Способ определения скорости роста эпитаксиального слоя S @ С Советский патент 1990 года по МПК C30B19/10 C30B29/36 

Изобретение относится .к полупроводниковой технологии, в частности к области изучения процессов роста эпитаксиальных слоев карбида кремния, и может быть использовано для изучения механизма образования дефектов в эпитаксиальных слоях.

Цель изобретения - повышение точности определения скорости роста.

Пример 1. Проводят выращивание эпитаксиального слоя SIC методом бесконтейнерной жидкостной эпитаксии из раствора-расплава Si-C. Перед эпитаксией реакционную камеру откачивают до д авле- ния Ю мм рт.ст., а затем заполняют очищенным гелием до давления 760 мм рт.ст.

Подложками служат монокристаллы 6H-SiC с ориентацией базовых плоскостей 001 п-типа проводимости, Масса кремния, используемого в качестве растворителя, составляет 20 г. Температура насыщения расплава кремния углеродом Тн 1620°С. Время насыщения 30 мин.

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

Через 5 мин после начала охлаждения (момент времени ti) в раствор-расплав вводят алюминий в количестве Ni 0,22r (1,1 мас.%). В этот момент температура составляла 1600°С.

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

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

Остатки застывшего кремния удаляют с образцов травлением в смеси кислот (HF +

ся ю о 4

00

«

HNOa). Затем перпендикулярно плоскости перехода слой - подложка изготавливают шлифы. Шлифы изготавливают механической шлифовкой и полировкой на алмазных ластах. Финишную полировку проводят 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 слоя - зеленый,

На фоне зеленЪй катодолюминесценции от эпитаксиального слоя наблюдают две полости, обладающие голубой люминесценцией, характерной для эпитаксиальных слоев SiC - 6Н, легированных алюминием-. Расстояние между этими полосками составляет 9 мкм. Зная фиксированный интервал времени (2 мин) и толщину слоя, выросшего за это время (9 мкм), определяют локальную скорость роста Vpn 4,5 мкм/мин.

Общая толщина эпитаксиального слоя 42 мкм. Средняя скорость роста Vp, определяемая по известному способу, составляет 2,5 мкм/мин.

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

...лл о/ S

мае. /О).

Образец обрабатывают аналогично образцу, выращенному по примеру 1.

Изучают распределение алюминия по толщине эпитаксиального слоя методом рентгеновского микроструктурного анализа, обнаружив, что существуют две области эпитаксиального слоя, легированные алюминием. Расстояние между областями составляет 1 мкм. Зная интервал времени (2,5 мин) и толщину слоя, выросшего за это время (1 мкм), рассчитывают локальную скорость роста Урл 0,4 мкм/мин.

Общая толщина эпитаксиального слоя составляет 56 мкм. Время роста всего эпитаксиального слоя 14 мин. Таким образом, средняя скорость роста Vp, рассчитанная по известному способу,составляет 4,О мкм/мин.

Режимы проведения экспериментов и

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

Способ обеспечивает возможность локального определения скорости роста, поскольку измеряется толщина эпитаксиального слоя, выращенного между моментами введения примеси алюминия, а не всего эпитаксиальногослоя.

Момент введения примеси алюминия можно выбрать в любой произвольный момент процесса выращивания. Причем концентрация алюминия такова, что с одной

стороны местоположение прослойки можно точно измерить, а с другой - скорость роста эпитаксиального слоя не изменяется. Кроме того, в предлагаемых концентрациях алюминий испаряется из расплава за время менее 2 мин. что позволяет измерять расстояние между прослойками эпитаксиального слоя, легированными алюминием.

Предлагаемый способ повышает точ- ность определения скорости роста эпитаксиального слоя карбида кремния в 2-10 раз за счет возможности локального измерения 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.

Формула изобретения

Способ определения скорости роста эпитаксиального слоя SiC, выращенного на подложке из раствора-расплава Si-C за определенный промежуток времени, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности определения, при выращивании в раствор-расплав в произвольный момент времени вводят алюминий в количестве 0,6- 1,1 мас.%, через 2-3 мин повторно вводят алюминий в количестве 0,6-1,1 мас.% и скорость роста определяют по толщине слоя, выросшего за период между моментами введения алюминия.

Изобретение относится к области полупроводниковой технологии и может быть использовано для изучения процесса роста эпитаксиальных слоев. Цель изобретения - повышение точности определения скорости роста. Способ включает определение скорости роста эпитаксиального слоя SIC, выращенного на подложке из раствора-расплава SIC за фиксированный промежуток времени. При выращивании слоя в раствор-расплав вводят в произвольный момент времени алюминий в количестве (0,6-1,1) мас.%, а затем через 2-3 мин повторно вводят алюминий в количестве (0,6-1,1) мас.%. Скорость роста определяют по толщине слоя, выросшего за период между моментами введения алюминия. Точность определения скорости роста повышается за счет возможности ее локального измерения. 1 табл.