanadium das Siliziumkarbidmaterial und erzeugt die Eigenschaft des hohen spezifischen Widerstandes (d. h. halbleitende Eigenschaft) des Siliziumkarbids.
  • Das Einbringen von Vanadium als ein kompensierendes Element zur Herstellung von halbleitendem Siliziumkarbid bringt jedoch gewisse Nachteile mit sich. Erstens kann das Vorhandensein von elektronisch signifikanten Mengen irgendeines Dotiermittels einschließlich Vanadiums die kristalline Qualität des resultierenden Materials negativ beeinflussen. Dementsprechend kann die kristalline Qualität des resultierenden Materials und seine entsprechende elektronische Qualität in dem Maß gesteigert werden, in dem Vanadium oder andere Elemente wesentlich reduziert oder eliminiert werden können. Insbesondere können nach dem derzeitigen Verständnis kompensierende Mengen von Vanadium Wachstumsdefekte wie Einschlüsse und Mikroleitungen bzw. -röhren in Siliziumkarbid verursachen.
  • Als ein zweiter Nachteil kann das Einbringen von kompensierenden Mengen von Vanadium die Ausbeute verringern und die Kosten der Herstellung von halbleitenden Siliziumkarbid-Substraten steigern. Drittens kann die proaktive Kompensation von Siliziumkarbid oder irgendeines anderen Halbleiterelementes in gewisser Weise komplex und unvorhersehbar sein und daher eine Komplexität in der Herstellung verursachen, die man zu vermeiden wünscht, wenn die Kompensation vermieden werden kann.
  • In den US-Patenten Nr. 6.218.680 und 6.403.982 wird ein verbessertes halbleitendes Siliziumkarbid offenbart, in dem die Konzentration von Vanadium unter nachweisbaren (z. B. SIMS-nachweisbaren) Niveaus in Einkristallen aus kompensiertem Siliziumkarbid gehalten wird. Beim Beschreiben des relevanten Dotiermittels bezeichnet das '680-Patent gemeinsam mit Vielem aus dem Stand der Technik gelegentlich bestimmte Dotiermittel als "tief" oder "flach". Auch wenn die Begriffe "tief" und "flach" anschaulichen Wert beim Beschreiben des Zustandes und der Energieniveaus haben, die mit gewissen Dotiermitteln verbunden sind, sind sie am besten in einem relativen anstatt in einem beschränkenden Sinn zu verstehen.
  • Zum Beispiel wird unter bestimmten Umständen ein Niveau von 300 meV oder mehr von der Bandkante als "tief" bezeichnet. Jedoch können einige Elemente, die Niveaus in diesem Bereich erzeugen (z. B. Bor) auch in einer "flachen" Weise wirken; d. h. sie können ein leitendes Niveau anstatt eines Niveaus, das den spezifischen Widerstand anhebt, erzeugen. Darüber hinaus, und wie es bei Bor (B) der Fall ist, können individuelle Elemente mehr als ein Niveau innerhalb der Bandlücke erzeugen.
  • AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein halbleitendes Siliziumkarbid-Substrat bereitzustellen, ohne bestimmte Dotiermittel als universell "tief" oder "flach" zu charakterisieren, und ein halbleitendes Siliziumkarbid-Substrat bereitzustellen, das die Fähigkeiten bietet, die für Hochfrequenzbetrieb benötigt werden und vorteilhaft sind, aber gleichzeitig die Nachteile früherer Materialien und Techniken zu vermeiden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen massiven, halbleitenden Einkristall aus Siliziumkarbid, wie in Anspruch 1 dargelegt, mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω-cm bei Raumtemperatur und einer Konzentration von Übergangselementen, die unter 1016 cm–3 liegt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die Erfindung ein massiver, halbleitender Einkristall aus Siliziumkarbid, wie in Anspruch 2 dargelegt, mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω-cm bei Raumtemperatur und einer Konzentration von Einfangelementen, die Zustände in einem Abstand von mindestens 700 meV zu dem Valenz- oder Leitungsband erzeugen, was unter dem Wert liegt, der die elektrischen Eigenschaften des Kristalls beeinflußt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Erfindung Einrichtungen auf, die das halbleitende Siliziumkarbid gemäß der beanspruchten Erfindung beinhalten, einschließlich MESFETs, bestimmten MOSFETs und HEMTs (High Electron Mobility Transistor, Transistor mit hoher Elektronenmobilität).
  • Die vorstehenden und anderen Ziele und Vorteile der Erfindung und die Art, in der dieselben erreicht werden, wird auf der Grundlage der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen klarer, von denen:
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 bis 3 Aufzeichnungen der Hall-Effekt-Messungen sind, die auf Wafern ausgeführt wurden, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
  • 4 eine Aufzeichnung des natürlichen Logarithmus der (Ladungs-)Trägerkonzentration gegen die reziproke Temperatur (Grad Kelvin) für halbleitendes Siliziumkarbid gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • 5 eine Aufzeichnung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstandes gegen reziproke Temperatur für halbleitendes Siliziumkarbid gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 bis 8 dieselben Messungen wie die in den 1 bis 3 dargestellten sind, jedoch von einem anderen Teil des Substrat-Wafers ab- bzw. aufgenommen;
  • 9 eine andere Aufzeichnung des natürlichen Logarithmus dieser (Ladungs-)Trägerkonzentration gegen reziproke Temperatur für die in den 6 bis 8 dargestellten Muster bzw. Beispiele ist;
  • 10 eine andere Aufzeichnung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstandes gegen reziproke Temperatur und wieder entsprechend den Beispielmessungen der 6 bis 8 ist;
  • 11 bis 13 noch einmal andere Sätze von Aufzeichnungen sind, die mit den 1 bis 3 und 6 bis 8 für noch eine andere Messung auf einem anderen Teil des halbleitenden Siliziumkarbid-Materials identisch sind;
  • 14 eine andere Aufzeichnung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstandes gegen reziproke Temperatur für die in den 11 bis 13 dargestellten Muster ist; und
  • 15, 16 und 17 Aufzeichnungen von sekundärer Ionenmassenspektroskopie (SIMS) für verschiedene Muster des Materials gemäß der vorliegenden Erfindung und Material nach dem Stand der Technik sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In einer ersten Ausführungsform ist die Erfindung ein massiver, halbleitender Einkristall aus Siliziumkarbid mit einer Konzentration von Übergangselementen, die unter einem Niveau liegt, bei dem solche Elemente den spezifischen Widerstand des Kristalls dominieren und vorzugsweise bei einer Konzentration, die unter 1 × 1016 pro Kubikzentimeter (cm–3) liegt, d. h. 1E16.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Erfindung ein massiver, halbleitender Einkristall aus Siliziumkarbid mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ohm-Zentimeter bei Raumtemperatur und einer Konzentration von Einfangelementen, die Zustände in einem Abstand von mindestens 700 meV zu dem Valenz- oder Leitungsband erzeugen, was unter dem Wert liegt, der die elektrischen Eigenschaften des Kristalls beeinflußt.
