ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln

Классы МПК:C30B23/02 выращивание эпитаксиальных слоев
C30B29/10 неорганические соединения или композиции
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Дагестанский государственный университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-03-31
публикация патента:

Изобретение относится к области технологии получения полупроводниковых тонких пленок многокомпонентных твердых растворов. Сущность изобретения: Способ получения эпитаксиальных слоев твердого раствора карбида кремния с нитридом алюминия SiC-AlN, включает осаждение твердого раствора на монокристаллическую подложку SiC-6Н при температуре 1000°С магнетронным ионно-плазменным распылением, осуществляемым из одной мишени поликристаллического твердого раствора SiC-AlN, изготовленной путем горячего прессования смеси порошков SiC и AlN. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии получения слоев, в улучшении их однородности и уменьшении энергетических затрат. 3 ил. способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636

(56) (продолжение):

CLASS="b560m"образования твердых растворов на основе карбида кремния. Ж. "Неорганические материалы". Т.22, №11, 1986, с.1839-1841.

Рисунки к патенту РФ 2260636

способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636 способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636 способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636

Изобретение относится к области технологии получения полупроводниковых тонких пленок многокомпонентных твердых растворов, а точнее к технологии получения монокристаллических эпитаксиальных слоев широкозонного твердого раствора карбида кремния с нитридом алюминия SiC-AlN. Изобретение может быть использовано:

1. В электронной промышленности для получения полупроводникового материала - твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x для создания на его основе приборов твердотельной силовой- и оптоэлектроники.

2. Для получения буферных слоев (SiC)1-x(AlN) x при выращивании кристаллов нитрида алюминия (AlN) на подложках карбида кремния (SiC).

Известно, что в настоящее время основным способом получения монокристаллического твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x является метод сублимационной эпитаксии [1].

Суть данного способа заключается в том, что сублимацию ведут из источников, в качестве которых используются смеси порошков SiC и AlN или спеки с различным содержанием AlN. Перенос паров источника к подложке осуществляется за счет градиента температуры между источником и подложкой. В качестве подложек применяют монокристаллические пластины SiC.

Основными недостатками данного метода являются:

1. Высокие температуры выращивания (2000-2400°С).

2. Плохая воспроизводимость состава и совершенства эпитаксиальных слоев.

3. Невозможность контролирования и управления толщины растущих слоев.

4. Невозможность получения многослойных структур с резкими гетерограницами из-за перекрестной диффузии между подложкой и эпитаксиальным слоем при высоких температурах роста.

Известно также, что для получения твердых растворов (SiC)1-x(AlN) x применяется метод жидкофазной эпитаксии на подложках SiC из раствора Al в расплаве Si, обогащенной углеродом С со стенок графитового тигля. Процесс проводится в среде азота N 2 [2].

Данный метод имеет недостатки, характерные для всех жидкофазных методов, а именно:

1. Загрязнение выращиваемых слоев нестеохимическим углеродом при растворении тигля из-за агрессивности расплава Si.

2. Нетехнологичность процесса, заключающаяся в необходимости применения различных травителей для очистки подложки с эпитаксиальным слоем от остатков расплава, а также быстрое изнашивание тиглей.

3. Сложность контролирования состава и толщины растущих слоев.

4. Невозможность получения многослойных структур.

Кроме этого, при выращивании твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x методом

ЖФЭ пока не удается получить эпитаксиальные слои с компонентой х более 0,4.

Из известных способов выращивания эпитаксиальных слоев твердого раствора карбида кремния с нитридом алюминия наиболее близким по технической сущности является способ выращивания тонких пленок (SiC)1-x(AlN)x на подложках SiC магнетронным ионно-плазменным распылением из двух источников [3].

Этот способ выращивания включает осаждение тонкой пленки твердого раствора на подложку SiC политипа 6Н при температуре ˜1000°С путем одновременного ионно-плазменного магнетронного распыления двух мишеней (поликристаллического SiC и алюминия) в среде азота. Составом эпитаксиальных слоев управляют путем варьирования разрядных токов и давления азота.

