Исследование процессов радиационного дефектообразования и радиационного легирования в слоях n- и p-типов карбида кремния, выращенных методом сублимационной эпитаксии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На^раваэуэукописи

Румянцев Дмитрий Сергеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАДИАЦИОННОГО ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ И РАДИАЦИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ В СЛОЯХ п- И р-ТИПОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИОННОЙ ЭПИТАКСИИ

Специальность 01.04 07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Козловский Виталий Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Мелькер Александр Иосифович

Защита состоится 21 декабря 2005 года в 16 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.229.05 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул. 29, корп.2 ауд.265.

С диссертаций можно ознакомится в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан ноября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.05

кандидат физико-математических наук, Назаркин Игорь Владимирович

Ведущая организация:

Физико-Технический Институт им. А.Ф. Иоффе РАН

доктор физико-математических наук профессор

Ю.Ф. Титовец

ToSW

imm

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы

Твердые тела с шириной запрещенной зоны (Eg) ~ (2.5-3.0) эВ занимают промежуточное положение между «типичными» полупроводниками (Eg < 1.5 эВ) и «типичными» диэлектриками (Eg > 4 0 эВ) В последнее время резко возрос интерес к исследованию полупроводниковых состояний таких твердых тел, в связи с чем появился термин «широкозонные полупроводники». К широкозонным относят полупроводники с Eg >2,3 - 2,4 эВ (политипы SiC, алмаз, GaN, AIN, BN и др.). Стремительное развитие ростовых технологий и эпитаксиальных методов (в частности метода сублимационной эпитаксии) для одного из этих материалов -карбида кремния (SiC) позволило получить материалы п- и р- типов проводимости в широком диапазоне концентраций легирующих примесей и приступить к созданию приборов на основе SiC.

Уникальные электронные и тепловые свойства карбида кремния допускают для SiC приборов очень высокие значения рабочей температуры, полезной мощности и частоты. С такими параметрами карбид кремния находится вне конкуренции при создании, например, силовых (особенно высокотемпературных) приборов. Существенной проблемой при создании силовых высоковольтных приборов является поверхностный пробой высоковольтного перехода, что ограничивает диапазон рабочих напряжений и снижает надежность приборов. Традиционные методы борьбы с поверхностным пробоем, хорошо зарекомендовавшие себя при изготовлении кремниевых приборов, профилирование, химическая обработка и защита боковой поверхности, для SiC-переходов, как правило, оказываются недостаточно эффективны и не позволяют решить проблему полностью. В последнее время широкое развитие в полупроводниковой электронике находят радиационные методы. Так, в работе [1] контролируемое введение радиационных дефектов (легирование радиационными дефектами) при облучении протонами используется для создания высокоомных

областей ваАь и пассивации периферии высоковольтных р-п структур на основе GaAs. Для карбида кремния таких работ до настоящего времени не проводилось.

Еще один существенный параметр полупроводников - пороговая энергия образования дефектов (предпосылка радиационной стойкости). Для в ¡С этот параметр в несколько раз больше, чем для кремния или арсенида галлия. Поэтому, при выборе материалов для таких приборов, как полупроводниковые детекторы ядерных излучений значительное внимание уделяется карбиду кремния. Для комплексной оценки радиационной стойкости полупроводника (влияния неконтролируемого введения радиационных дефектов в активную область прибора) необходимо обладать знаниями о полном спектре РД, вводимых различными видами излучения, а также знаниями о свойствах этих РД и их влиянии на свойства материала (термическая стабильность, зарядовое состояние, влияние на физические свойства материала и т.д.). До выполнения настоящей работы этих знаний было недостаточно.

Для реализации преимуществ приборов на основе необходимо решить ряд проблем, среди которых одной из главных является проблема создания стабильных омических контактов к материалу как п-, так и р-типа проводимости. При формировании этих контактов определяющую роль играет химическая реакция металла с БЮ с образованием твердофазного продукта, - силицида металла. В результате протекания такой гетерогенной (топохимической) реакции контакты имеют, как правило, островковую морфологию. Известно, что топохимические реакции начинаются в области протяженных дефектов кристаллической решетки (дислокаций, границ зерен и т.п.), где потери энергии на деформацию связей минимальны и существует некоторый свободный объем, облегчающий переориентацию реагирующих частиц. Поэтому такие реакции весьма чувствительны ко всем нарушениям структуры, облегчающим образование зародышей новой фазы. Они могут быть активированы термическими, механическими и другими воздействиями, увеличивающими концентрацию дефектов. Важную роль здесь могут играть радиационные методы. До настоящего

времени влияние облучения на металлургические реакции металл-карбид кремния не изучалось.

Целью настоящей работы является комплексное исследование процессов радиационного дефектообразования и радиационного легирования в слоях п- и р-выращенных методом сублимационной эпитаксии. Из поставленной цели вытекают следующие задачи работы: - определение параметров и динамики изменения концентраций РД, возникающих в 6Н- и 4Н-Я1С при воздействии на них протонного и электронного облучения;

исследование зависимости процессов компенсации свободных носителей заряда в эпитаксиальных слоях от уровня легирования и температуры; исследование формирования омических контактов путем стимулирования металлургических реакций на интерфейсе N¡-8^ протонным облучением.