  • Im hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff "Übergangselement" diejenigen Elemente aus dem Periodensystem, die, wenn sie als Dotiermittel in Siliziumkarbid eingebracht werden, Zustände auf Niveaus zwischen den Valenz- und Leitungsbändern von Siliziumkarbid bilden, die viel weiter sowohl von dem Leitungs- als auch von dem Valenzband entfernt sind als herkömmliche p-artige und n-artige Dotiermittel. Wie zu dem Gebiet und Hintergrund der Erfindung dargelegt, ist Vanadium ein verbreitetes Übergangselement mit solchen Eigenschaften.
  • Wie ferner hier verwendet, bezieht sich die Konzentration, die als "unter nachweisbaren Niveaus" definiert ist, auf Elemente, die in Mengen vorhanden sind, die von modernen, ausgefeilten, analytischen Techniken nicht erkannt werden können. Insbesondere weil eine der verbreiteteren Techniken zum Nachweisen von Elementen in kleinen Mengen die sekundäre Ionenmassenspektroskopie ("SIMS") ist, sind die nachweisbaren Grenzwerte, auf die hier Bezug genommen wird, diejenigen Mengen von Elementen wie Vanadium und andere Übergangsmetalle, die in Mengen von weniger als 1 × 1016 cm–3 (1E16) vorhanden sind, oder in anderen Fällen weniger als ungefähr 1E14. Diese beiden Mengen repräsentieren typische Nachweisbarkeitsgrenzwerte für die meisten Spurenelemente (besonders Vanadium) bei Verwendung von SIMS-Techniken; z. B. SIMS Theory-Sensitivity and Detection Limits, Charles Evans & Associates (1995), www.cea.com.
  • Wie oben angemerkt, ist Vanadium (V) eines der verbreiteteren Elemente zur Herstellung von halbleitendem Siliziumkarbid. Dementsprechend ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Vanadium entweder nicht vorhanden ist, oder, falls vorhanden, in Mengen unter denjenigen vorhanden ist, die wesentlich den spezifischen Widerstand des Kristalls beeinflussen, und vorzugsweise unterhalb von 1E16.
  • Obwohl andere Polytypen (d. h. Kristallstrukturen) möglich sind, hat der Einkristall aus Siliziumkarbid gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise einen Polytyp, der aus der Gruppe bestehend aus den 3C-, 4H-, 6H- und 15R-Polytypen gewählt ist.
  • Darüber hinaus haben Einkristalle aus Siliziumkarbid gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise eine Konzentration von Stickstoffatomen unterhalb von ungefähr 1 × 1017 cm–3 (1E17), um die mit dem Vorhandensein von Stickstoff verbundenen Probleme und die resultierende Notwendigkeit zu vermeiden, den Stickstoff zu kompensieren zu versuchen. Noch besser hat der halbleitende Einkristall aus Siliziumkarbid gemäß der vorliegenden Erfindung eine Konzentration von Stickstoff von 5E16 oder weniger. Die Konzentration von Vanadium ist kleiner als 1E16 Atome pro Kubikzentimeter, und am besten geringer als 1E14 Atome pro Kubikzentimeter. Darüber hinaus hat der resultierende, massive Siliziumkarbid-Einkristall vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von mindestens 10.000 Ω-cm bei Raumtemperatur und am besten einen spezifischen Widerstand von mindestens 50.000 Ω-cm bei Raumtemperatur.
  • Zum Zweck der Bereitstellung von halbleitenden Siliziumkarbid-Substraten für Hochfrequenz-MESFETs wird der 4H-Polytyp bevorzugt wegen seiner höheren Elektronenmobilität im massiven Festkörper. Für andere Einrichtungen können die anderen Polytypen bevorzugt werden. Dementsprechend ist eine der bevorzugteren Ausführungsformen der Erfindung ein massiver, halbleitender Einkristall aus 4H-Siliziumkarbid, der einen spezifischen Widerstand von mindestens 10.000 Ω-cm bei Raumtemperatur und eine Konzentration von Vanadiumatomen von kleiner als 1E14 hat.