Недостаток данного способа выращивания заключается в том, что применяются две магнетронные системы для независимого распыления двух мишеней - из поликристаллического карбида кремния и из чистого алюминия, что усложняет конструкцию технологической установки, увеличивает энергетические затраты.

Другим недостатком является то, что магнетронное распыление из 2-х независимых источников не обеспечивает гомогенное перемешивание распыляемых материалов в широком диапазоне концентраций.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа получения эпитаксиальных слоев твердого раствора SiC-AlN.

Технический результат заключается в упрощении технологии получения, в улучшении однородности пленок и уменьшении энергетических затрат. Технический результат достигается ионно-плазменным магнетронным распылением поликристаллического твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x в атмосфере аргона.

Сущность изобретения.

Способ получения эпитаксиальных слоев твердого раствора карбида кремния с нитридом алюминия SiC-AlN, содержащий осаждение твердого раствора на монокристаллическую подложку SiC-6Н при температуре 1000°С магнетронным ионно-плазменным распылением, отличающийся тем, что распыление осуществляют из одной мишени поликристаллического твердого раствора SiC-AlN, изготовленной путем горячего прессования смеси порошков SiC и AlN.

Пример конкретного выполнения.

Способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов SiC-AlN состоит из следующих операций, выполняемых последовательно:

1. Загрузка рабочей камеры

а) подготовка подложки, которая представляет собой пластину монокристаллического 6H-SiC ориентации (0001). (Травление в КОН при 500°С в течение 10 минут, кипячение в дистиллированной воде 2 раза, промывка в деионизированной воде).

б) Установка подложки (13) в графитовый нагреватель (11).

в) Установка мишени (12) - диска поликристаллического твердого раствора SiC-AlN (с известным составом), диаметром 8 см и толщиной 0,3 см на охлаждаемый магнетрон.

2. Откачка воздуха из рабочей камеры 2-ступенчатой вакуумной системой до 10-6 мм рт.ст.

3. Включение питания нагревателя подложки (11) и доведение температуры подложки до 1000°С.

4. Включение системы дозированного напуска аргона и доведение давления Ar в камере до 0,6·10-3 -1·10-3 мм рт.ст.

5. Включение охлаждения и электропитания магнетрона и получение разрядного тока плотностью 1-5 мА/см2 при напряжении между анодом и катодом ˜600 В.

6. Через 10 минут после начала процесса распыления мишени открывают заслонку (10) и осуществляется осаждение на подложку в течение 1-3 часов.

7. При достижении требуемой толщины эпитаксиального слоя разрядный ток магнетрона выключают, а подложку охлаждают до комнатной температуры в течение 30 минут.

На фиг.1 приведена структурная схема магнетронной распылительной системы для получения тонких пленок SiC-AlN, где 1 -плита установки, 2 - магнитопровод, 3 - кольцевые ферритовые магниты, 4 - крышка из латуни, 5 - уплотнение из фторопласта, 6 - изолирующая шайба, 7 - металлическая шайба, 8 - гайка, 9 - трубки ввода и вывода воды для охлаждения магнетрона, 10 - заслонка, 11- графитовый нагреватель для подложки, 12 - мишень, 13 - подложка, 14 - магнитные силовые линии, 15 - поток распыляемого вещества.

С помощью рентгенодифракционного анализа и электронной микроскопии установлено, что полученные пленки являются монокристаллическими и обладают кристаллической структурой вюрцита (2Н). Включений второй фазы не обнаружено.

На фиг.2 представлены рентгеновские дифрактограммы, полученные как от подложки 6Н-SiC (1), так и от пленки твердого раствора (SiC)0,7(AlN)0,3 (2).

Об образовании твердого раствора можно судить по смещению дифракционных максимумов от пленки относительно максимумов от подложки.

На фиг.3 приведены рентгеновские кривые качания твердого раствора (SiC)0,7(AlN)0,3 (1) и подложки SiC (2).

Структурное совершенство пленок SiC-AlN, оцененное по величине полуширины дифракционных максимумов, а также по кривым качания, сравнимо с совершенством подложек SiC.