Объектом исследования служили эпитаксиальные слои вЮ политипов 6Н и 4Н п- и р-типа проводимости, полученные методами СУП и сублимационной эпитаксии, а также диоды Шотгки, полученные на этих слоях.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:

1. Методом ГМ Т8 комплексно исследовано радиационное дефектообразование в п-

и р-Я1С при облучении протонами и электронами. Показано, что, облучение карбида кремния приводит к количественному изменению концентрации глубоких центров (ГЦ) в 81С, однако характер спектра дефектов практически не изменяется. В спектрах доминируют центры, являющиеся основными фоновыми дефектами в Я1С в данных полтинах и присутствующие в слоях до облучения. Показано, что скорость введения основных РД в слоях ЯЮ, полученных методом сублимационной эпитаксии, почти на порядок меньше, чем в СУП-слоях.

2. Проведено исследование контролируемого введения РД для направленного

изменения электрофизических свойств (легирования радиационными

дефектами). Показана возможность формирования высокоомных (>10* Ом см при комнатной температуре) областей SiC за счет радиационного легирования.

3. Методом Оже-спектроскопии с послойным распылением материала аргоновым

пучком показано, что протонное облучение сэндвича Ni - SiC при повышенных температурах (700 - 750°С) усиливает процесс диффузии кремния из SiC в никелевую пленку за счет механизма восходящей диффузии, стимулированной радиационным дефектообразованием в пленке никеля. Наиболее интенсивное перемешивание достигается в случае совпадения толщины пленки металла с величиной проецированного пробега протонов, т.е. при условии, когда максимум неравномерного по глубине распределения радиационных дефектов приходится на интерфейс. В этом случае, относительный вклад ИЛП в миграционные процессы на интерфейсе Ni - SiC может превышать 50%. Проведены численные расчеты перераспределения никеля и кремния за счет механизма восходящей диффузии (обратного эффекта Френкеля), и определены оптимальные параметры максимального перемешивания интерфейса «металл-полупроводник» и формирования омических контактов.

4. С помощью метода атомно-силовой микроскопии (АСМ) исследована возможность применения высокодозного облучения протонами низких энергий для формирования захороненных слоев SiC с высоким содержанием радиационных дефектов. Впервые показано, что для карбида кремния характерно наличие как нижнего, так и верхнего предела по дозе имплантации водорода, необходимой для осуществления эффекта» блистеринга» и реализации технологии водородного расслоения (в английской литературе -"Smart Cut"). Данный факт, объяснен эффектом аморфизации карбида кремния в области захороненных дефектных слоев, препятствующим формированию плоских двумерных вакансионно-водородных дефектов, наблюдающихся только в кристаллическом материале и являющимся основным начальным звеном в развитии микротрещин в плоскости скрытых дефектных слоев.

Практическая ценность

I Результаты проведенных исследований радиационного дефектообразования в карбиде кремния под воздействием основных составляющих «космического ветра» (протоны с энергией 8 МэВ и электроны с энергией 1 МэВ) позволяют прогнозировать повышенную стойкость детекторов ядерных излучений, создаваемых на сублимационных слоях карбида кремния.

2. Результаты проведенных исследований радиационного легирования карбида

кремния (направленного изменения электрофизических свойств путем контролируемого введения радиационных дефектов) позволяют рекомендовать этот метод для повышения пробивных напряжений высокотемпературных силовых и высоковольтных приборов.

3. Результаты расчетов и экспериментов по стимулированию металлургических

реакций на интерфейсе N¡-810 протонным пучком позволили определить оптимальные условия формирования омических контактов к п-вЮ.

4. Модифицирована конструкция мишенного устройства нейтронного генератора

НГ-200У для проведения высокотемпературных облучений.

5. Автоматизирована установка для измерения ЭЬТ8 спектров глубоких центров. Положения, выносимые на защиту:

1. Скорость введения основных радиационных дефектов в слоях вЮ, полученных

методом сублимационной эпитаксии, почти на порядок меньше, чем в слоях, полученных методом СУО-эпитаксии, что прогнозирует повышенную стойкость детекторов ядерных излучений, создаваемых на основе сублимационных слоев ЯЮ.

2. Контролируемое введение радиационных дефектов в (легирование

радиационными дефектами) приводит к росту сопротивления материала почти на 7 порядков за счет захвата носителей заряда глубокими уровнями радиационных дефектов, что прогнозирует перспективность радиационного легирования для пассивации периферийных областей высокотемпературных силовых приборов на основе вЮ.

3. Облучение структур Ni-SiC протонами при повышенных температурах способствует ускорению металлургических реакций на интерфейсе Ni-SiC за счет механизма восходящей диффузии (обратного эффекта Френкеля), стимулированной радиационным дефектообразованием, что позволяет формировать стабильные омические контакты к приборам на основе n-SiC Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

- 101*1 International Conference on Silicon Carbide and Related Materials, Lion. 2003 (ICSCRM2003).

- IX Международный семинар «Карбид кремния и родственные материалы», Великий Новгород, 2003 г.

- XXXIII,XXXIV Международные конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 2003, 2004 гг.

- XIII,XIV Международные совещания «Радиационная физика твердого тела». (Севастополь. 2003, 2004 гг.), НИИ ПМТ МГИЭМ (ТУ), 2003 г.