  • Vorzugsweise weist das Verfahren zur Herstellung eines massiven, halbleitenden Einkristalls aus Siliziumkarbid das Erhitzen eines Siliziumkarbid-Ausgangspulvers zur Sublimation auf, während ein Siliziumkarbid-Keimkristall erhitzt und dann auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur des Ausgangspulvers gehalten wird, und bei dieser Temperatur Sublimationstypen aus dem Ausgangspulver auf dem Keimkristall kondensieren. Anschließend beinhaltet das Verfahren das Fortsetzen des Erhitzens des Siliziumkarbid-Ausgangspulvers bis das auf dem Keimkristall aufgewachsene massive Einkristallmaterial eine gewünschte Menge bzw. Größe erreicht hat. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß (1) die Mengen von Übergangselementen in dem Ausgangs pulver (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 Kristallkeim auf den entsprechenden Temperaturen gehalten werden, die hoch genug sind, um die Menge von Stickstoff wesentlich zu reduzieren, die sonst in das auf dem Keimkristall aufgewachsene Kristallmaterial eingebaut würde, und die Anzahl von Punktdefekten (manchmal als intrinsische bzw. inhärente Punktdefekte bezeichnet) in der Kristallzüchtung auf dem Kristallkeim auf eine Menge zu steigern, die den resultierenden, massiven Siliziumkarbid-Einkristall halbleitend macht. Vorzugsweise und konzeptionell kann dadurch, daß die Mengen von Stickstoff oder anderen Dotiermitteln so niedrig wie möglich gehalten werden, die Anzahl von Punktdefekten, die nötig sind, um den Kristall halbleitend zu machen, ebenso minimiert werden. Derzeit scheint die bevorzugte Anzahl von Punktdefekten im Bereich von 1E15–5E17 zu liegen.
  • Um das halbleitende Siliziumkarbid gemäß der Erfindung herzustellen, muß das Ausgangspulver, das verwendet wird, frei von Vanadium sein, oder falls Vanadium vorhanden ist, muß es unter nachweisbaren Niveaus liegen. Wie oben angemerkt sind die nachweisbaren Niveaus typischerweise als diejenigen charakterisiert, die mittels SIMS gemessen werden können. Anders ausgedrückt ist die Menge von Vanadium in dem Ausgangspulver vorzugsweise kleiner als 1E16 Atome pro Kubikzentimeter und am besten kleiner als 1E14 Atome pro Kubikzentimeter.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist Stickstoff minimiert sowohl durch Verwenden von Graphit mit hoher Reinheit als eines der Ausgangsmaterialien für SiC als auch durch Verwenden von veredelten bzw. gereinigten Graphitteilen in dem Reaktor selbst. Im allgemeinen kann Graphit (für Ausgangspulver oder Reaktorteile) von potentiellen Dotiermittelelementen wie Bor oder Aluminium durch Erhitzen in der Gegenwart von Halogengasen (z. B. Cl2) gereinigt werden, und falls nötig durch weiteres Erhitzen (ein "Ausbacken") in einer inerten Atmosphäre (z. B. Ar) bei ungefähr 2500°C. Geeignete Reinigungstechniken sind ebenso nach dem Stand der Technik bekannt (z. B. US-Patente Nr. 5.336.520; 5.505.929 und 5.705.139) und können nach Bedarf ohne übermäßiges Experimentieren angewendet werden.
  • Es hat sich ferner gemäß der vorliegenden Erfindung herausgestellt, daß die Menge von Stickstoff in dem resultierenden massiven Einkristall nicht nur durch Verwenden der hochreinen Techniken, auf die sich der Stand der Technik bezieht (die sicherlich als Teil der erfindungsgemäßen Technik anzunehmen sind) reduziert werden kann, sondern auch durch Ausführen der Sublimination bei relativ höheren Temperaturen, während die Temperatur des Keimkristalls und jedweden aufgewachsenen Kristallmaterials auf dem Keimkristall auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur des Ausgangspulvers gehalten wird. Eine bevorzugte Technik für Sublimationswachstum (anders als in der Weise modifiziert, wie hier beschrieben) ist in dem US-Patent Nr. RE 34.861 dargelegt, dessen gesamter Inhalt hier durch diese Bezugnahme einbezogen ist ("das '861-Patent").
  • Die Sublimation wird in einem geeigneten Schmelztiegel ausgeführt, der, wie in dem '861-Patent dargelegt, typischerweise aus Graphit hergestellt ist. Der Schmelztiegel beinhaltet einen Keimhalter und beides wird in einen Sublimationsofen gestellt. Das SiC-Ausgangspulver wird wie benötigt ausgewählt und gereinigt, um eine Stickstoffkonzentration von weniger als ungefähr 1E17 und vorzugsweise weniger als ungefähr 5E16 zu haben. Ferner hat das Ausgangspulver eine Konzentration von Vanadium oder anderen Schwermetallen oder Übergangselementen, die unterhalb der Menge liegt, die die elektrischen Eigenschaften des resultierenden Kristalls beeinflussen würde. Solche Mengen umfassen jene unterhalb SIMS-nachweisbarer Niveaus, was bedeutet, daß mittels aktuell verfügbarer SIMS sie mindestens unter 1E16 und vorzugsweise unter 1E14 Atomen pro Kubikzentimeter liegen. Das Ausgangspulver erfüllt ebenso vorzugsweise die anderen vorteilhaften Eigenschaften, die in dem '861-Patent dargelegt sind.
  • Wenn eine kleine Menge von Bor als ein Akzeptor eingebaut ist, wird sie am besten in der Form eines Ausgangsmaterials (Pulver) hinzugefügt, das die gewünschte Menge enthält.
  • Von einem praktischen Standpunkt aus kann Siliziumkarbid-Sublimation mit Ausgangstemperaturen im Bereich von ungefähr 2360°C bis ungefähr 2500°C ausgeführt werden, wobei die Temperatur des Keimkristalls proportional niedriger gehalten wird. Für die hier beschriebenen Materialien wurde das Ausgangsmaterial auf einer Temperatur zwischen ungefähr 2360 und 2380°C gehalten, wobei der Keim um 300–350°C niedriger lag. Wie jenen, die mit solchen Prozeduren und Messungen vertraut sind, bekannt ist, können die angezeigten Temperaturen davon abhängen, wie und wo das System gemessen wird, und können von System zu System leicht differieren.
