SU1590484A1 - Способ определени скорости роста эпитаксиального сло S @ С - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области полупроводниковой технологии и может быть использовано дл  изучени  процесса роста эпитаксиальных слоев. Цель изобретени  - повышение точности определени  скорости роста. Способ включает определение скорости роста эпитаксиального сло  SIC, выращенного на подложке из раствора-расплава SIC за фиксированный промежуток времени. При выращивании сло  в раствор-расплав ввод т в произвольный момент времени алюминий в количестве (0,6-1,1) мас.%, а затем через 2-3 мин повторно ввод т алюминий в количестве (0,6-1,1) мас.%. Скорость роста определ ют по толщине сло , выросшего за период между моментами введени  алюмини . Точность определени  скорости роста повышаетс  за счет возможности ее локального измерени . 1 табл.

Description

Изобретение относитс  .к полупроводниковой технологии, в частности к области изучени  процессов роста эпитаксиальных слоев карбида кремни , и может быть использовано дл  изучени  механизма образовани  дефектов в эпитаксиальных сло х.

Цель изобретени  - повышение точности определени  скорости роста.

Пример 1. Провод т выращивание эпитаксиального сло  SIC методом бесконтейнерной жидкостной эпитаксии из раствора-расплава Si-C. Перед эпитаксией реакционную камеру откачивают до д авле- ни  Ю мм рт.ст., а затем заполн ют очищенным гелием до давлени  760 мм рт.ст.

Подложками служат монокристаллы 6H-SiC с ориентацией базовых плоскостей 001 п-типа проводимости, Масса кремни , используемого в качестве растворител , составл ет 20 г. Температура насыщени  расплава кремни  углеродом Тн 1620°С. Врем  насыщени  30 мин.

Эпитаксиальный слой наращивают путем охлаждени  раствора-расплава со скоростью Voxn 3°С/мин. Интервал охлаждени  50°С.

Через 5 мин после начала охлаждени  (момент времени ti) в раствор-расплав ввод т алюминий в количестве Ni 0,22r (1,1 мас.%). В этот момент температура составл ла 1600°С.

Через 2 мин (в момент t2) в раствор-расплав повторно ввод т алюминий в количестве N2 0,12 г (0,6 мас.%). Температура расплава составл ет 1590°С.

При температуре Тк 1570°С охлаждение прекращают и образцы извлекают из раствора-расплава. Общее врем  роста tpoci составл ет 17 мин.

Остатки застывшего кремни  удал ют с образцов травлением в смеси кислот (HF +

с  ю о 4

00

«

HNOa). Затем перпендикул рно плоскости перехода слой - подложка изготавливают шлифы. Шлифы изготавливают механической шлифовкой и полировкой на алмазных ластах. Финишную полировку провод т на пасте с величиной зерна не более 1 мкм.

При изученной шлифа в оптическом микроскопе при электронном возбуждении образца наблюдают катодолюминесценцию. Цвет катодолюминесценции эпитаксиаль- ного сло  - зеленый,

На фоне зеленЪй катодолюминесценции от эпитаксиального сло  наблюдают две полости, обладающие голубой люминесценцией , характерной дл  эпитаксиальных слоев SiC - 6Н, легированных алюминием-. Рассто ние между этими полосками составл ет 9 мкм. Зна  фиксированный интервал времени (2 мин) и толщину сло , выросшего за это врем  (9 мкм), определ ют локальную скорость роста Vpn 4,5 мкм/мин.

Обща  толщина эпитаксиального сло  42 мкм. Средн   скорость роста Vp, определ ема  по известному способу, составл ет 2,5 мкм/мин.

Пример 2. Эпитаксиальный слой выращен аналогично примеру 1, но рост провод т в диапазоне температур 1640- 1570°С. Интервал охлаждени  70°С. Скорость охлаждени  5°С/мин. Врем  охлаждени  30 мин. Врем  ti 9 мин, t2 11,5 мин. t2 - ti 2,5 мин В момент времени ti через 9 мин после начала охлаждени  в расплав ввод т алюминий в количестве Ni 0,12 г (0,6 мас.7о). Через 2,5 мин в момент t2 повторно в расплав ввод т алюминий в количестве N2 0,22 г (1,1

...лл о/ S

мае. /О).

Образец обрабатывают аналогично образцу , выращенному по примеру 1.

Изучают распределение алюмини  по толщине эпитаксиального сло  методом рентгеновского микроструктурного анализа , обнаружив, что существуют две области эпитаксиального сло , легированные алюминием . Рассто ние между област ми составл ет 1 мкм. Зна  интервал времени (2,5 мин) и толщину сло , выросшего за это врем  (1 мкм), рассчитывают локальную скорость роста Урл 0,4 мкм/мин.

Обща  толщина эпитаксиального сло  составл ет 56 мкм. Врем  роста всего эпитаксиального сло  14 мин. Таким образом, средн   скорость роста Vp, рассчитанна  по известному способу,составл ет 4,О мкм/мин.

Режимы проведени  экспериментов и

результаты сведены в таблицу, причем примеры 1-3 провод т; по предлагаемому способу , а примеры 4-5 - в режимах, отличных от предлагаемых,

Способ обеспечивает возможность локального определени  скорости роста, поскольку измер етс  толщина эпитаксиального сло , выращенного между моментами введени  примеси алюмини , а не всего эпитаксиальногосло .

Момент введени  примеси алюмини  можно выбрать в любой произвольный момент процесса выращивани . Причем концентраци  алюмини  такова, что с одной

стороны местоположение прослойки можно точно измерить, а с другой - скорость роста эпитаксиального сло  не измен етс . Кроме того, в предлагаемых концентраци х алюминий испар етс  из расплава за врем  менее 2 мин. что позвол ет измер ть рассто ние между прослойками эпитаксиального сло , легированными алюминием.

Предлагаемый способ повышает точ- ность определени  скорости роста эпитаксиального сло  карбида кремни  в 2-10 раз за счет возможности локального измерени  этой скорости. Кроме того, возможно определение скорости роста отдельных участков многослойных карбид-кремниевых р-пструктур , например скорость роста каждого из слоев р п-р-п-транзисторных структур.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  скорости роста эпитаксиального сло  SiC, выращенного на подложке из раствора-расплава Si-C за определенный промежуток времени, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   точности определени , при выращивании в раствор-расплав в произвольный момент времени ввод т алюминий в количестве 0,6- 1,1 мас.%, через 2-3 мин повторно ввод т алюминий в количестве 0,6-1,1 мас.% и скорость роста определ ют по толщине сло , выросшего за период между моментами введени  алюмини .