- IX Всероссийская конференция по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах», СПбГПУ, 2005г.

Материалы диссертации проходили регулярную апробацию на семинарах СПбГПУ и ФТИ им. Иоффе РАН. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 11 работ, 4 из которых в ведущих российских и зарубежных изданиях. Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка цитируемой литературы из 165 наименований. Отдельно приведён список публикаций автора по

теме диссертации из 11 наименований. Общий объём диссертации составляет 140 страниц, в том числе 26 рисунка и 5 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации кратко обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи работы, её научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер. В первом параграфе кратко рассматриваются основные физические свойства карбида кремния, структура основных политипов.

Второй параграф представляет собой обзор технологических методов получения объёмных кристаллов и эпитаксиальных слоёв карбида кремния. Основное внимание уделяется методу сублимационной эпитаксии в вакууме. В третьем параграфе приводятся свойства основных примесей в карбиде кремния.

Четвёртый параграф представляет собой обзор параметров фоновых и радиационных дефектов в 6Н- и 4Н-81С. Основное внимание уделяется глубоким уровням дефектной природы, обнаруженным методом нестационарной емкостной спектроскопии (ОЬТБ).

Вторая глава посвящена описанию методов нестационарной спектроскопии глубоких уровней, использовавшихся в работе и их физическим основам, а также освещает технологию радиационного облучения.

В первом параграфе даётся краткая характеристика емкостного и токового меюдов ОЬТв. Емкостной метод П1.ТЯ (С-ОЦГв), благодаря лёгкости интерпретации и высокой надёжности результатов, имеет большое распространение. К сожалению, из-за использования высокочастотного сигнала его применение затруднено в случае диодов с высокоомной базой. В таких случаях наиболее удобным является метод токового ОЬТв (¡-ПЬТЯ).

Во втором параграфе рассматриваются основные физические процессы, лежащие в основе данных методов. Приводятся выражения для ёмкости р-п

перехода в присутствии глубоких уровней в запрещенной зоне. Анализируется кинетика перезарядки глубоких уровней в слое объёмного заряда (СОЗ) после приложения к диоду обратного напряжения.

Начальное значение степени заполнения уровня в запрещённой зоне определяется относительным положением глубокого уровня и уровня Ферми (в полупроводнике п-гипа все глубокие уровни будут полностью заполнены электронами). Стационарное значение степени заполнения уровня в СОЗ, то есть в отсутствие носителей заряда, определяется соотношением скоростей эмиссии электронов и дырок с этого уровня. Для этих величин известны выражения:

е„=с7,У1Л:е-("-'',ПГ (1)

ep=apVlpNve-^lk' (2)

где <т„ , а/г- сечения захвата на уровень электронов и дырок, соответственно; V„„ Vlp - тепловая скорость электронов и дырок, соответственно; Nc, Nv - эффективная плотность состояний в зоне проводимости и валентной зоне; £< - энергия дна зоны проводимости; Ev - энергия потолка валентной зоны; Е, - энергетическое положение глубокого уровня; к - постоянная Больцмана.

Как правило, одна из этих величин гораздо больше другой. Соответственно, все глубокие уровни могут быть разделены на электронные и дырочные ловушки. Первые наиболее активно обмениваются носителями с зоной проводимости и будут свободны от электронов в стационарном состоянии в слое объёмного заряда (СОЗ). Вторые, наоборот, будут заполнены электронами. В целом можно сказать, что электронными ловушками являются уровни, расположенные в верхней половине запрещённой зоны, а дырочными - в нижней.

Если уровень является электронной ловушкой, то его состояние после подачи обратного напряжения на диод будет описываться выражением:

M (f) = А/() • (1 - е'1е" ) (3)

где M(t) - концентрация ионизированных электронных ловушек; Ми - полная концентрация ловушек.

В третьем параграфе описываются способы получения спектров С-ПГТЯ и ОЬТ8 и методы определения из спектров параметров глубоких ловушек. В случае концентрации ловушек, малой по сравнению с концентрацией мелкой примеси, изменение концентрации ионизированных уровней в СОЗ в соответствии с выражением (3) приведёт к аналогичной экспоненциальной релаксании ёмкости р-п структуры. Это изменение ёмкости может быть зарегистрировано непосредственно, как это делается в случае С-ОГТЯ, либо может быть зарегистрирован ток смещения, связанный с изменением ёмкости, что осуществляется в методе ¡-ОЬТ8.

В четвёртом параграфе приводится описание использовавшейся в работе измерительной установки. Электронная часть установки содержит общие блоки для двух режимов работы (источник смещения образца, дискриминатор Ланга и др.), а также ряд блоков, используемых только для работы в режиме С-БЬТБ (генератор сигнала, мост, синхронные детекторы и др.), либо ¡-ОЬТБ (преобразователь ток-напряжение и др.).

В емкостном режиме установка в целом аналогична описанной в [2]. Частота сшнала составляет 100 кГц, амплитуда - 100 мВ. Абсолютная чувствительность по ёмкости 0,01 пФ, относительная АС/С ~ 10"1-10~4. Частота импульсов заполнения -от 1 Гц, амплитуда 0,1-10 В, длительность от 106 с. Диапазон окон дискриминации Ю'-О.-Чс.