  • Weil bei früheren Versuchen Vanadium das Element der Wahl war, um halbleitendes Siliziumkarbid vom kompensierten Typ herzustellen, war, kann die Erfindung formuliert werden als der massive SiC-Einkristall, und das Verfahren es herzustellen, bei welchen Vanadium unterhalb der nachweisbaren und zahlenmäßigen Niveaus liegt, wie oben erwähnt. Diejenigen, die mit der Zucht bzw. dem Wachstum von Siliziumkarbid und den Eigenschaften von Siliziumkarbid, wie es für Halbleiterzwecke verwendet wird, verstehen jedoch, daß die Erfindung ebenso die Abwesenheit jedweder anderen Elemente in Betracht zieht bzw. umfaßt, die dieselben funktionalen Eigenschaften (und möglichen Nachteile) wie Vanadium verursachen würden.
  • Durch Vermeiden der Verwendung solcher Elemente eliminiert die Erfindung gleichfalls die Notwendigkeit, solche Elemente mit anderen Elementen zu kompensieren, und reduziert entsprechend die Komplikationen, zu denen eine solche Kompensation bei den Kristallzucht- bzw. -wachstumsprozessen führt.
  • Die 1 bis 17 veranschaulichen verschiedene Messungen, die auf den halbleitenden Substraten gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen wurden, zusammen mit einigen Vergleichen mit eher üblichem, kompensiertem und unkompensiertem Siliziumkarbidmaterial.
  • Die 1 bis 3 stellen einen entsprechenden Satz von Messungen dar, die auf einem Substratwafer vorgenommen wurden, der bei Cree Research Inc., Durham, North Carolina, gemäß der vorliegenden Erfindung gezüchtet wurde. Wie hier in dem "Experimentellen"-Abschnitt dargelegt, wurden die Eigenschaften dieser Materialien von dem Air Force Research Laboratory (Air-Force-Forschungslabor) in Dayton, Ohio, getestet. 1 stellt die Trägerkonzentration gegen reziproke Temperatur (mit der Konzentration auf einer logarithmischen Skala) für einen halbleitenden Substratwafer gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Steigung der resultierenden Kurve ergibt die Aktivierungsenergie, die annähernd 1,1 Elektronenvolt (eV) beträgt.
  • 2 zeigt, daß der spezifische Widerstand bei fallender Temperatur in einer Weise steigt, die mit den anderen erwarteten Eigenschaften des halbleitenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung konsistent ist.
  • 3 stellt die Mobilität, aufgetragen gegen die Temperatur in Grad Kelvin, dar. 4 ist eine Zeichnung des natürlichen Logarithmus (ln) der Trägerkonzentration, aufgetragen gegen reziproke Temperatur (Grad Kelvin). Wie jenen bekannt ist, die mit diesen Messungen vertraut sind, ergibt die Steigung des natürlichen Logarithmus der Trägerkonzentration gegen reziproke Temperatur die Aktivierungsenergie. Wie durch den eingezeichneten Kasten in 4 angegeben, liegt die Aktivierungsenergie für dieses Beispiel gemäß der Erfindung in der Größenordnung von 1,1 eV, d. h. konsistent mit den Ergebnissen in 1. Zum Vergleich, und wie denjenigen, die mit halbleitendem Siliziumkarbid vertraut sind, gleichfalls bekannt ist, würde die Aktivierungsenergie für halbleitendes Siliziumkarbid, wenn Vanadium als Einfangelement auf tiefem Niveau verwendet wird, unter denselben Umständen ungefähr 1,6 eV betragen.
  • Die Daten wurden unter einem Magnetfeld von 4 Kilo-Gauss auf einer Musterdicke von 0,045 Zentimeter und über einen Temperaturbereich von ungefähr 569 K bis ungefähr 1.012 K gemessen.
  • 5 ist eine Zeichnung des natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstandes gegen reziproke Temperatur in Grad Kelvin. Die Daten und diese Zeichnung können gleichfalls verwendet werden, um die Aktivierungsenergie des halbleitenden Siliziumkarbidmaterials zu bestimmen. Der Wert von 1,05667 eV, ermittelt aus dieser Zeichnung, liefert eine Bestätigung der zuvor gemessenen Aktivierungsenergie von 1,1 eV. Anders ausgedrückt, die Differenz zwischen den in den 4 und 5 gemessenen Aktivierungsenergien liegt innerhalb der erwarteten Versuchsgrenzen, und die Daten bestätigen sich gegenseitig.
  • Die 6 bis 10 stellen dieselben Arten von Messungen und Zeichnungen wie die 1 bis 5 dar, jedoch an einer anderen Probe vorgenommen; speziell ein anderer Bereich desselben Wafers wie der für die 1 bis 5 gemessene. Man erkennt also, daß die 6 bis 8 mit den in den 1 bis 3 aufgezeichneten Ergebnissen konsistent sind. Genauer gesagt zeigt 9, die eine andere Zeichnung des natürlichen Logarithmus der Trägerkonzentration gegen reziproke Temperatur ist, eine berechnete Aktivierungsenergie von 1,00227 eV. Dies liegt wiederum innerhalb der experimentellen Grenzen von zuvor gemessenen 1,1 eV.
