В настоящее время химическое осаждение из газовой фазы (Chemical Vapor Depositior, CVD) является основным методом производства высококачественных и воспроизводимых по параметрам эпитаксиальных слоев для коммерческих силовых приборов на основе карбида кремния (SiC). С учетом имеющегося у СПбГЭТУ «ЛЭТИ» опыта синтеза монокристаллического SiC проведен анализ современного состояния технологии эпитаксиального роста SiC. В работе показано, что современные CVD-реакторы позволяют реализовать процессы роста эпитаксиальных SiC-структур высокого качества со следующими параметрами: подложки диаметром до 200 мм, толщина эпитаксиальных слоев от 0,1 до 250 мкм, слои n - и p -типа проводимости с диапазоном уровней легирования 10-10 см и 10-10 см соответственно. Отмечено, что отработка технологии воспроизводимого роста эпитаксиальных слоев является индивидуальной задачей для конкретного типа реактора. Это требует детального учета технологических факторов, которые определяют достижимые параметры эпитаксиальных SiC-структур.
Афанасьев Алексей Валентинович
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
Ильин Владимир Алексеевич
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
Лучинин Виктор Викторович
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
1. Лучинин В.В., Таиров Ю. М. Отечественный карбид кремния // Изв. вузов. Электроника. 2011.
№ 6 (92). С. 3–26.
2. Лучинин В.В Технологии превосходства. Карбид кремния. Научно-технологический статус ЛЭТИ // Нано- и микросистемная техника. 2016. Т. 18. № 5. С. 259–271.
3. Tairov Y.M., Tsvetkov V.F. Investigation of growth processes of ingots of silicon carbide single crystals // J. Cryst. Growth. 1978. Vol. 43 (2). P. 209–212.
4. Лебедев А.О., Авров Д.Д., Таиров Ю.М, Лучинин В.В. Способ получения монокристаллического SiC // Патент РФ № 2633909. 2016.
5. Способ получения монокристаллического SiC / Д.Д. Авров, Ю.О. Быков, С.В. Гладкий и др. // Патент РФ № 2671349. 2017.
6. Лучинин В.В., Таиров Ю.М. Отечественный полупроводниковый карбид кремния: шаг к паритету // Современная электроника. 2009. Т. 7. С. 12–15.
7. Лучинин В.В. Отечественная экстремальная ЭКБ: карбидокремниевая индустрия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Ч. I // Наноиндустрия. 2016. № 3 (65). С. 78–89.
8. Лучинин В.В. Отечественная экстремальная ЭКБ: карбидокремниевая индустрия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Ч.II // Наноиндустрия. 2016. №4 (66). С. 40–50.
9. Полупроводниковая сэндвич-структура 3С-SiC/Si, способ ее получения и чувствительный эле-мент мембранного типа с ее использованием / А.В. Афанасьев, В.А. Ильин, А.C. Петров и др. // Патент РФ №2395867. 2010.
10. Ильин В.А., Матузов А.В., Казак-Казакевич А.З., Петров А.С. Методика эпитаксиального на-ращивания кубического карбида кремния на кремний по технологии CVD // Изв. вузов. Материалы элек-тронной техники. 2007. № 3. С. 22–26.
11. Ильин В.А., Матузов А.В., Петров А.С. Исследования процессов получения гетероэпитакси-альных структур 3С-карбид кремния на подложках кремния // Изв. вузов. Материалы электронной тех-ники. 2008. № 4. С. 31–34.
12. Kimoto T., Cooper J.A. Fundamentals of silicon carbide technology: growth, characterization, devices and applications. Singapore: John Wiley & Sons, Inc., 2014. 400 p.
13. Афанасьев А.В., Ильин В.А., Лучинин В.В., Михайлов А.И. Газофазная эпитаксия – ключевая технология силовых МДП-транзисторов на карбиде кремния // Наноиндустрия. 2018. № 7-8 (86).
С. 488–497.
14. Кальнин А.А., Лучинин В.В., Нойберт Ф., Таиров Ю.М. Закономерность эволюции кристалли-ческой структуры при синтезе веществ, обладающих множеством структурно-устойчивых состояний // ЖТФ. 1984. Т. 54. № 7. С. 1388–1390.
15. Лучинин В.В., Таиров Ю.М. Гетероэпитаксиальная композиция: редкий политип карбида крем-ния 2Н на изолирующей подложке: нитрид алюминия – сапфир // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10. № 14. С. 873–875.
16. Matsunami H., Kimoto T. Step-controlled epitaxial growth of SiC: High quality homoepitaxy // Mate-rials Science and Engineering 1997. No. 20. P. 125–166.
17. Kong H.S., Glass J.T., Davis R.F. Chemical vapor deposition and characterization of 6H-SiC thin films on off-axis 6H-SiC substrates // Journal of Applied Physics. 1988. No. 64. P. 2672–2679.
18. Nitrogen donors and deep levels in high-quality 4H-SiC epilayers grown by chemical vapor deposition / T. Kimoto, A. Itoh, H. Matsunami et al. // Applied Physics Letters. 1995. No. 67 (19). P. 2833–2835.
19. Kimoto T. Bulk and epitaxial growth of silicon carbide // Progress in Chrystal Growth and Characterisa-tion of Materials. 2016. Vol. 62. P. 329–351.
20. Larkin, D.J., Neudeck, P.G., Powell, J.A., Matus, L.G. Site-competition epitaxy for superior silicon carbide electronics // Applied Physics Letters. 1994. Vol. 65. P. 1659–1661.
21. Nishizawa S., Pons M. Growth and doping modeling of SiC-CVD in a horizontal hot-wall reactor // Chemical Vapor Deposition. 2006. Vol. 12. P. 516–522.
22. Способ подготовки тигля для выращивания монокристаллов карбида кремния / Д.Д. Авров,
Ю.О. Быков, А.Е. Комлев и др. // Евразийский патент № 033855. 2019.
23. Burk A. A. Development of multiwafer warm‐wall planetary VPE reactors for sic device production // Chemical Vapor Deposition. 2006. Vol. 12. P. 465–473.
24. Advances in fast epitaxial growth of 4H-SiC and defect reduction / H. Tsuchida, I. Kamata,
M. Ito et al. // Materials Science Forum. 2016. Vol. 858. P. 119–124.