RU2691772C1 - Method for growth of epitaxial structure of monocrystalline silicon carbide with low density of epitaxial defects - Google Patents
Method for growth of epitaxial structure of monocrystalline silicon carbide with low density of epitaxial defects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691772C1 RU2691772C1 RU2018108330A RU2018108330A RU2691772C1 RU 2691772 C1 RU2691772 C1 RU 2691772C1 RU 2018108330 A RU2018108330 A RU 2018108330A RU 2018108330 A RU2018108330 A RU 2018108330A RU 2691772 C1 RU2691772 C1 RU 2691772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- growth
- epitaxial
- silicon carbide
- sic
- grown
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 description 1
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910003671 SiC 0.5 Inorganic materials 0.000 description 1
- CBIIVSNVIRRJAS-UHFFFAOYSA-N [C].CCC Chemical compound [C].CCC CBIIVSNVIRRJAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLVKXZZJSTWDJY-UHFFFAOYSA-N [SiH4].[Si] Chemical compound [SiH4].[Si] XLVKXZZJSTWDJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H01L21/205—
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано при росте эпитаксиальных структур монокристаллического карбида кремния (SiC) с малой плотностью эпитаксиальных дефектов.The invention relates to the field of semiconductor technology and can be used with the growth of epitaxial structures of single-crystal silicon carbide (SiC) with a low density of epitaxial defects.
С начала XXI века происходит все более широкое внедрение в мировую полупроводниковую промышленность широкозонного полупроводникового материала - монокристаллического карбида кремния (SiC), обладающего уникальными физическими и электронными свойствами, которые определяют его исключительную перспективность в современной высокочастотной силовой электронике и энергетике.Since the beginning of the 21st century, the wide-gap semiconductor material, monocrystalline silicon carbide (SiC), which has unique physical and electronic properties that determine its exceptional prospects in modern high-frequency power electronics and power engineering, is being introduced into the global semiconductor industry.
Ключевой технологией в создании полупроводниковых приборов на основе карбида кремния является технология роста эпитаксиальных структур (ЭС) монокристаллического карбида кремния. Это обусловлено тем, что именно на основе этого технологического процесса создаются полупроводниковые структуры электронных приборов на SiC. ЭС полупроводниковых приборов, как правило, создаются на основе монокристаллического SiC 4Н- или 6Н-политипов.The key technology in the creation of semiconductor devices based on silicon carbide is the growth technology of epitaxial structures (ES) of monocrystalline silicon carbide. This is due to the fact that it is on the basis of this technological process that semiconductor structures of electronic devices are created on SiC. ES of semiconductor devices, as a rule, are created on the basis of single-crystal SiC 4H or 6H polytypes.
В настоящее время основным методом роста эпитаксиальных структур (ЭС) SiC является метод высокотемпературного газофазного осаждения -CVD-метод (Chemical Vapor Deposition). При использовании этого метода рост ЭС проводится в ростовой ячейке установки эпитаксии на поверхности пластины монокристаллического SiC (подложки).Currently, the main method of growth of epitaxial structures (ES) of SiC is the method of high-temperature gas-phase deposition -CVD-method (Chemical Vapor Deposition). When using this method, the growth of ES is carried out in the growth cell of an epitaxy plant on the surface of a plate of single-crystal SiC (substrate).
Сущность метода CVD заключается в том, что потоком газа-носителя, в качестве которого обычно используется водород (реже-аргон), в ростовую ячейку, в которой установлена подложка, доставляются газы-источники кремния и углерода. В качестве кремниевого источника обычно используется моносилан (SiH4) или хлорсиланы (SiH3Cl или SiH2Cl2), в качестве углеродного источника - пропан (С3Н8) или этилен (С2Н4).The essence of the CVD method is that the carrier gas, which typically uses hydrogen (less commonly argon), flows into the growth cell in which the substrate is installed, the source gases of silicon and carbon are delivered. Monosilane (SiH 4 ) or chlorosilanes (SiH 3 Cl or SiH 2 Cl 2 ) is commonly used as the silicon source, propane (C 3 H 8 ) or ethylene (C 2 H 4 ) as the carbon source.