В токовом режиме установка аналогична предложенной в [3], однако в схему внесена доработка. Для предотвращения насыщения преобразователя ток-напряжение, чувствительность преобразователя сохраняется низкой в течение приблизительно 10 мкс после окончания импульса заполнения. За это время успевает завершиться процесс установления на образце необходимого напряжения, требующий протекания значительного тока. В результате происходит снижение нижнею предела окна дискриминации до 40 мкс.

Установка оснащена азотным проточным криостатом, позволяющем проводить измерения в диапазоне 80-800 К в условиях форвакуума.

В пятом параграфе приводится описание экспериментальных установок для облучения полупроводниковых материалов заряженными частицами: НГ - 200У (нейтронный генератор), МГЦ - 20 (малогабаритный циклотрон) и ускорителя электронов РТЭ-1В. Рассмотрены режимы их работы и возможности по облучению различными типами частиц с разными значениями доз и энергий.

Вкратце рассмотрены стандартные методы анализа концентрационных профилей распределения примеси при воздействие различных видов ионизирующего излучения.

Третья глава посвящена описанию результатов исследования радиационного дефектообразования и радиационного легирования ЯЮ различного типа проводимости.

Первый параграф посвящён изучению радиационного дефектообразования в п-типе 8 ¡С.

Образцы были выращены методом сублимационной эпитаксии Начальный уровень легирующей примеси (N(1 - 1ЧЛ) составлял ~510|й см1. Облучение проводилось электронами энергией 1 МэВ с дозами 3-10" и 31016 см 2

Произведено исследование образцов до и после облучения методами СУ характеристик и ОЬТ8, а так же снималась стационарная зависимость ёмкости образца от его температуры. Показано, что облучение привело к увеличению концентрации ГЦ с энергиями ионизации 0.8 эВ и 1.3 эВ, которые по своим значениям близки к Ъ\1Ъ2 и Я центрам, соответственно.

Показана стойкость образцов 8|С, выращенных методом сублимационной эпитаксии к радиационному облучению до дозы 3-1016 см2, в отличии от образцов выращенных методом СУП. Компенсация слоёв выращенных методом сублимационной эпитаксии наступает при дозе облучения на порядок большей, чем у слоёв СУБ.

Во втором параграфе исследуются образцы р-типа Даётся краткое описание исследуемых структур. Облучение проводилось протонами с энергией 8 МэВ. Объектом исследования и экспериментов служили диоды Шоттки

изготовленные на эпитаксиальных слоях р-типа 4Н-Я1С. Толщина базового - слоя во всех образцах составляла -30 мкм. Диоды Шоттки изготавливались напылением № через маску путём магнетронного осаждения.

Облучение с энергией 8 МэВ выполнялось при комнатной температуре на циклотроне МГЦ-20. В ходе облучений производился постепенный набор дозы от МО11 до 5-1014 см"2. После каждого облучения во всём диапазоне доз регистрировались вольт - фарадные характеристики и спектры П1,ТЯ. Такие же измерения проводились и после отжига в вакууме при температуре 1800 К.

Пробег протонов с энергией 8 МэВ в составляет около 300 мкм, что гарантировало равномерную генерацию дефектов в пределах эпитаксиальных структур. Другими словами использовалась схема «на прострел», чтобы исключить влияние атомов водорода на образование РД.

В данном параграфе даётся описание результатов исследования методом 01.Т.Ч ГЦ, возникающих после облучения. На рис. 1 приведены спектры ОЬТ8 до и после облучения с флюенсом 2Т0мсм"2.

Спектры имеют следующие особенности. До облучения доминирующим является центр, идентифицированный как примесный атом бора [4]. Его энергия ионизации равна 0,32 еУ и обозначен на рисунке как В. В процессе различного типа обработок (радиационного и температурного воздействия) его концентрация не изменялась.

1 2 /\Ev+1,09eV

-2 7 1

Ev+1,03 eV 1 ;

Ev+0,32eV / \ \ "

В / \ Г :

О 50 100 150 200 250 300 360 400 450 500

Т,К

Рис.1 Спеетры DLTS, полученные на слоях p-SiC

выращенных методом CVD до н после облучения прогонами с энергией 8 MeV

Кривая t - до облучения; 2 - после облучения протонами с энергией 8 MeV

После облучения протонами с дозой 51014 см"2 доминирующим дефектом является центр идентифицированный, как положительно заряженная углеродная вакансия ГО [5]. Его энергия ионизации равна 1,09 еУ. Глубокий уровень с энергией ионизации 1,03 еУ, обнаруженный впервые, предположительно так же является либо углеродной вакансией,

ЛИбО КОМПЛеКСОМ уГЛерОДИОЙ И о До облучения

~ о После облучения

10"

ю7

10е

10s

г

о ю4

о. 103

10*

ю'

10°

кремниевой вакансий. Но после

отжига при температуре 1800 К ГО

центр и ГЦ с энергией ионизации 1,03

eV «отожглись» до уровня с

" 100 200 300 400 500 600 700 800 незначительной концентрацией. у ^

Проведена оценка ВЛИЯНИЯ ГЦ, Рис.2 Зависимость удельного сопротивления образца р-

SlC от его температуры после облучения протонами с

присутствующих в образце, на flO3OH5l0l4cM!H-.neprHefi8MjB

Квадратики - до облучения, кружки точки после

процесс компенсации носителей заряда в эпитаксиальном слое p-SiC.

