Емкостная спектроскопия карбида кремния

• Автор: Лебедев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 307 с. : ил.

Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ б
ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. История развития технологии получения карбида кремния и приборов на его основе
1.2. Политипизм и зонная структура карбида кремния
1.3. Карбид кремния как материал для полупроводниковой электроники. 3
1.4. Мелкие и глубокие уровни в 6Н и 4Н 0
1.5. Глубокие центры и рекомбинационные процессы в карбиде кремния
1.6. Заключение к Главе 1 4
ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАВШИХСЯ В РАБОТЕ РОСТОВЫХ МЕТОДОВ
2.1. Рентгено-диффракционный анализ использовавшихся подложек
2.2. Получение эпитаксиальных слоев БЮ методом сублимации в открытой

ростовой системе.
2.3. Получение эпитаксиальных слоев 5 КЗ методом газофазовой эпитаксии (СУЕ>)
2.4. Заключение к Главе 2. '

ГЛАВА 3 . ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИОДОВ ШОТГКИ И Р-Н ПЕРЕХОДОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ
3.1 Параметры исследовавшихся в работе диодов Шоттки
3.2 Краткая характеристика исследовавшихся в работе р-п структур
3.3 Исследование р-п структур полученных ионной имплантацией А1
3.4 Исследования р-п структур полученных сублимационной эпитаксией и бесконтейнерной жидкостной эпитаксией

3.5 Получение и исследование эпитаксиально-диффузионных 6H-SiC р-п структур
3.6 Диоды на основе бН-SiC, полученные совмещением газофазной и сублимационной эпитаксии
3.7 Исследование гетероэпитаксиальных структур ЗС (р) - 6Н(п)
3.8 Корпусирование полученных диодных структур
3.9 Заключение к главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
ЗАТВОРОМ В ВИДЕ ДИОДА ШОТТКИ НА ОСНОВЕ бН-SiC. ИЗ
4.1. Постановка задачи
4.2. Технология формирования MESFET
4.3. Параметры полученных транзисторов
4.4. Исследование температурных зависимостей параметров полученных транзисторов
4.5. Заключение к Главе
ГЛАВА 5. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ЕМКОСТНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ:
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, НОВЫЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
5.1. Физические основы емкостной спектроскопии
5.2. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней
5.3. Блок схема установки
5.4. Влияние последовательного сопротивления диода на нестационарные емкостные измерения параметров глубоких уровней
5.5. Метод определения профиля залегания ГЦ, перезаряжающихся при инжекции неосновных носителей заряда
5.6. Измерение диффузионных длин неосновных носителей тока методом нестационарной емкостной спектроскопии

5.7. Методы измерения концентрации инжектированных носителей, коэффициента инжекции р-n перехода и сечений захвата на ГЦ носителей заряда обоих типов.
5.8. Заключение к Главе 5.
ГЛАВА б. ПАРАМЕТРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ ОБНАРУЖЕННЫХ В 6Н И
4Н SiC ГЛУБОКИХ ЦЕНТРОВ.
6.1. Исследование параметов основных донорных и акцепторных уровней в SiC.
6.2. Исследование глубоких центров верхней половине запрещенной зоны п-базы диодных структур на основе 6H-SiC.
6.3. Исследование ГЦ в нижней половине запрещенной зоны n-базы р-п структуры на основе 6Н и 4Н SiC.
6.4. Компенсация базовых слоев n-типа проводимости ГЦ акцепторной природы.
6.5. Заключение к Главе 6.
ГЛАВА 7. ГЛУБОКИЕ ЦЕНТРЫ И ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ В
6Н И 4H-SiC.
7.1. Связь характеристики и электролюминесценции с параметрами ГЦ в случае излучательного перехода: зона проводимости - глубокий акцептор.
7.2. Связь “борной” электролюминесценции и D-цеитров в 6Н и 4H-SiC.
7.3. Связь характеристик электролюминесценции с параметрами ГЦ в случае донорно-акцепторной излучательной рекомбинации.
7.4. Связь “дефектной” электролюминесценции в 6Н и 4H-SiC с глубокими центрами.
7.5. Электролюминесценция 6H-SiC р-n структур, легированных алюминием.
7.6. Электролюминесценция 6Н и 4Н SiC р-n структур при наличии нескольких каналов для излучательной рекомбинации.

Другие типы примесных центров в SiC.
Бериллий. При исследовании SiC <Ве> [127] было обнаружено, что это амфотерная примесь в SiC. В кристаллах 6Н SiC пир типа проводимости наблюдалась фотолюминесценция (ФЛ) с максимумом в красной области спектра 1,85 - 2.1 эВ (293 К) [128]. С уменьшением температуры в спектре ФЛ образцов p-типа разгоралась полоса с максимумом ~ 2.4 эВ. В целом бериллий не использовался при создании приборных структур на основе SiC . Лишь в последнее время было показано, что с помощью имплантации ионов Be можно получать эпитаксиальные слои 6Н SiC p-типа проводимости и формировать на их основе р-п структуры [ 129]. Исследование ЭПР спектров акцепторного уровня Be были представлены в работах [130,131].Отмечалось сходство структуры данного центра и центра мелкого бора.
После имплантации ионов Магния наблюдалось (DLTS) образование двух новых уровней в п-бН SiC ( Ес - 0,49 и Ес - 0.45 эВ) [132]. Отжиг до температур ~ 1600 °С приводил к увеличению концентрации данных глубоких центров.
Скандий. В работе [133] при DLTS -исследованиях SiC был обнаружен глубокий центр с энергией Ev + (0,52 ч- 0,55) эВ, для которого положение DLTS-пика сильно ависило от напряженности электрического поля Е в слое объемного заряда [ Е = [(1 - 2,6)105 В/см]. Автор работы [133] объясняли это наличием эффекта Пула-Френкеля, а обнаруженный глубокий центр приписывали Sc. Известно также, что образцы SiC обладают фотолюминесценцией с максимумом в желто-зеленой области спектра (политип 6Н) [134] При легировании SiC скандием возможно получение pin структур с высокоомной р -областью [135].
Титан. Ti и V являются одними из наиболее подробно исследоваными примесями в SiC среди примесей других переходных металлов. С одной стороны это объясняется тем, что данные металлы являются характерными