Способ создания диодного источника света на карбиде кремния Советский патент 1976 года по МПК H05B33/10 

Способ относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, а именно полупроводниковых источников света. Известен способ создания диодного источника света с желтым излучением путем совместной либо раздельной диффузии алюминия и бора из газовой фазы при температуре порядка 1900-2200°С в инертной атмосфере в монокристаллы карбида кремния п-типа с суммарной концентрацией компенсирующих побочных примесей не менее см и плотностью дислокаций 10 -10 см. Недостатком этого способа является отпосительпо небольшая яркость излучения 30- 100 нит при плотности тока 0,5 а/см, вероятно, вследствие значительной роли безизлучательных актов рекомбинации носителей заряда с участием атомов побочной примеси. Целью изобретения является резкое и воспроизводимое увеличение яркости излучения источников света и повышение их однородности но основным параметрам и, как следствие, весьма существенное повышение процента выхода горных источников света. Поставленная цель осуществляется в результате раздельной диффузии алюминия и бора из газовой фазы в монокристаллы карбида кремния с суммарной концентрацией побочных компенсирующих примесных центров (акцепторов), не превышающей 5-10 см, и плотностью дислокаций менее 10 см. Пример 1. Раздельная диффузия из газовой фазы первоначально алюминия (2150°С; 2,5 час), а затем бора (1930°С; 3 мин) в атмосфере аргона при давлении его 2 атм. Окись диспрозия в количестве 0,3 г добавлялась к алюминию при первой стадии раздельной диффузии алюминия. Концентрация нескомпенсированных атомов азота (Nd-Na) в исходных кристаллах составляла (1,2-2,5)-10 см, а суммарная концентрация побочных примесей 4, см. Плотность дислокаций была близка к нулю. После проведения диффузии 99% кристаллов обнаруживали однородную и весьма яркую фотолюминесценцию, не менее чем в 2-3 раза превышающую яркость фотолюминесценции, получаемой обычно на стандартных кристаллах с относительно высокой суммарной концеитрацней побочных компенсирующих примесных центров (акцепторов) и плотностью дислокаций, причем у последних кристаллов процент выхода годных по фотолюминесценции пластин в среднем составляет 50-65%. Омические контакты к диффузионным р-п переходам создавались напылепием в вакууме двухслойных покрытий Ti-Ni и А1-Ni соответственно к диффузионному слою и к исходному кристаллу п--SiC. Температура напыления алюминия и титана 650С, а никеля 300°С. После резки диффузионных кристаллов с контактами на квадраты 1,5X1,5 мм 96% приборов имели однородную электролюминесценцию, яркость которой составляла 150- 300 вит при плотности тока 0,45 а/см (ток 10 ма) и 250-600 нит При плотности тока 0,9 а/ом (ток 20 ма). Необходимо также подчеркнуть, -что на стандартных кристаллах процент выхода годных по электролюминесценции Приборов составляет в среднем 70%, а разброс приборов по яркости излучения и прямол1у падению напряжения не менее, чем 1,5-2 раза выше в сравнении с приборами, изготовленными .по предложеняому способу. Пример 2. Раздельная диффузия из газовой фазы первоначально алюминия (2200°С; 6 час), а затем бора (1920°С; 4 мин) в атмосфере аргона при давлении его 2 атм. Моноокись кремния в количестве 0,5 г добавляется к алюминию при первой стадии раздельной диффузии - диффузии алюминия. Концентрация нескомпенсированных атомов азота (Nd-iNa) в исходных кристаллах составляла 2-3, см, а суммарная концентрация побочных примесей см. Плотность дислокаций была . Яркость излучения изготовленных светодиодов составляла 120-320 нит при плотности тока 0,45 а/см (ток 10 ма) и 200-600 нит при плотности тока 0,9 а/см (ток 20 ма). Процент выхода годных по фотолюминесценции (после диффузии) кристаллов составлял 99%, а процент выхода годных по электролюминесценции светодиодов 91,5%. Пример 3. Раздельная диффузия из газовой фазы первоначально алюминия (2150°С, 2 час), а затем бора (1910°С, 2 мин) в атмосфере аргона при давлении его 2 атм. Моноокись кремния и окись диспрозия в количестве соответственно 0,7 г и 0,2 г добавляется к алюминию (при первой стадии раздельной диффузии - диффузии алюминия), а та;кже в мелкокристаллическую карбидокремниевую засыпку, окружающую кристаллы карбида кремния, подвергаемые диффузии. Концентрация нескомпенсированиых .атомов азота (Nd-Na) в исходных кристаллах составляла (0,6-1,5) см а суммарная концентрация побочных примесей 5-10 см. Плотность дислокаций была близка к нулю. Яркость излучения полученных светодиодов составила 100-300 нит и 180-600 нит при плотности тока соответственно 0,45 а/см и 0,9 а/см Процент выхода годных по фотолюминесценции кристаллов составлял 97%, а процент выхода годных по электролюминесценции светодиодов 94,5%. Формула изобретения Способ создания диодного источника света на карбиде кремния п-типа путем раздельной диффузии алюминия и бора из газовой фазы при 1900-2200°С в инертной атмосфере с примесью редких земель и кислорода, отличающийся тем, что, с целью резкого и воспроизводимого увеличения яркости излучения источников света, повышения их однородности по основным параметрам и снижения брака при изготовлении, указанную диффузию в монокристалл карбида кремния производят с суммарной концентрацией побочных компенсирующих примесных центров (акцепторов), не правышающей 5-10 ом, и плотность о дислокаций, не превышающей 10 см.