В горячей зоне ростовой ячейки происходит разложение газов-источников. Типичная температура при проведении высокотемпературного газофазного осаждения карбида кремния составляет 1500-1650°С.In the hot zone of the growth cell, the source gases decompose. A typical temperature when conducting high-temperature gas-phase deposition of silicon carbide is 1500-1650 ° C.
Продукты разложения источников адсорбируются на поверхности подложки и разлагаются на ней окончательно с образованием атомов кремния и углерода, которые встраиваются в кристаллическую структуру растущего слоя, обеспечивая тем самым рост эпитаксиальных структур.The decomposition products of the sources are adsorbed on the substrate surface and decompose on it finally with the formation of silicon and carbon atoms, which are embedded in the crystal structure of the growing layer, thereby ensuring the growth of epitaxial structures.
Для обеспечения требуемого уровня легирования в ростовую ячейку в процессе роста эпитаксиальной структуры подается газ-источник легирующей примеси, например азот, для легирования ЭС n-типа проводимости.To ensure the required level of doping in the growth cell in the process of growth of the epitaxial structure, a source gas of a doping impurity, for example nitrogen, is fed in order to dope the n-type ES.
В настоящее время применяется два механизма CVD эпитаксиального роста: ступенчатый (на подложках, у которых поверхность разориентирована по отношению к кристаллографической плоскости с индексами Миллера-Бравэ (1120)) и спиральный (на подложках, у которых поверхность ориентирована по кристаллографической плоскости с индексами Миллера-Бравэ (1120)).Currently, two mechanisms of CVD epitaxial growth are used: stepped (on substrates in which the surface is misoriented with respect to the crystallographic plane with Miller-Bravais indexes (1120)) and spiral (on substrates in which the surface is oriented along the crystallographic plane with Miller indices Bravais (1120)).
В процессе эпитаксии SiC методом CVD возникают эпитаксиальные макро- и нанодефекты.In the process of SiC epitaxy by the CVD method, epitaxial macro and nanodefects arise.
На Фиг. 1 приведен внешний вид основных эпитаксиальных макродефектов, наблюдаемых в 4H-SiC(0001) эпитаксиальных слоях (а- дефект в виде «моркови» (carrotdefect) и «ямки травления» (shallowpit), b- дефект в виде «треугольника» (triangulardefect), с- дефект типа «падающая частица» (down-fall).FIG. Figure 1 shows the appearance of the main epitaxial macrodefects observed in 4H-SiC (0001) epitaxial layers (a-defect in the form of "carrot" (carrotdefect) and "etching pits" (shallowpit), b- defect in the form of "triangle" (triangulardefect) c-defect of the type “falling particle” (down-fall).
Наиболее опасными нанодефектами для биполярных полупроводниковых приборов являются базальные дислокации (BPD).The most dangerous nanodefects for bipolar semiconductor devices are basal dislocations (BPD).
Они вызывают деградацию прямой и обратной ветви вольт-амперной характеристики (ВАХ) биполярных приборов на основе карбида кремния. Это выражается в увеличении прямого напряжения и токов утечки приборов при их работе.They cause the degradation of the direct and inverse branches of the current-voltage characteristic (VAC) of bipolar devices based on silicon carbide. This is reflected in an increase in the forward voltage and leakage currents of the instruments during their operation.
Это явление является губительным для надежности биполярных приборов, созданных на SiC.This phenomenon is detrimental to the reliability of bipolar devices created on SiC.
В настоящее время проблема с наличием базальных дислокаций в эпитаксиальных слоях карбида кремния является главной причиной, сдерживающей развитие биполярных приборов на основе карбида кремния. Для производства биполярных приборов величина плотности BPD не должна превышать 1 см-2.Currently, the problem with the presence of basal dislocations in the epitaxial layers of silicon carbide is the main reason hindering the development of bipolar devices based on silicon carbide. For the production of bipolar instruments, the density of BPD should not exceed 1 cm -2 .