  • In einer ähnlichen Weise ist in 10 der natürliche Logarithmus des spezifischen Widerstandes gegen die reziproke Temperatur aufgetragen und liefert in ähnlicher Weise eine Aktivierungsenergie von 1,01159, was gleichfalls innerhalb der experimentellen Grenzen von 1,1 eV liegt. Die 11 bis 13 zeigen Ergebnisse von wiederum einem anderen Teil des Wafers, die jedoch als weniger günstig als die in vorigen Messungen gesehenen Ergebnisse angesehen wer den. Insbesondere bei der Aufzeichnung von 11 ist es nicht möglich, in der gewünschten Weise eine gerade Linie zu bilden, und die Daten sind weniger günstig, als es frühere Ergebnisse waren. Auf ähnliche Weise zeigt 14, die den natürlichen Logarithmus des spezifischen Widerstandes gegen reziproke Temperatur darstellt, eine berechnete Aktivierungsenergie von nur 0,63299, einem Wert, der ungeachtet der experimentellen Ungenauigkeit weit entfernt von 1,1 eV liegt.
  • Die 15, 16 und 17 stellen die Sekundärionen-Massenspektren (SIMS) von verschiedenen Vergleichsmustern dar und zeigen tendenziell die elementaren Verunreinigungen bzw. Unreinheiten und andere Materialien in den halbleitenden Siliziumkarbid-Substraten. 15 ist das SIMS-Spektrum von halbleitendem Siliziumkarbidmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung und bestätigt die Abwesenheit von Vanadium oder jedweder anderen Übergangsmetalle in der Probe. Dies bestätigt, daß die Aktivierungsenergie und die (Band-)Lücken-Zustände, die in der Erfindung liegen, nicht aus der Anwesenheit von Vanadium oder anderen Übergangsmetallen resultieren.
  • 16 ist zu Vergleichszwecken beigefügt und ist das SIMS-Spektrum eines N-artigen Wafers aus Siliziumkarbid, der weder halbleitend ist noch gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, sondern stattdessen eine leitende Siliziumkarbid-Probe darstellt. Weil es keinen Grund gibt, Vanadium für Substrate vom N-Typ einzubringen, fehlt Vanadium in dem Massenspektrum.
  • 17 liefert einen Vergleich einer früheren Version von halbleitendem Siliziumkarbid, das mit Vanadium kompensiert ist. Die Vanadium-Spitze ist stark ausgeprägt bei annähernd 51 Atommasseneinheiten in dem Spektrum. Diese Vanadium-Spitze fehlt auffallend in den beiden 15 und 16.
  • Diejenigen, die mit diesen Materialien vertraut sind, werden verstehen, daß, auch wenn die Phrase "unter nachweisbaren Mengen" eine völlig angemessene Beschreibung der Erfindung ist, diese Mengen auch als diejenigen verstanden werden können, die unterhalb der Menge liegen, die die elektronischen Eigenschaften und insbesondere den spezifischen Widerstand des Siliziumkarbidkristalls beeinflussen.
  • Dementsprechend weist die Erfindung unter einem anderen Aspekt einen halbleitenden Einkristall aus Siliziumkarbid mit Donator-Dotiermitteln, Akzeptor-Dotiermitteln und intrinsischen Punktdefekten auf. Nach diesem Aspekt der Erfindung ist die Anzahl der Donator-Dotiermittel (Nd) in dem Siliziumkarbidkristall größer als die Anzahl der Akzeptor-Dotiermittel (Na), und die Anzahl der intrinsischen Punktdefekte (Ndl) in dem Siliziumkarbid, die als Akzeptoren fungieren, ist größer als die numerische Differenz zwischen der Anzahl dieser Donator- und Akzeptor-Dotiermittel. Ferner ist in dieser Hinsicht die Konzentration der Übergangselemente und Schwermetalle kleiner als die Konzentration, welche die elektrischen Eigenschaften des Siliziumkarbid-Einkristalls beeinflussen würde, und sie ist vorzugsweise kleiner als 1E16. Der resultierende Siliziumkarbid-Einkristall hat einen spezifischen Widerstand von mindestens 5000 Ω-cm bei Raumtemperatur, vorzugsweise mindestens 10.000 ☐-cm und am besten 50.000 Ω-cm.
  • Dieser Aspekt der Erfindung gilt auch für die komplementäre Situation, in der die Anzahl der Akzeptor-Dotiermittelatome größer als die Anzahl der Donator-Dotiermittelatome ist. In einem solchen Fall ist die Anzahl der intrinsischen Punktdefekte, die als Donatoren fungieren, größer als die numerische Differenz zwischen der Anzahl von Donator-Fremdatomen und Akzeptor-Fremdatomen.
  • Anders ausgedrückt, die flachen Dotiermittel vom n-Typ und vom p-Typ kompensieren sich gegenseitig, wobei das eine oder das andere bis zu einem gewissen Grad vorherrschend ist. Die Anzahl der intrinsischen Punktdefekte in dem Kristall, die elektrisch aktiviert sind, ist größer als die Netto-Anzahl der n-artigen oder p-artigen Dotiermittelatome, die in dem Kristall gegenüber der anderen überwiegen. Als Formel ausgedrückt, Ndl > (Nd – Na)wobei Donatoren gegenüber Akzeptoren überwiegen, oder Ndl > (Na – Nd)wobei Akzeptoren gegenüber Donatoren überwiegen. In dem ersten Fall wäre der Kristall n-Typ basierend auf Dotiermittelatomen n-artig kompensiert. Diese Netto-Donatoren sind jedoch wiederum durch Akzeptor-artige Punktdefekte kompensiert, um den halbleitenden Kristall zu erzeugen. In dem zweiten Fall fungieren die Punktdefekte als Donatortyp und kompensieren den Netto-Überfluß der Akzeptoren in dem Kristall.
