RU2354000C2 - Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы - Google Patents
Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354000C2 RU2354000C2 RU2006140666/28A RU2006140666A RU2354000C2 RU 2354000 C2 RU2354000 C2 RU 2354000C2 RU 2006140666/28 A RU2006140666/28 A RU 2006140666/28A RU 2006140666 A RU2006140666 A RU 2006140666A RU 2354000 C2 RU2354000 C2 RU 2354000C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epitaxial layers
- carried out
- group iii
- speed
- cooling
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полупроводниковой технологии для получения эпитаксиальных слоев нитридов III-группы. Сущность изобретения: в способе обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов III-группы путем облучения быстрыми нейтронами с последующим нагревом, отжигом и охлаждением, облучению подвергают эпитаксиальные слои при плотности потока нейтронов не более 1012 см-2·с-1, флюенсом Φ=(0,5÷5,0)·1016 см-2; отжиг проводят при 800-900°С в течение 20 мин, нагрев ведут со скоростью 10-30 град/мин, охлаждение до температур 450-500°С ведут со скоростью 5-10 град/мин, а далее со скоростью 20-40 град/мин до комнатной температуры. Техническим результатом изобретения является улучшение электрофизических характеристик
эпитаксиальных слоев. 2 табл.
Description
Изобретение может быть использовано в полупроводниковой технологии для получения эпитаксиальных слоев нитридов III-группы с улучшенными характеристиками для создания микроэлектронных и оптических устройств.
Получаемые в настоящее время эпитаксиальные слои нитридов III группы (Al, Ga, In)N достаточно низкого качества: высокая плотность дислокаций, низкие подвижности носителей заряда и др., что ограничивает возможность их использования для коротковолновой оптоэлектроники и высокочастотных электронных устройств высокой мощности.
Имеющийся в настоящее время подход, заключающийся в гетероэпитаксиальном выращивании нитридных эпитаксиальных слоев на инородных подложках, таких как сапфир, оказывает вредное влияние на качество конечного материала и функциональные способности устройства по ряду технологических причин: несоответствие кристаллической решетки слоя, обеспечивающего работу устройства, и подложки; несоответствие температурных коэффициентов расширения между слоем, обеспечивающим работу устройства, и подложкой и др.
Изготовление эпитаксиальных слоев нитридов III-группы (Al, Ga, In) N р-типа положительно влияет на производство биполярных устройств (например, светоизлучающих устройств, таких как светодиоды и лазерные диоды). Характеристики таких устройств и протекающие через них токи ограничены в значительной степени высоким сопротивлением электрического контакта с р-слоем устройства. Применение подложек р-типа дает возможность образования значительно более широких (10×) р-электродов и соответственного снижения сопротивления р-контакта. Рабочая температура и функциональные возможности лазерных диодов (Al, Ga, In) N на пластинках p-(Al,Ga,In)N с большей площадью р-контакта используются для значительного улучшения получаемого выхода по мощности и увеличения времени работы таких устройств.
Техническим результатом данного изобретения является улучшение электрофизических характеристик эпитаксиальных слоев нитридов III-группы путем облучения быстрыми нейтронами реактора с последующим нагревом, отжигом и охлаждением, облучению подвергают монокристаллические эпитаксиальные слои нитридов III-группы, полученные разными способами выращивания из газовой фазы при плотности потока нейтронов не более 1012 см-2с-1 флюенсом Φ=(0,5÷5,0)·1016 см-2. Отжиг облученных образцов проводят при температуре 800÷900°С в течение 20 мин, нагрев ведут со скоростью 10÷30 град/мин, охлаждение до температур 450÷500°С ведут со скоростью 5÷10 град/мин, а далее со скоростью 20÷40 град/мин до комнатной температуры.
Облучение быстрыми нейтронами приводит к образованию в материале точечных радиационных дефектов (вакансия и межузельный атом), а также сложных радиационных дефектов, так называемых областей разупорядочения (РО). В процессе образования областей разупорядочения в их состав гетерируется часть мелких ростовых дефектов, присутствующих в исходном материале. Последующий отжиг в указанном в формуле интервале температур приводит к распаду сложных радиационных дефектов с последующей аннигиляцией мелких дефектов на стоки. Таким образом, матрица основного вещества очищается от части ростовых дефектов, тем самым способствуя улучшению электрофизических характеристик материала [1-4].
Данное изобретение относится ко всему классу нитридных соединений (Al, Ga, In) N, используется в широком смысле и включает соответственно нитриды отдельных элементов Al, Ga и In (AlN, GaN, InN), тройные (AlGaN, GaInN, AlInN) и четверное соединение (AlGalnN) таких элементов. Если присутствуют две или более разновидности компонента (Ga, Al, In), то в широком смысле данного изобретения могут использоваться все возможные составы, включая стехиометрические соотношения, а также «нестехиометрические» соотношения присутствующих в составе компонентов.