Произведён анализ результатов полученных CV методом на образцах, выращенных методом CVD эпитаксии. Выявлено, что уже при дозе облучения 5-1014 см2 происходит компенсация образца, т.е. последний переходит в полуизолирующее состояние.

Проводимое одновременно с DLTS и CV измерениями изучение температурной зависимости сопротивления образца показало, что при дозе облучении 5-1014 см'2 и диапазоне температур 300 - 750 К, образцы имеют достаточно большое сопротивление (Рис.2), чтобы было возможно использовать радиационное легирование в технологии производства полупроводниковых приборов, работающих при высоких температурах.

В третьем параграфе приводятся результаты исследования с помощью метода АСМ (атомно-силовой микроскопии) возможности формирования захоронённых

слоёв SiC с высоким содержанием радиационных дефектов после высокодозного облучения протонами с низкими энергиями.

В качестве образцов использовались пластины SiC политипов 6Н и 4Н п-типа проводимости. Концентрация нескомпенсированных доноров составляла ~ 1,6-10|8см1 для 6H-SiC, и 3,8-1018 см'3 для 4H-SiC кристаллов. Облучение образцов выполнялось на ускорителе нейтронного генератора НГ-200У при комнатной температуре. Использовались протоны с энергией Е=100 кэВ в диапазоне доз от 2 10|7см"2 до 410|7см2. После имплантации осуществлялся постадийный отжиг образцов в диапазоне температур 500 - 1500°С. Параметры образцов до и после облучения, а также после различных типов отжига контролировались методом АСМ.

Было показано, что для карбида кремния характерно наличие как нижнего, так и верхнего предела по дозе имплантации водорода, необходимой для осуществления эффекта отслаивания чешуек материала (блистеринга) и реализации технологии водородного расслоения (в английской литературе - «Smart Cut»). Для всех образцов, облученных с дозой в пределах от 51016 см"2 до 31017 см"2 (нижний и верхний пределы соответственно), после отига при температуре > 800°С наблюдался эффект «блистеринга». А для образцов облученных протонами >31017 см2 и после отжига при температуре 1500°С «блистеринг» поверхности не наблюдался. Данный факт, объяснен эффектом аморфизации карбида кремния в области захороненных дефектных слоев. Аморфизация препятствует формированию плоских двумерных вакансионно-

» ^^

ZT gg

Рис.3 Схема облучения структур протонами

A) Проецированный пробег протонов (Яр) меньше толщины пленки металла (с1);

B)

C)Кр><1

водородных дефектов, наблюдающихся только в кристаллическом материале и являющимся основным начальным звеном в развитии микротрещин в плоскости скрытых дефектных слоев.

В четвертом параграфе показано, что облучение структур N¡-810 протонами при температурах 700-750 °С способствует ускорению металлургических реакций на интерфейсе №-81С.

Приводится сравнение

относительного вклада ионно-лучевого перемешивания на границе N¡-810 при разных режимах облучения (Рис.3). Сделано сравнение электрических (ВАХ) характеристик контактов N¡-§¡0 при разных режимах облучения (Рис.4).

Сделаны выводы, что протонное облучение сэндвича №-8Ю при повышенных температурах (700 - 750"С) усиливает процесс диффузии кремния из вЮ в никелевую пленку за счет механизма восходящей диффузии, стимулированной радиационным дефектообразованием в пленке никеля. Наиболее интенсивное перемешивание достигается в случае совпадения толщины пленки металла с величиной проецированного пробега протонов, т.е. при условии, когда максимум неравномерного по глубине распределения радиационных дефектов приходится на интерфейс В этом случае, относительный вклад ионно-лучевого перемешивания в миграционные процессы на интерфейсе № - может превышать 50%.

Формирование невыпрямляющей характеристики контактов (Рис.4) N¡-$¡0 достигается только благодаря совместному воздействию двух факторов: разупорядочению карбида кремния (за счет выхода кремния из 8<С) и

Рис.4 ВАХ коитаетов N1 ЧтС", облученных прогонами в различных режимах (толщина пленки металла составляла 200 им)

термоактивированной перестройке разупорядоченной области, при которой образуются электрически активные донорные центры. Основные результаты работы.

В результате проведенных исследований получена новая информация и установлены новые закономерности о физических явлениях, протекающих в карбиде кремния при его облучении протонами и электронами.

1. Показано, что, облучение карбида кремния приводит к количественному

изменению концентрации глубоких центров (ГЦ) в вЮ, однако характер спектра дефектов практически не изменяется. Так, при облучении р-Я1С протонами с энергией 8 МэВ (одна из составляющих «космического ветра»), основными Г1 ( являются центры с энергией ионизации 1.03 эВ и 1.09 эВ. При облучении п-ЯЮ электронами с энергией 1 МэВ (вторая составляющая «космического ветра») основными вводимыми дефектами являются 7.\П.г и И -центры с энергией ионизации 0.8 эВ и 1.3 эВ. Слабая зависимость спектра РД от уровня легирования и вида заряженных частиц, использованных для облучения (протоны, электроны), свидетельствует в пользу гипотезы о том, что РД в 81С , отличие от РД в 81, в основном являются дефектами собственного, а не примесного типа. Показано, что скорость введения основных РД в слоях 81С, полученных методом сублимационной эпитаксии, почти на порядок меньше, чем в СУО-слоях, что прогнозирует повышенную стойкость детекторов ядерных излучений, создаваемых на сублимационных слоях Я1С.