Полученные пленки SiC-AlN обладают эффективной фотолюминесценцией при комнатной температуре, что также подтверждает высокое структурное совершенство. Спектры фотолюминесценции пленок SiC AlN состоят из широких двух полос. Коротковолновая полоса излучения более интенсивная и максимум расположен при энергии квантов 3,3-3,6 эВ.

Таким образом, нами разработан новый способ получения эпитаксиальных слоев твердого раствора SiC-AlN, позволяющий упростить технологию получения, улучшить качество пленок и уменьшить энергетические затраты.

Литература

1. Патент №1297523 на изобретение: «Способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов (SiC)1-x (AlN)x» Авторы: Нурмагомедов Ш.А., Сафаралиев Г.К., Таиров Ю.М., Цветков В.Ф.

2. Дмитриев В.А., Елфимов Л.Б., Линьков И.Ю., Морозенко Я.В., Никитина И.П., Челноков В.Е., Черенков А.Е., Чернов М.А. Твердые растворы SiC-AlN, выращенные методом бестигельной жидкофазной эпитаксии//Письма ЖТФ. Т. 1.7. вып.6. 1991. С.50-53.

3. Sukkaneste Tungasmita, Р.О. способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636 . Persson, Т. способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636 L. Hultman, J. Birch в докладе научной конференции MSF способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln, патент № 2260636Silicon Carbide and Related Materials" 2001, P.1481 (www.scientific.net).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения эпитаксиальных слоев твердого раствора карбида кремния с нитридом алюминия SiC-AlN, содержащий осаждение твердого раствора на монокристаллическую подложку SiC-6Н при температуре 1000°С магнетронным ионно-плазменным распылением, отличающийся тем, что распыление осуществляют из одной мишени поликристаллического твердого раствора SiC-AlN, изготовленной путем горячего прессования смеси порошков SiC и AlN.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2260636

patent-2260636.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C30B23/02 выращивание эпитаксиальных слоев

Патенты РФ в классе C30B23/02:
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
способ получения оптических поликристаллических материалов на основе селенида цинка -  патент 2516557 (20.05.2014)
способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма -  патент 2507317 (20.02.2014)
композиционный оптический материал и способ его получения -  патент 2485220 (20.06.2013)
способ получения эпитаксиальных пленок твердого раствора (sic)1-x(aln)x -  патент 2482229 (20.05.2013)
тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе -  патент 2425914 (10.08.2011)
способ получения на подложке кальций-фосфатного покрытия -  патент 2372101 (10.11.2009)
способ получения эпитаксиальных пленок растворов (sic) 1-x(aln)x -  патент 2333300 (10.09.2008)
способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, светоизлучающее устройство на основе ga2o 3 и способ его изготовления -  патент 2313623 (27.12.2007)
буля нитрида элемента iii-v групп для подложек и способ ее изготовления и применения -  патент 2272090 (20.03.2006)

Класс C30B29/10 неорганические соединения или композиции

Патенты РФ в классе C30B29/10:
способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма -  патент 2507317 (20.02.2014)
подложка для выращивания эпитаксиальных слоев арсенида галлия -  патент 2489533 (10.08.2013)
способ получения эпитаксиальных пленок твердого раствора (sic)1-x(aln)x -  патент 2482229 (20.05.2013)
тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе -  патент 2425914 (10.08.2011)
ферромагнитная полупроводниковая гетероструктура -  патент 2425184 (27.07.2011)
способ получения трехмерного фотонного кристалла на основе пленки опала с кремнием -  патент 2421551 (20.06.2011)
способ получения оптической среды на основе наночастиц sio2 -  патент 2416681 (20.04.2011)
способ получения на подложке кальций-фосфатного покрытия -  патент 2372101 (10.11.2009)
подложка для выращивания эпитаксиальных слоев нитрида галлия -  патент 2369669 (10.10.2009)
способ получения композиционного материала на основе фотонных кристаллов из оксида кремния -  патент 2358895 (20.06.2009)


Наверх