  • In dem hier verwendeten Sinne wird der Ausdruck "Dotiermittel" in einem weiten Sinn verwendet; d. h. um ein anderes Atom als Silizium (Si) oder Kohlenstoff (C) zu beschreiben, das in dem Kristallgitter vorhanden ist und entweder ein zusätzliches Elektron (einen Donator) oder ein zusätzliches Loch (einen Akzeptor) bereitstellt. In der Erfindung können Dotiermittel entweder passiv oder proaktiv vorhanden sein; d. h. der Ausdruck "Dotiermittel" impliziert weder einen "Dotier"-Schritt noch die Abwesenheit eines solchen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist Bor der Akzeptor. In dieser Ausführungsform überkompensiert Bor den Stickstoff, und die Punktdefekte fungieren als Donatoren, um das Bor mehr als zu kompensieren, um den halbleitenden Siliziumkarbidkristall zu erzeugen. Das Verhalten von Bor als ein Akzeptor steht im Gegensatz zu früheren Konzepten, bei denen Bor als ein tiefes Einfangelement betrachtet wurde (siehe z. B. US-Patent Nr. 5.270.554 in Spalte 8, Zeilen 49–51, desselben Inhabers). Tatsächlich kann Bor ein Einfangniveau in SiC bei 700 meV erzeugen, aber (zur Zeit) nicht in reproduzierbarer Weise. Dementsprechend hat sich Bor in der vorliegenden Erfindung als ein geeignetes Akzeptor-Dotiermittel für halbleitendes Siliziumkarbid der hier beschriebenen Art erwiesen.
  • In einer solchen bevorzugten Ausführungsform wird das Siliziumkarbid unter Bedingungen gezüchtet, die die aktive Stickstoffkonzentration auf ein Maß reduzieren, bei dem eine relativ kleine Menge von Bor, vorzugsweise ungefähr 1E15 von Bor, den Kristall p-artig macht. Durch Steuern der Wachstumsbedingungen können die Punktdefekt-Konzentrationen auf ungefähr 5E15 gebracht werden, wodurch sie das Bor überkompensieren und den halbleitenden Kristall erzeugen. Durch Reduktion der Konzentration von Stickstoff und die entsprechenden kompensierenden Mengen von Bor vermeidet die Erfindung die zuvor erwähnten Nachteile der Übergangsmetall-Dominanz und stärkeren Graden von Dotierung und Kompensation. Weil Kristallzucht von SiC ein relativ komplizierter Prozeß ist, können genaue Parameter abhängig von lokalen oder individuellen Umständen, wie die speziellen verwendeten Temperaturen, innerhalb geeigneter Bereiche und Eigenschaften der verwendeten Ausrüstung differieren. Nichtsdestoweniger wird erwartet, daß diejenigen, die in dieser Technik normal bewandert sind, basierend auf den hier enthaltenen Offenbarungen die Erfindung ohne übermäßiges Experimentieren erfolgreich praktisch umsetzen können.
  • Es wird erwartet, daß die Anzahl von Punktdefekten durch Bestrahlen des Siliziumkarbids mit Neutronen, hochenergetischen Elektronen oder Gammastrahlen bis zu einem gewissen Grad gesteuert werden kann, um die gewünschte Anzahl von Punktdefekten zu erzeugen, um die mit den oben dargelegten Formeln konsistenten Ergebnisse zu erzielen.
  • Obwohl eine genaue Anzahl von Punktdefekten schwierig zu messen ist, geben Techniken wie Paramagnetische Elektronen-Resonanz (EPR), tiefe Transienten-Spektroskopie (Deep Level Transient Spectroscopy, DLTS) und Positronen- bzw. Paarvernichtungsspektroskopie (Positron Annihilation Spectroscopy) ergeben die besten verfügbaren Angaben der vorhandenen Anzahlen. Wie hier ferner dargelegt, bestätigen auch Hall-Effekt-Messungen die erwünschten Eigenschaften des Kristalls.
  • Nach einem anderen Aspekt kann die Erfindung in aktive Einrichtungen einbezogen werden, insbesondere in aktive Mikrowellen-Einrichtungen, die das halbleitende Siliziumkarbid-Substrat nutzen. Wie oben angemerkt und von denjenigen, die mit aktiven Halbleiter-Mikrowellen-Einrichtungen vertraut sind, erkannt wird, kann die Frequenz, mit der eine Mikrowellen-Einrichtung betrieben werden kann, durch eine Interaktion der Träger mit dem Substrat wesentlich eingeschränkt werden, im Gegensatz zu der idealen Situation, in der die Träger auf einen bestimmten Kanal und andere funktionale Teile der Mikrowellen-Einrichtung beschränkt sind.
  • Die Beschaffenheit von halbleitendem Siliziumkarbidmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ist so, daß es ausgezeichnete Leistungseigenschaften in den entsprechenden Einrichtungen hat. Diese umfassen bestimmte MESFETS, ohne hierauf beschränkt zu sein, MOSFETs und andere Einrichtungen wie die in den aktuellen US-Patenten und anhängigen Anmeldungen Nr. 5.270.554, 5.686.737, 5.719.409, 5.831.288; Folgenummer 08/891.221, eingereicht am 10.7.97 und Folgenummer 09/082.554, eingereicht am 21.5.98, beide für "Latch-up Free Power UMOS Bipolar Transistor"; Folgenummer 08/797.536, eingereicht am 7.2.97 für "Structure for Increasing the Maximum Voltage of Silicon Carbide Power Transistors"; Folgenummer 08/795.135, eingereicht am 7.2.97 für "Structure to Reduce the On-resistance of Power Transistors" und internationale Anwendung Nr. PCT/US98/13003, eingereicht am 23.6.98 (die Vereinigten Staaten bezeichnend), für "Po wer Devices in Wide Bandgap Semiconductors"; der Inhalt all dieser Dokumente wird hier vollständig durch Bezugnahme einbezogen.