2. Показано, что под действием облучения в обоих исследованных политипах карбида

кремния 6Н-81С и 4Н-81С, происходит образование глубоких центров, на которые переходили носители заряда с более мелких легирующих уровней. Это приводит к углублению положения уровня Ферми и созданию полуизолирующих (при комнатной температуре) слоев 6Н и 4Н-8|С. Показано, что контролируемое введение радиационных дефектов в 81С (легирование радиационными дефектами) приводит к росту сопротивления материала почти на 7 порядков за счет захвата носителей заряда глубокими уровнями радиационных дефектов. Облученные образцы сохраняли

высокое значение удельного сопротивления вплоть до температур отжига порядка 750К, что свидетельствует о термической стойкости РД в этих кристаллах, и прогнозирует перспективность радиационного легирования при создании высоковольтных и силовых приборов.

3. Показано, что облучение структур протонами при повышенных температурах способствует ускорению металлургических реакций на интерфейсе N¡-§¡0 за счет механизма восходящей диффузии (обратного эффекта Френкеля), стимулированной радиационным дефектообразованием. Проведены численные расчеты диффузионных уравнений и определены оптимальные параметры максимального перемешивания интерфейса «металл-полупроводник» и формирования омических контактов.

4. Модифицирована конструкция мишенного устройства нейтронного генератора

НГ-200У для проведения высокотемпературных облучений.

5. Автоматизирована установка для измерения ОЬТЙ спектров глубоких центров.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Козловский В.В. Модифицирование полупроводников пучками протонов. -СПб.: Наука, 2003

2. Лебедев А.А., Кузнецов Н.И. Установка для автоматического измерения спектров НЕСГУ / Препринт ФТИ N 1046-1986 - 26 стр.

3. Кузнецов Н.И. Токовый спектрометр для измерения параметров глубоких центров в полупроводниковых структурах // ПТЭ - 1990 - N6 - сс. 163-165

4. А.А. Лебедев., Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния // Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 2.

5. М.Е. Z van ut and V.V. Konovanov, Appl. Phys. Lett. 80, 410 (2002)

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. V.V.Kozlovski, V.N.Lomasov, D.S.Rumyantsev, I.V.Grekhov, P.A.Ivanov, T.P. Samsonova, H.l.Helava, L.O.Ragle Ion-beam mixing at Ni/n-6H-SiC interface under irradiation by H+ -ions // Nucl.Instr.Meth. in Phys. Research B. 2004. V.215. N 3-4. P.385-388

2. В.В.Козловский, П.А.Иванов, Д.С.Румянцев, В.Н.Ломасов, Т.П.Самсонова Стимулирование металлургических реакций на интерфейсе Ni-SiC протонным облучением // "Физика и техника полупроводников". 2004. Т.38. В.7. С.778-783.

3. В.В.Козловский, Е В.Богданова, Д.С.Румянцев, А.А.Волкова, А.А.Лебедев Формирование и исследование захороненных слоев SiC с высоким содержанием радиационных дефектов // "Физика и техника полупроводников". 2004. Т.38. В. 10. С.1211-1214.

4. V.V.KozIovski, E.V.Bogdanova, D.S.Rumyantsev, A.A.Volkova, A.A.Lebedev Modification of the Silicon Carbide by proton irradiation // Materials Science Forum. (Trans Tech Publications, Switzerland). 2004.V.457-460. P.817-820.

5. В.В.Козловский, Д.С.Румянцев Эффекты дальнодействия при стимулировании диффузии бора в кремнии протонным пучком // Тезисы доклада XXXIII Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 2003. Изд. МГУ. С.97.

6 В.В.Козловский, А.А.Лебедев, А.М.Стрельчук, Д.В.Давыдов, Н.С.Савкина, Д.С.Румянцев Модификация 4Н- и 6H-SiC радиационными дефектами, созданными протонным пучком // Тезисы доклада XXXIII Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 2003. Изд. МГУ. С.98.

7. В.В.Козловский, И.В.Грехов, П.А.Иванов, Д.С.Румянцев, В.Н.Ломасов, Т.П.Самсонова Ионно-лучевое перемешивание на границе раздела металл -полупроводник при повышенных температурах протонного облучения // Труды XIII Международного совещания "Радиационная физика твердого тела". (Севастополь. 2003). Под ред. Г.Г.Бондаренко. М., НИИ ПМТ МГИЭМ (ТУ), 2003 г. С.53-57.