Пример 1
Монокристаллический эпитаксиальный слой нелегированного нитрида галлия толщиной 150 мкм и диаметром 50 мм, выращенный на сапфировой подложке методом хлорид-гидридной эпитаксии из газовой фазы с концентрацией носителей заряда n=2×1014 см-3 и подвижностью µ=350 см2 В-1 с-1, облучают быстрыми реакторными нейтронами с энергией Е>0,1 МэВ с плотностью потока нейтронов φ=1×1012 см-2с-1, флюенсом Φ=5×1015 см-2, выдерживают для спада наведенной радиоактивности до уровня естественного фона. Облученные образцы отжигают при температуре 800°С в течение 20 мин. Нагрев ведут со скоростью 10 град/мин, охлаждение до температуры 500°С ведут со скоростью 5 град/мин, а далее со скоростью 20 град/мин до комнатной температуры. Получены следующие электрофизические характеристики материала: концентрация носителей заряда n=2×1014см-3, подвижность носителей заряда µ=550 см2В-1с-1.
Пример 2
Монокристаллический эпитаксиальный слой нелегированного нитрида галлия толщиной 150 мкм и диаметром 50 мм, выращенный на сапфировой подложке методом хлорид-гидридной эпитаксии из газовой фазы с концентрацией носителей заряда n=2×1014 см-3 и подвижностью
µ=350 см2В-1с-1, облучают быстрыми реакторными нейтронами с энергией Е>0,1 МэВ с плотностью потока нейтронов φ=1×1012 см-2с-1, флюенсом Φ=5×1016 см-2, выдерживают для спада наведенной радиоактивности до уровня естественного фона. Облученные образцы отжигают при температуре 900°С в течение 20 мин. Нагрев ведут со скоростью 30 град/мин, охлаждение до температуры 500°С ведут со скоростью 10 град/мин, а далее со скоростью 40 град/мин до комнатной температуры. Получены следующие электрофизические характеристики материала: концентрация носителей заряда n=2×1014 см-3, подвижность носителей заряда µ=600 см2В-1с-1.
Пример 3
Монокристаллический эпитаксиальный слой нелегированного нитрида галлия толщиной 150 мкм и диаметром 50 мм, выращенный на сапфировой подложке методом хлорид-гидридной эпитаксии из газовой фазы с концентрацией носителей заряда n=2×1014 см-3 и подвижностью µ=350 см2 В-1с-1, облучают быстрыми реакторными нейтронами с энергией Е>0,1 МэВ с плотностью потока нейтронов φ=1×1012 см-2с-1, флюенсом Φ=1×1015 см-2, выдерживают для спада наведенной радиоактивности до уровня естественного фона. Облученные образцы отжигают при температуре 800°С в течение 20 мин. Нагрев ведут со скоростью 10 град/мин, охлаждение до температуры 500°С ведут со скоростью 10 град/мин, а далее со скоростью 20 град/мин до комнатной температуры. Получены следующие электрофизические характеристики материала: концентрация носителей заряда
n=2×1014 см-3, подвижность носителей заряда µ=50 см2В-1с-1.
Пример 4
Монокристаллический эпитаксиальный слой нелегированного нитрида галлия толщиной 150 мкм и диаметром 50 мм, выращенный на сапфировой подложке методом хлорид-гидридной эпитаксии из газовой фазы с концентрацией носителей заряда n=2×1014 см-3 и подвижностью
µ=350 см2В-1с-1, облучают быстрыми реакторными нейтронами с энергией Е>0,1 МэВ с плотностью потока нейтронов φ=1×1012 см-2с-1, флюенсом Φ=1×1017 см-2, выдерживают для спада наведенной радиоактивности до уровня естественного фона. Облученные образцы отжигают при температуре 900°С в течение 20 мин. Нагрев ведут со скоростью 30 град/мин, охлаждение до температуры 500°С ведут со скоростью 10 град/мин, а далее со скоростью 40 град/мин до комнатной температуры. Получены следующие электрофизические характеристики материала: концентрация носителей заряда
n=2×1014 см-3, подвижность носителей заряда µ=40 см2 В-1с-1.
В таблицах 1, 2 приведены примеры, характеризующие влияние облучения, температуры последующего отжига, скоростей нагрева и охлаждения на электрофизические параметры материалов GaN и InN, подтверждающие формулу изобретения.
По сравнению с базовым объектом предложенный способ позволяет получить материал с улучшенными электрофизическими характеристиками: на 40÷85% повысилась подвижность носителей заряда.
Источники информации
1. A.Y.Polyakov, N.B.Smirnov, A.V.Govorkov, A.V.Markov, S.J.Pearton, N.G.Kolin, D.I.Merkurisov, V.M.Boiko. Neutron irradiation effects on electrical properties and deep-level spectra in undoped n-AlGaN/GaN heterostructures. J. Appl.Phys.98,033529 (2005).