Известен способ роста ЭС с малой плотностью базальных дислокаций [1], в котором для снижения плотности базальных дислокаций в эпитаксиальных структурах SiC рост ЭС осуществляют на подложках монокристаллического SiC, у которых поверхность подложки ориентирована по кристаллографической плоскости с индексами Миллера-Бравэ (1120). Данный способ достаточно прост, однако, в выращенных этим способом ЭС SiC возникает недопустимо большое количество эпитаксиальных макродефектов, а также они имеют недопустимо высокую шероховатость поверхности. Это делает данный способ неприемлемым для роста эпитаксиальных структур.A known method of growing ES with a low basal dislocation density [1], in which to reduce the density of basal dislocations in SiC epitaxial structures, ES is grown on monocrystalline SiC substrates in which the substrate surface is oriented along the crystallographic plane with Miller-Bravais indexes (1120). This method is rather simple, however, an unacceptably large number of epitaxial macrodefects arises in the SiC grown by this method, and they also have an unacceptably high surface roughness. This makes this method unacceptable for the growth of epitaxial structures.
Известен способ роста ЭС SiC с малой плотностью базальных дислокаций [2]. В этом способе для роста эпитаксиальной структуры используется подложка монокристаллического SiC4H- или 6Н-политипа, у которой поверхность разориентирована по отношению к кристаллографической плоскости с индексами Миллера-Бравэ (1120) более 0°, но не более 8°. До начала роста ЭС SiC поверхность подложки травится в водороде, силане или аргоне при температуре от 1450°С до 1800°С при давлении газа от 30 до 500 мбар. Время травления составляет не более 90 мин. Затем на травленной поверхности подложки растится буферный слой монокристаллического SiC толщиной от 0,5 до 30 мкм, легированный азотом (N+) или фосфором (Р+), на поверхности которого растится эпитаксиальный слой монокристаллического карбида кремния.The known method of growth of SiC ES with a low density of basal dislocations [2]. In this method, a single-crystal SiC4H or 6H polytype substrate is used to grow the epitaxial structure, in which the surface is disoriented with respect to the crystallographic plane with Miller-Bravais indexes (1120) more than 0 ° but not more than 8 °. Prior to the growth of SiC ES, the surface of the substrate is etched in hydrogen, silane or argon at a temperature of from 1450 ° C to 1800 ° C at a gas pressure of 30 to 500 mbar. Etching time is not more than 90 minutes. Then, a buffer layer of single crystal SiC 0.5 to 30 microns thick doped with nitrogen (N + ) or phosphorus (P + ) is grown on the etched surface of the substrate, on the surface of which an epitaxial layer of single crystal silicon carbide is grown.
Недостатком данного метода является то, что плотность эпитаксиальных дефектов, в выращенных таким способом ЭС, часто оказывается недопустимо высокой. Причиной этого является то, что величина концентрации легирующей примеси (NA) в буферном слое ЭС, создаваемой этим способом может быть более чем 5⋅1018 см-3. Как известно [3, 4] это может приводить к возникновению большего количества дислокаций и других дефектов кристаллической решетки SiC.The disadvantage of this method is that the density of epitaxial defects in ES grown in this way is often unacceptably high. The reason for this is that the concentration of the dopant (N A ) in the buffer layer of the ES created by this method can be more than 5 1810 18 cm -3 . As is known [3, 4], this can lead to the appearance of a larger number of dislocations and other defects of the SiC crystal lattice.
Предлагается способ роста эпитаксиальной структуры монокристаллического карбида кремния с малой плотностью эпитаксиальных дефектов устраняющий перечисленные выше недостатки. Способ заключается в том, что также как в известном способе для роста ЭС монокристаллического SiC используется подложка монокристаллического SiC, поверхность которой разориентирована относительно кристаллографической плоскости Миллера-Бравэ (1120) более чем на 0°, но не более чем на 8° (Фиг. 2). Поверхность подложки с одной стороны травится в водороде, силане или аргоне при температуре не менее 1450°С и не более 1800°С и давлении водорода не менее 30 мбар и не более 500 мбар в течение не более 90 минут, после чего на травленной поверхности подложки растится буферный слой монокристаллического SiC с толщиной не менее 0,5 мкм и не более 30 мкм, на поверхности которого растится эпитаксиальный слой монокристаллического SiC.A method for the growth of the epitaxial structure of single-crystal silicon carbide with a low density of epitaxial defects, which eliminates the above disadvantages, is proposed. The method consists in the fact that as in the known method for the growth of single crystal SiC single crystal, a single crystal SiC substrate is used, the surface of which is disoriented relative to the Miller-Bravais crystallographic plane (1120) by more than 0 ° but not more than 8 ° (Fig. 2 ). The surface of the substrate is etched on one side in hydrogen, silane or argon at a temperature of at least 1,450 ° C and at most 1,800 ° C and a hydrogen pressure of at least 30 mbar and at most 500 mbar for no more than 90 minutes, then on the etched surface of the substrate A single-crystal SiC buffer layer is grown with a thickness of not less than 0.5 μm and no more than 30 μm, on the surface of which an epitaxial layer of single-crystal SiC is grown.