  • VERSUCHE
  • Zwei Wafer aus halbleitendem SiC wurden im Air Force Research Laboratory in Dayton, Ohio (Wright-Patterson Air Force Base) mit Hochtemperatur-Hall-Effekt und SIMS untersucht. Für einen der Wafer waren keine nachvollziehbaren Ergebnisse verfügbar (möglicherweise wegen ungenügender Ohmscher Kontakte), aber zwei Hall-Proben bzw. -Aufnahmen von dem zweiten Wafer ergaben beide dieselben Ergebnisse, wodurch sie ein begründetes Vertrauensniveau in diese Ergebnisse geben.
  • Beide Wafer waren nicht-leitend bzw. isolierend bei Raumtemperatur. Der meßbare Wafer wurde bei erhöhten Temperaturen thermisch aktiviert und die Trägerkonzentration war meßbar, was wegen der niedrigen Mobilität aufgrund der zu verwendenden hohen Temperaturen in halbleitendem Material nicht immer möglich ist. Die Trägerkonzentration lag ungefähr bei 1015 cm–3 bei 1000 K, wobei der spezifische Widerstand ungefähr 103 Ω-cm betrug. Solch eine Trägerkonzentration ist ungefähr eine bis zwei Größenordnungen niedriger als die, welche in herkömmlichem halbleitenden Material oder Vanadium-dotiertem Material bei derselben Temperatur zu sehen ist. Es konnte jedoch keine Anpassung der Kurve n gegen 1/T vorgenommen werden, so daß die Gesamtkonzentration für die aktive Schicht weiterhin nicht zu erhalten war. Die Aktivierungsenergie betrug ungefähr 1,1 eV.
  • Mit einem hochauflösenden System wurde auf der Probe SIMS durchgeführt. Außer etwas Kupfer nahe der Nachweisgrenze gemeinsam mit etwas Wasserstoff war nichts zu sehen, was aufgrund der Höhe der Spitze mit der Masse 47 hätte vermutet werden können. Die Spitze mit der Masse 47 wurde dementsprechend SiOH zugeschrieben. Der Abtastungsdurchlauf für die Massen bei dem Erfindungsgegenstand zusammen mit den Abtastungen für zwei vergleichbare Muster sind hier in Form der 18–20 beigefügt. Titan (Ti) ist offensichtlich mit ungefähr 1 × 1016 cm–3 in den 19 und 20 vorhanden, aber nicht in der Probe der Erfindung (18). Vanadium erscheint auch in der standardmäßigen, halbisolierenden Probe (20) gemeinsam mit der SiOH-Linie, die Wasserstoff anzeigt.
  • Aus diesen Ergebnissen wurde der erste Wafer als einer angesehen, der aus einem hochreinen Material besteht, und er wird als isolierend angesehen, weil irgendwelche restlichen Vanadium-Fremdatome zusammen mit einem anderen Defekt, der das 1,1-eV-Niveau erzeugt, in Konzentrationen vorhanden sind größer als die Summe der flachen Verunreinigungen, so daß das 1,1-eV-Niveau die flachen Verunreinigungen kompensiert. Das Fermi-Niveau ist an dem 1,1-eV-Niveau fixiert, wodurch das Material halbleitend gemacht wird. Das Vorhandensein von Wasserstoff, falls überhaupt vorhanden, könnte bedeuten, daß Wasserstoffkompensation stattfindet, aber man würde nicht erwarten, daß dies selektiv die flachen Verunreinigungen kompensiert oder neutralisiert und nicht die tieferen Niveaus.
  • In den Zeichnungen und der Beschreibung wurden typische Ausführungsformen der Erfindung offenbart, und obwohl spezielle Ausdrücke verwendet wurden, wurden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn und nicht für Zwecke der Einschränkung verwendet, wobei der Schutzumfang der Erfindung in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt wird.

Claims (12)

  1. Einkristall aus halbleitendem Siliziumkarbid mit: Donator-Dotiermitteln, Bor und intrinsischen Punktdefekten, welche als Akzeptoren in dem Einkristall aus Siliziumkarbid wirken, wobei die Anzahl der Donatoren größer ist als die Anzahl der Boratome, und wobei die Anzahl der intrinsischen Punktdefekte in dem Siliziumkarbidkristall, welche so wirken, daß sie das Donator-Dotiermittel kompensieren, größer ist als die numerische Differenz, um welche die Donatoren das Bor übersteigen, und wobei die Konzentration von Übergangselementen weniger als 1 × 1016 beträgt, wobei der Siliziumkarbid-Einkristall bei Zimmertemperatur einen spezifischen elektrischen Widerstand von zumindest 5000 Ohm-cm hat.
  2. Ein massiver, halbleitender Einkristall aus Siliziumkarbid mit einem spezifischen Widerstand von zumindest 5000 Ω-cm bei Zimmertemperatur und einer Konzentration von Einfangelementen, welche Zustände in einem Abstand von zumindest 700 meV zu dem Valenz- oder Erweiterungsband erzeugen, was unter einem Wert liegt, der die elektrischen Eigenschaften des Kristalls beeinflußt.
  3. Einkristall aus Siliziumkarbid nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Konzentration von Stickstoffatomen unterhalb von 1 × 1017 cm–3.
  4. Siliziumkarbid-Einkristall nach Anspruch 3, wobei die Konzentration von Stickstoff 5 × 1016 cm–3 oder weniger beträgt.
  5. Siliziumkarbid-Einkristall nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Konzentration von Vanadium weniger als 1 × 1016 cm–3 beträgt.
  6. Siliziumkarbid-Einkristall nach Anspruch 5, wobei die Vanadiumkonzentration weniger als 1 × 1014 cm–3 beträgt.
  7. Siliziumkarbid-Einkristall nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Konzentration von Vanadium unterhalb des Niveaus liegt, welches durch Massenspektroskopie von Sekundärionen (SIMS) erfaßt werden kann.