8. В.В.Козловский, П.А.Иванов, Д.С.Румянцев, В.Н.Ломасов, Т.П.Самсонова Ионно-стимулированные процессы на границе раздела металл полупроводник при повышенных температурах протонного облучения // Тезисы доклада XXXIV Международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 2004. Изд. МГУ. С.111

9. В.В.Козловский, П.А.Иванов, Д.С.Румянцев, В.Н.Ломасов, Т.П.Самсонова Исследование механизма образования омического контакта в системе Ni-n-SiC в условиях радиационно-термического воздействия // Труды XIV Международного совещания "Радиационная физика твердого тела". (Севастополь. 2004). Под ред. Г.Г Бондаренко. М„ НИИ ПМТ МГИЭМ (ТУ), 2004 г. С. 128-132

10. V.V.KozIovski, D.S.Rumyantsev, A.A.Lebedev, A.M.Ivanov, M.Syvajarvi, R.Yakimova Investigation of the 8 MeV proton irradiated p-4H-SiC // V Int. Seminar on Silicon Carbide and Related Materials (ISSCRM-2004). Velikiy Novgorod. 2004. P.48-49.

11.Румянцев Д.С. Легирование карбида кремния радиационными дефектами // IX Всероссийская конференция по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах», СПбГПУ, 2005г стр. 131-132.

Ш23 4 2$

РНБ Русский фонд

2006-4 25847

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 17.11.2005. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100. Заказ 173Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14 Тел./факс: 247-57-76

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

§1.1 Основные физические свойства карбида кремния.

§ 1.2 Технология получения объемных кристаллов и эпитаксиальных слоев карбида кремния.

§ 1.2.1. Получение эпитаксиальных слоев карбида кремния методом сублимации в открытой ростовой системе.

§ 1.2.2. Метод химического осаждения карбида кремния из газовой фазы.

§ 1.3 Основные легирующие примеси в карбиде кремния.

§ 1.4 Собственные и радиационные дефекты в карбиде кремния.

§ 1.4.1. Собственные и радиационные дефекты в в 6Н политипе карбиде кремния.

§ 1.4.2. Собственные и радиационные дефекты в в 4Н политипе карбиде кремния.

ГЛАВА 2 РАДИАЦИОННОЕ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ В КАРБИДЕ КРЕМНИЯ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ ЕГО ПРОТОНАМИ И ЭЛЕКТРОНАМИ.

§2.1 .Методика эксперимента.

§ 2.1.1. Физические основы использованных экспериментальных методов.

§ 2.1.2. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней.

§ 2.1.3. Токовая спектроскопия глубоких уровней.

§ 2.2. Описание комбинированной экспериментальной установки.

§ 2.2.1. Измерения емкостных спектров DLTS.

§ 2.2.2. Измерения токовых спектров DLTS.

§ 3.4.2. Описание эксперимента.109

§ 3.4.3. Экспериментальные результаты.ш

§ 3.4.4. Анализ полученных результатов.ш

ВЫВОДЫ.123

ЛИТЕРАТУРА.125

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ACM - атомно-силовая микроскопия

БЖЭ - бесконтейнерная жидкостная эпитаксия

ВАХ - вольт амперные характеристики

ГЦ - глубокий центр

ГУ - глубокий уровень

ИЛП - ионно-лучевое перемешивание

MMJI — модифицированный метод Лели

СЭ - сублимационная эпитаксия

РД - радиационные дефекты

СОЗ — слой объёмного заряда

ФЛ - фотолюминесценция

ЭПР - электронный парамагнитный резонанс DLTS - deep level transient spectroscopy (нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней)

CV — вольт-фарадные характеристики

CVD - chemical vapor deposition (метод химического осаждения из газовой фазы)

PAS — спектроскопии аннигиляции позитронов

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Eg - ширина запрещенной зоны

Т — температура

Ех — энергия связи экситона

Есг — напряженность критического поля пробоя

ЛР — подвижность дырок

Nd - концентрация доноров

Na - концентрация акцепторов

Q - заряд

С — ёмкость

U - приложенное напряжение еа - абсолютная диэлектрическая проницаемость полупроводника

Ud - контактная разность потенциалов q - элементарный заряд

N - концентрация нескомпенсированной примеси в базе h - расстояние между обкладками

S - площадь р-n перехода

М - концентрация ионизированных ГЦ

Мо — полная концентрация глубоких центров п — концентрация электронов в зоне проводимости р - концентрация дырок в валентной зоне

Cn - скорость захвата электронов из зоны проводимости на глубокий уровень cp — скорость захвата дырок из валентной зоны на уровень

RP - глубина пробега протонов en - скорость тепловой эмиссии электронов с уровня в зону проводимости ep — скорость тепловой эмиссии дырок с уровня в валентную зону

CTn , CTp — сечения захвата на уровень электронов и дырок, соответственно vtn, Vtp — тепловая скорость носителей в зоне проводимости и валентной зоне, соответственно

Nc,Nv — эффективная плотность состояний в зоне проводимости и валентной зоне

Ec — энергия дна зоны проводимости

Ev - энергия потолка валентной зоны

ET — энергетический уровень глубокого центра к — постоянная Больцмана

Ec — уровень дна зоны проводимости

Ev - потолок валентной зоны

Eti, Ea — уровни электронной и дырочной ловушек, соответственно квазиуровень Ферми для электронов и дырок соответственно t(T) — постоянная времени релаксации ёмкости