Однако, в отличие от известного способа [2], при использовании предлагаемого способа в процессе роста буферного слоя осуществляется контроль за величиной отношения объема газа-источника легирующей примеси, поступающего в ростовую ячейку (Vлег) к общему объему газов поступающих в ростовую ячейку (Vобщ), в том числе: газа-носителя, газов-источников кремния, углерода и легирующей примеси. В соответствии с предлагаемым способом для обеспечения малой плотности эпитаксиальных дефектов в выращенном эпитаксиальном слое, в процессе роста буферного слоя величина этого отношения должна удовлетворять соотношениюHowever, in contrast to the known method [2], when using the proposed method in the growth process of the buffer layer, the ratio of the volume of the source gas of the dopant entering the growth cell (Vleg) to the total volume of gases entering the growth cell (V total) is monitored. , including: carrier gas, gas sources of silicon, carbon and dopant. In accordance with the proposed method to ensure low density of epitaxial defects in the grown epitaxial layer, in the process of growth of the buffer layer, the value of this ratio should satisfy the relation
где k - величина отношения, при котором концентрация легирующей примеси в выращенном буферном слое равна 5-1018 см-3.where k is the ratio in which the concentration of the dopant in the grown buffer layer is 5-10 18 cm -3 .
В [3, 4]представлена подробная информация о влиянии условий роста ЭС на их свойства, в частности, указано, что при высоких концентрациях легирующей примеси (≥5⋅1018 см-3) в кристаллической решетке SiC возникает много дефектов, вследствие чего в ЭС в процессе ее роста возникает значительное количество эпитаксиальных дефектов.In [3, 4], detailed information is presented on the effect of ES growth conditions on their properties, in particular, it is indicated that at high concentrations of dopant (≥5≥10 18 cm -3 ) many defects appear in the SiC crystal lattice, as a result An ES in the course of its growth produces a significant amount of epitaxial defects.
Величина концентрации легирующей примеси в эпитаксиальном слое пропорциональна величине отношения объема газа-источника легирующей примеси, поступающего в ростовую ячейку (Vлег) к общему объему газов поступающих в ростовую ячейку (Vобщ), в том числе: газа-носителя, газов-источников кремния, углерода и легирующей примеси, поэтому для обеспечения малой плотности эпитаксиальных дефектов в выращенном эпитаксиальном слое, в процессе роста буферного слоя, необходимо чтобы выполнялось соотношение (1).The concentration of the dopant in the epitaxial layer is proportional to the ratio of the volume of the source gas of the dopant entering the growth cell (Vleg) to the total volume of gases entering the growth cell (Vtotal), including carrier gas, silicon source gases, carbon and dopant, therefore, to ensure a low density of epitaxial defects in the grown epitaxial layer, during the growth of the buffer layer, it is necessary that relation (1) is fulfilled.
С целью проверки предлагаемого способа на установке VP508GFR (фирмы Aixtron) проводился рост ЭС монокристаллического карбида кремния.In order to test the proposed method, a single crystal silicon monocrystalline silicon was grown on the VP508GFR installation (Aixtron).
При выполнении этой работы были изготовлены пять опытных партий ЭС SiC в количестве по 5 штук в каждой.In carrying out this work, five experimental batches of ES SiC were manufactured in an amount of 5 pieces each.