  8. Einkristall aus Siliziumkarbid nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Polytyp des Siliziumkarbids ausgewählt ist aus den 3C-, 4H-, 6H- und 15R-Polytypen.
  9. Einkristall aus Siliziumkarbid nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher bei Zimmertemperatur einen spezifischen Widerstand von zumindest 10.000 Ω-cm hat.
  10. Einkristall aus Siliziumkarbid nach Anspruch 9, welcher bei Zimmertemperatur einen spezifischen Widerstand von zumindest 50.000 Ω-cm hat.
  11. Transistor mit einem Substrat, welches den massiven Einkristall nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
  12. Transistor nach Anspruch 11, welcher ein Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor, ein Metall-Solator-Feldeffekttransistor oder ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015111213A1 (de) * 2015-07-10 2017-01-12 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Verringern einer bipolaren Degradation bei einem SiC-Halbleiterbauelement und Halbleiterbauelement

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218680B1 (en) * 1999-05-18 2001-04-17 Cree, Inc. Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
SE520968C2 (sv) * 2001-10-29 2003-09-16 Okmetic Oyj Högresistiv monokristallin kiselkarbid och metod för dess framställning
US6814801B2 (en) * 2002-06-24 2004-11-09 Cree, Inc. Method for producing semi-insulating resistivity in high purity silicon carbide crystals
US7316747B2 (en) 2002-06-24 2008-01-08 Cree, Inc. Seeded single crystal silicon carbide growth and resulting crystals
US7601441B2 (en) * 2002-06-24 2009-10-13 Cree, Inc. One hundred millimeter high purity semi-insulating single crystal silicon carbide wafer
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
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
US7033912B2 (en) 2004-01-22 2006-04-25 Cree, Inc. Silicon carbide on diamond substrates and related devices and methods
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
US20080190355A1 (en) * 2004-07-07 2008-08-14 Ii-Vi Incorporated Low-Doped Semi-Insulating Sic Crystals and Method
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
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
US7563321B2 (en) * 2004-12-08 2009-07-21 Cree, Inc. Process for producing high quality large size silicon carbide crystals
EP1852527B1 (de) * 2004-12-27 2015-04-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Siliciumcarbideinkristall und siliciumcarbideinkristallscheibe
US7276117B2 (en) * 2005-02-09 2007-10-02 Cree Dulles, Inc. Method of forming semi-insulating silicon carbide single crystal
US7422634B2 (en) * 2005-04-07 2008-09-09 Cree, Inc. Three inch silicon carbide wafer with low warp, bow, and TTV
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
CN101473442B (zh) * 2006-06-19 2012-07-04 Ssscip有限公司 半绝缘外延的碳化硅及相关的宽带隙晶体管
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
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
US20080258130A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Bergmann Michael J Beveled LED Chip with Transparent Substrate
CN101896646A (zh) * 2007-12-12 2010-11-24 陶氏康宁公司 通过升华/凝结方法生产大的均匀碳化硅晶锭的方法
DE102008063124B4 (de) 2008-12-24 2013-05-16 Sicrystal Ag Herstellungsverfahren für einen gleichmäßig dotierten SiC-Volumeneinkristall und gleichmäßig dotiertes SiC-Substrat
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
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
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
US11091370B2 (en) 2013-05-02 2021-08-17 Pallidus, Inc. Polysilocarb based silicon carbide materials, applications and devices
US9919972B2 (en) 2013-05-02 2018-03-20 Melior Innovations, Inc. Pressed and self sintered polymer derived SiC materials, applications and devices
US9657409B2 (en) 2013-05-02 2017-05-23 Melior Innovations, Inc. High purity SiOC and SiC, methods compositions and applications
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
DE102014217956B4 (de) 2014-09-09 2018-05-09 Sicrystal Ag Herstellungsverfahren für einen Vanadium-dotierten SiC-Volumeneinkristall und Vanadium-dotiertes SiC-Substrat
KR102345680B1 (ko) * 2018-10-16 2021-12-29 에스아이씨씨 컴퍼니 리미티드 고순도 탄화규소 단결정 기판 및 그 제조 방법, 응용
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
CN109338463B (zh) * 2018-10-16 2020-08-11 山东天岳先进材料科技有限公司 一种高纯碳化硅单晶衬底
WO2020255343A1 (ja) * 2019-06-20 2020-12-24 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

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171477A (en) * 1976-03-16 1979-10-16 International Business Machines Corporation Micro-surface welding
JPS60264399A (ja) * 1984-06-11 1985-12-27 Sharp Corp 炭化珪素単結晶の製造方法
JPS61242999A (ja) * 1985-04-18 1986-10-29 Sharp Corp 炭化珪素単結晶基板の製造方法
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
US5270554A (en) 1991-06-14 1993-12-14 Cree Research, Inc. High power high frequency metal-semiconductor field-effect transistor formed in silicon carbide
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
US5714615A (en) 1994-02-08 1998-02-03 Georgia Tech Research Corporation Pyridinium compounds
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
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
KR100553650B1 (ko) * 1997-06-23 2006-02-24 제임스 알버트 주니어 쿠퍼 폭이 넓은 밴드갭 반도체 내의 전력 소자
US6218680B1 (en) 1999-05-18 2001-04-17 Cree, Inc. Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015111213A1 (de) * 2015-07-10 2017-01-12 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Verringern einer bipolaren Degradation bei einem SiC-Halbleiterbauelement und Halbleiterbauelement
US9905655B2 (en) 2015-07-10 2018-02-27 Infineon Technologies Ag Method for reducing bipolar degradation in an SIC semiconductor device and semiconductor device
DE102015111213B4 (de) 2015-07-10 2023-05-04 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Verringern einer bipolaren Degradation bei einem SiC-Halbleiterbauelement und Halbleiterbauelement

Also Published As

Publication number Publication date
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