2. A.Y.Polyakov, N.B., Smirnov, A.V.Govorkov, A.V.Markov, N.G.Kolin, D.I.Merkurisov, V.M.Boiko, S.J.Pearton. Neutron irradiation effects in undoped n-AlGaN. J.Vac. Sci. Technol. В 243, May/Jun 2006, 1094-1097.
3. A.Y.Polyakov, N.B., Smirnov, A.V.Govorkov, A.V.Markov, N.G.Kolin, D.I.Merkurisov, V.M.Boiko, S.J.Pearton. Neutron irradiation effects on electrical properties and deep-level spectra in undoped n-AlGaN/GaN heterostructures. Journal of applied physics 98, 033529, 2005.
4. Водоу Роберт П. (US); Флинн Джеффри С.(US); Брандз Джордж P. (US); Редуинг Джоан М. (US); Тишлер Майкл А. (US). Буля нитрида элемента III-V групп для подложек и способ ее изготовления и применения. WO 01/68955 (20.09.2001).
Claims (1)
- Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов III-группы путем облучения быстрыми нейтронами с последующим нагревом, отжигом и охлаждением, отличающийся тем, что облучению подвергают эпитаксиальные слои при плотности потока нейтронов не более 1012 см-2 с-1, флюенсом Φ=(0,5÷5,0)·1016 см-2; отжиг проводят при 800-900°С в течение 20 мин, нагрев ведут со скоростью 10-30 град/мин, охлаждение до температур 450-500°С ведут со скоростью 5-10 град/мин, а далее со скоростью 20-40 град/мин до комнатной температуры.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140666/28A RU2354000C2 (ru) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140666/28A RU2354000C2 (ru) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006140666A RU2006140666A (ru) | 2008-05-27 |
| RU2354000C2 true RU2354000C2 (ru) | 2009-04-27 |
Family
ID=39586148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006140666/28A RU2354000C2 (ru) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354000C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479892C2 (ru) * | 2011-07-25 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Галлий-Н" | Способ изготовления полупроводниковых светоизлучающих элементов |
-
2006
- 2006-11-17 RU RU2006140666/28A patent/RU2354000C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479892C2 (ru) * | 2011-07-25 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Галлий-Н" | Способ изготовления полупроводниковых светоизлучающих элементов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006140666A (ru) | 2008-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9985177B2 (en) | Ultraviolet light emitting devices and methods of fabrication | |
| JP5033279B2 (ja) | Ｐ型ドーパントを含有する酸化亜鉛膜およびその製造方法 | |
| JP2008177525A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ | |
| KR100691159B1 (ko) | 질화갈륨계 반도체의 제조 방법 | |
| TW200834981A (en) | Process for producing III group nitride compound semiconductor light emitting element, III group nitride compound semiconductor light emitting element, and lamp | |
| JP6117199B2 (ja) | 半導体基板及び形成する方法 | |
| US8008181B2 (en) | Propagation of misfit dislocations from buffer/Si interface into Si | |
| JP2016145144A (ja) | ダイヤモンド積層構造、ダイヤモンド半導体形成用基板、ダイヤモンド半導体装置およびダイヤモンド積層構造の製造方法 | |
| KR100806262B1 (ko) | 3족 질화물 ｐ형 반도체의 제조방법, 및 3족 질화물 반도체발광 소자 | |
| US9196480B2 (en) | Method for treating group III nitride substrate and method for manufacturing epitaxial substrate | |
| JP5528120B2 (ja) | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス | |
| JP2004111848A (ja) | サファイア基板とそれを用いたエピタキシャル基板およびその製造方法 | |
| JP2005286318A (ja) | 窒化ガリウム系半導体素子 | |
| CN1077607C (zh) | 光辐射加热金属有机化学汽相淀积氮化镓生长方法与装置 | |
| CN111081834B (zh) | 一种新型蓝宝石上生长GaN外延层方法及GaN外延层 | |
| RU2354000C2 (ru) | Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы | |
| CN115295405B (zh) | 一种提高宽禁带半导体载流子浓度的方法 | |
| Li et al. | High-efficiency and crack-free InGaN-based LEDs on a 6-inch Si (111) substrate with a composite buffer layer structure and quaternary superlattices electron-blocking layers | |
| CN108365060A (zh) | GaN基LED的外延结构及其生长方法 | |
| CN109148658B (zh) | PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构及制备方法 | |
| JP2000049378A (ja) | 発光素子用窒化物半導体及びその製造方法 | |
| JP2004146525A (ja) | ｐ型ＧａＮ系化合物半導体の製造方法 | |
| CN103972336B (zh) | 利用温度循环法提高GaN基LED器件工作寿命的方法 | |
| Yoshida et al. | Crystal growth of nitride-rich GaNP by laser-assisted metalorganic chemical-vapor deposition | |
| WO2018221054A1 (ja) | 結晶積層体、半導体デバイスおよび半導体デバイスの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091118 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110927 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121118 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140520 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201118 |