В качестве подложки в них использовались одинаковые подложки с малой (≤1000 см-2) плотностью BPD типа W4NPE4C-B200 изготовленные компанией CreeInc. (США) n-типа проводимости 4-Н политипа диаметром 100,0 мм. Они имели разориентацию базовой плоскости относительно кристаллографической оси 4±0,5°. До начала роста ЭС поверхности всех подложек протравлены в водороде при температуре 1650°С и давлении 100 мБар в течение 15 минут. После этого на травленной поверхности для ЭС всех партий выращивались буферные слои толщиной 10 мкм. При их выращивании в реактор подавался газ носитель - водород (Н2) в объеме 60 л/мин, газ источник кремния - моносилан (SiH4) в объеме 150 мл/мин, газ источник углерода - пропан (С3Н8) в объеме 65 мл/мин. В качестве газа источника легирующей примеси использовался азот (N2). Величина его объема, подаваемого в реактор для партий 1-5, приведена в таблице 1. Затем на поверхности буферного слоя выращивался эпитаксиальный слой с концентрацией легирующей примеси 5⋅1015 см-3 толщиной 10 мкм.As the substrate, they used the same substrate with a low (≤1000 cm -2 ) density BPD of the type W4NPE4C-B200 manufactured by CreeInc. (USA) n-type conductivity 4-H polytype with a diameter of 100.0 mm. They had a disorientation of the base plane relative to the crystallographic axis 4 ± 0.5 °. Prior to the growth of the ES, the surfaces of all the substrates are etched in hydrogen at a temperature of 1650 ° C and a pressure of 100 mbar for 15 minutes. After that, buffer layers 10 μm thick were grown on the etched surface for the ES of all batches. When growing them, a carrier gas — hydrogen (H 2 ) in a volume of 60 l / min, a source gas of silicon — monosilane (SiH 4 ) in a volume of 150 ml / min; a gas source of carbon — propane (C 3 H 8 ) in a volume 65 ml / min. Nitrogen (N 2 ) was used as the source gas of the dopant. The magnitude of its volume supplied to the reactor for batches 1–5 is given in Table 1. Then an epitaxial layer with a doping concentration of 5⋅10 15 cm -3 with a thickness of 10 μm was grown on the surface of the buffer layer.
Навыращенных ЭС проводился контроль основных параметров: толщины, концентрации легирующей примеси, плотности эпитаксиальных дефектов.In the grown ES, the main parameters were monitored: thickness, concentration of dopant, density of epitaxial defects.
Контроль толщины выращенных буферного и эпитаксиального слоя проводился на установке ИК Фурье спектрометр Nicolet 6700.The thickness control of the grown buffer and epitaxial layers was carried out on a Nicolet 6700 Fourier FTIR spectrometer.
Контроль концентрации легирующей примеси в буферном и эпитаксиальном слоях проводился на установке ртутный зонд CVMap 92А.The concentration of the dopant in the buffer and epitaxial layers was monitored using a CVMap 92A mercury probe.
Контроль плотности эпитаксиальных макродефектов проводился с использованием оптического микроскопа Nikon LV100D.The density of epitaxial macrodefects was monitored using a Nikon LV100D optical microscope.
Все выше перечисленные виды контроля проводились на основе методов разработанных авторами [5].All of the above types of control were carried out on the basis of methods developed by the authors [5].
Контроль плотности BPD проводился с использованием оптического микроскопа Nikon LV100D с предварительным травлением поверхности эпитаксиального слоя в расплаве КОН при температуре 500°С в течении 20 мин.The BPD density was monitored using a Nikon LV100D optical microscope with preliminary etching of the surface of the epitaxial layer in the KOH melt at a temperature of 500 ° C for 20 minutes.
Результаты испытаний приведены в таблице 1.The test results are shown in table 1.
где, Nб - среднеарифметическое значение величины концентрации легирующей примеси в буферном слое ЭС для опытных партий;where, N b - the arithmetic mean value of the concentration of the dopant in the buffer layer of the ES for pilot batches;
NЭС - среднеарифметическое значение плотности эпитаксиальных дефектов для опытных партий.N ES - the arithmetic mean value of the density of epitaxial defects for experimental batches.
Из приведенных в таблице данных, следует, что при значениях Nб≤5⋅1018 см-3 (k=0,0092) величина NЭС имеет допустимые значения (≤1 см-2). При значениях Nб>5⋅1018 см-3 величина NЭС становится недопустимо высокой. Это свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого способа.From the data in the table, it follows that for values of N b ≤5⋅10 18 cm -3 (k = 0.0092) the value of N ES has valid values (≤1 cm -2 ). With values of N b > 5⋅10 18 cm -3, the value of N ES becomes unacceptably high. This indicates the high efficiency of the proposed method.
Список используемых источников:List of sources used:
1 N. Thierry-Jebali, J. Hassan, М. Lazar, D. Planson, E. Bano, etall. Observation of the generation of stacking faults and active degradation measurements off-axis and on-axis 4H-SiC PiN diodes// Applied Physics Letters, American Institute of Physics. -2012-P. 8.1 N. Thierry-Jebali, J. Hassan, M. Lazar, D. Planson, E. Bano, etall. 4H-SiC, PiN diodes, Observation of the Generation of Stacking Faults and Active Degradation Measurements Off-axis and On-Axis 4H-SiC; Applied Physics Letters, American Institute of Physics. -2012-p. eight.
2 Pat. US 20140190399. Reduction of basal plane dislocations in epitaxial SiC using an in-situ etch process/ Appl. No US 14/204.045. - 10.07.2014.2 Pat. US 20140190399. Reduction of basal plane dislocations in epitaxial SiC using an in situ etch process / Appl. No US 14/204.045 - 07/10/2014.
3 Kimoto T. Cooper J.A. Fundamentals of Silicon Carbide Technology: Growth, Characterization, Devices and Application// 2014.3 Kimoto T. Cooper J.A. Fundamentals of Silicon Carbide Technology: Growth, Characterization, Devices and Application // 2014.
4 La Via F. Silicon Carbide Epitaxy// CNR-IMM, Z.I. Strada VIII 5, 95121 Catania, Italy - 2012.4 La Via F. Silicon Carbide Epitaxy // CNR-IMM, Z.I. Strada VIII 5, 95121 Catania, Italy - 2012.
5 Geyfman E.M., Chibirkin V.V. Gartsev N.A., and at. Complex study of SiC epitaxial films / Silicon Carbide and Related Materials (2012), p. 593-596.5 Geyfman E.M., Chibirkin V.V. Gartsev N.A., and at. Complex study of SiC epitaxial films / Silicon Carbide and Related Materials (2012), p. 593-596.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108330A RU2691772C1 (en) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | Method for growth of epitaxial structure of monocrystalline silicon carbide with low density of epitaxial defects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108330A RU2691772C1 (en) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | Method for growth of epitaxial structure of monocrystalline silicon carbide with low density of epitaxial defects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691772C1 true RU2691772C1 (en) | 2019-06-18 |
Family
ID=66947563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108330A RU2691772C1 (en) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | Method for growth of epitaxial structure of monocrystalline silicon carbide with low density of epitaxial defects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691772C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112447498A (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | SiC epitaxial layer growth method and structure for reducing forward conduction SFs expansion of bipolar device and growth method gas supply pipeline |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1710604A1 (en) * | 1989-03-30 | 1992-02-07 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе | Method of epitaxial growing of single crystal layers of cubic sic |
| RU1632278C (en) * | 1989-07-10 | 1994-10-15 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Method for manufacturing light-emitting diode patterns |
| RU2162117C2 (en) * | 1999-01-21 | 2001-01-20 | Макаров Юрий Николаевич | Method of epitaxial growth of silicon carbide single crystals and reactor for its embodiment |
| CN103422164A (en) * | 2013-08-13 | 2013-12-04 | 西安电子科技大学 | Method for controlling N-type 4H-SiC homogenous epitaxial doping |
| US20140193965A1 (en) * | 2009-08-20 | 2014-07-10 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | REDUCTION OF BASAL PLANE DISLOCATIONS IN EPITAXIAL SiC USING AN IN-SITU ETCH PROCESS |
| US20140190399A1 (en) * | 2009-08-20 | 2014-07-10 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | REDUCTION OF BASAL PLANE DISLOCATIONS IN EPITAXIAL SiC USING AN IN-SITU ETCH PROCESS |
| CN107068762A (en) * | 2017-03-20 | 2017-08-18 | 西安电子科技大学 | The preparation method of 4H SiC metal semiconductor field effect transis with many depression cushions |
-
2018
- 2018-03-06 RU RU2018108330A patent/RU2691772C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1710604A1 (en) * | 1989-03-30 | 1992-02-07 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе | Method of epitaxial growing of single crystal layers of cubic sic |
| RU1632278C (en) * | 1989-07-10 | 1994-10-15 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Method for manufacturing light-emitting diode patterns |
| RU2162117C2 (en) * | 1999-01-21 | 2001-01-20 | Макаров Юрий Николаевич | Method of epitaxial growth of silicon carbide single crystals and reactor for its embodiment |
| US20140193965A1 (en) * | 2009-08-20 | 2014-07-10 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | REDUCTION OF BASAL PLANE DISLOCATIONS IN EPITAXIAL SiC USING AN IN-SITU ETCH PROCESS |
| US20140190399A1 (en) * | 2009-08-20 | 2014-07-10 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | REDUCTION OF BASAL PLANE DISLOCATIONS IN EPITAXIAL SiC USING AN IN-SITU ETCH PROCESS |
| CN103422164A (en) * | 2013-08-13 | 2013-12-04 | 西安电子科技大学 | Method for controlling N-type 4H-SiC homogenous epitaxial doping |
| CN107068762A (en) * | 2017-03-20 | 2017-08-18 | 西安电子科技大学 | The preparation method of 4H SiC metal semiconductor field effect transis with many depression cushions |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112447498A (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | SiC epitaxial layer growth method and structure for reducing forward conduction SFs expansion of bipolar device and growth method gas supply pipeline |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8492772B2 (en) | Homoepitaxial growth of SiC on low off-axis SiC wafers | |
| US4912063A (en) | Growth of beta-sic thin films and semiconductor devices fabricated thereon | |
| EP2700739B1 (en) | Process for producing an epitaxial silicon carbide single-crystal substrate | |
| KR20140124020A (en) | HIGH VOLTAGE POWER SEMICONDUCTOR DEVICES ON SiC | |
| Zhao | Surface defects in 4H-SiC homoepitaxial layers | |
| Long et al. | Structural defects in 3C–SiC grown on Si by supersonic jet epitaxy | |
| Mazzola et al. | Observation of the D‐center in 6 H‐SiC p‐n diodes grown by chemical vapor deposition | |
| US9758902B2 (en) | Method for producing 3C-SiC epitaxial layer, 3C-SiC epitaxial substrate, and semiconductor device | |
| Ji et al. | Low resistivity, thick heavily Al-doped 4H-SiC epilayers grown by hot-wall chemical vapor deposition | |
| RU2691772C1 (en) | Method for growth of epitaxial structure of monocrystalline silicon carbide with low density of epitaxial defects | |
| Abadier et al. | Glide of threading edge dislocations after basal plane dislocation conversion during 4H–SiC epitaxial growth | |
| US8119241B2 (en) | Method for manufacturing diamond monocrystal having a thin film, and diamond monocrystal having a thin film | |
| Zhao et al. | High quality 4H-SiC homo-epitaxial wafer using the optimal C/Si ratio | |
| JP3628079B2 (en) | Silicon carbide thin film manufacturing method, silicon carbide thin film, and laminated substrate | |
| Janzen et al. | SiC material for high-power applications | |
| Masumoto et al. | Growth of silicon carbide epitaxial layers on 150-mm-diameter wafers using a horizontal hot-wall chemical vapor deposition | |
| RU2716866C1 (en) | Method for growth of epitaxial layers of silicon carbide of p-type conductivity with low density of basal dislocations | |
| Spencer et al. | Substrate and epitaxial issues for SiC power devices | |
| KR102255421B1 (en) | Method for Evaluating Defect in Monoclinic Gallium Oxide | |
| Yan et al. | Improvement of fast homoepitaxial growth and defect reduction techniques of thick 4H-SiC epilayers | |
| Tallman et al. | Epitaxial Growth of Silicon on Hexagonal Silicon Carbide | |
| Niu et al. | Low Defect Thick Homoepitaxial Layers Grown on 4H-SiC Wafers for 6500 V JBS Devices | |
| US20220310795A1 (en) | Silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing same | |
| Sun et al. | 150 mm 4H-SiC epitaxial layer growth in a warm-wall planetary reactor | |
| Missous | Optical and electrical properties of In/sub. 48/(Al/sub x/Ga/sub (1-x)/)/sub. 52/P grown by solid source MBE using a GaP decomposition source |