-ток см (t) - ток смещения iP(t) - ток проводимости

Ws — стационарное значение ширины СОЗ

X — длинна на волны

- частота вероятность миграции

Ly - диффузионная длина радиационного дефекта

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований

Твердые тела с шириной запрещенной зоны (Eg) ~ (2.5-3.0) эВ занимают промежуточное положение между «типичными» полупроводниками (Eg <1.5 эВ) и «типичными» диэлектриками (Eg > 4.0 эВ). В последнее время резко возрос интерес к исследованию полупроводниковых состояний таких твердых тел, в связи с чем появился термин «широкозонные полупроводники». К широкозонным относят полупроводники с Eg >2,3 - 2,4 эВ (политипы SiC, алмаз, GaN, A1N, BN и др.). Стремительное развитие ростовых технологий и эпитаксиальных методов (в частности метода сублимационной эпитаксии) для одного из этих материалов — карбида кремния (SiC) позволило получить >W материалы п- и р- типов проводимости в широком диапазоне концентраций легирующих примесей и приступить к созданию приборов на основе SiC.

Уникальные электронные и тепловые свойства карбида кремния допускают для SiC приборов очень высокие значения рабочей температуры, полезной мощности и частоты. С такими параметрами карбид кремния находится вне конкуренции при создании, например, силовых (особенно высокотемпературных) приборов. Существенной проблемой при создании силовых высоковольтных приборов является поверхностный пробой высоковольтного перехода, что ограничивает диапазон рабочих напряжений и снижает надежность приборов. Традиционные методы борьбы с поверхностным пробоем, хорошо зарекомендовавшие себя при изготовлении кремниевых приборов, - профилирование, химическая обработка и защита боковой поверхности, для SiC-переходов, как правило, оказываются недостаточно эффективными и не позволяют решить проблему полностью. В последнее время широкое развитие в полупроводниковой электронике находят радиационные методы. Так, в работе [1] контролируемое введение радиационных дефектов (легирование радиационными дефектами) при т облучении протонами используется для создания высокоомных областей GaAs и пассивации периферии высоковольтных р-n структур на основе GaAs. Для карбида кремния таких работ до настоящего времени не проводилось.

Еще один существенный параметр полупроводников - пороговая энергия образования дефектов (предпосылка радиационной стойкости). Для SiC этот параметр в несколько раз больше, чем для кремния или арсенида галлия [133]. Поэтому при выборе материалов для таких приборов, как полупроводниковые детекторы ядерных излучений, значительное внимание уделяется карбиду кремния. Для комплексной оценки радиационной стойкости полупроводника (влияния неконтролируемого введения радиационных дефектов в активную область прибора) необходимо знать о полном спектре радиационных дефектов (РД), вводимых различными видами излучения, а также знаниями о свойствах этих РД и их влиянии на физические свойства материала (термическая стабильность, зарядовое состояние, и т.д.). До выполнения настоящей работы этих знаний было недостаточно.

Для реализации преимуществ приборов на основе SiC необходимо решить ряд проблем, среди которых одной из главных является проблема создания стабильных омических контактов к материалу как п-, так и р-типа проводимости. При формировании этих контактов определяющую роль играет химическая реакция металла с SiC с образованием твердофазного продукта, -силицида металла. В результате протекания такой гетерогенной (топохимической) реакции контакты имеют, как правило, островковую морфологию. Топохимические реакции начинаются в области протяженных дефектов кристаллической решетки (дислокаций, границ зерен и т.п.), где потери энергии на деформацию связей минимальны и существует некоторый свободный объем, облегчающий переориентацию реагирующих частиц. Поэтому такие реакции весьма чувствительны ко всем нарушениям структуры, облегчающим образование зародышей новой фазы. Они могут быть активированы термическими, механическими и другими воздействиями, увеличивающими концентрацию дефектов. Важную роль здесь могут играть радиационные методы. До настоящего времени влияние облучения на металлургические реакции металл-карбид кремния не изучалось.

Целью настоящей работы является комплексное исследование процессов радиационного дефектообразования и радиационного легирования в слоях п- и p-SiC, выращенных методом сублимационной эпитаксии. Из поставленной цели вытекают следующие задачи работы:

- определение параметров и динамики изменения концентраций РД, возникающих в 6Н- и 4H-SiC при воздействии на них протонного и электронного облучения;

- исследование зависимости процессов компенсации свободных носителей заряда в эпитаксиальных слоях SiC от уровня легирования и температуры;

- исследование формирования омических контактов путем стимулирования металлургических реакций на границе Ni-SiC протонным облучением.

Научная новизна диссертационной работы определяется тем, что в ней впервые:

1. Методом DLTS (нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней или deep level transient spectroscopy) исследовано радиационное дефектообразование в п- и p-SiC при облучении протонами и электронами. Показано, что облучение карбида кремния приводит к количественному изменению концентрации глубоких центров (ГЦ) в SiC, однако характер спектра дефектов практически не изменяется. В спектрах доминируют центры, являющиеся основными фоновыми дефектами в SiC в данных политипах и присутствующие в слоях до облучения. Показано, что скорость введения основных РД в слоях SiC, полученных методом сублимационной эпитаксии, почти на порядок меньше, чем в CVD-слоях (слоях выращенных методом химического осаждения из газовой фазы ).

2. Проведено исследование контролируемого введения РД для направленного изменения электрофизических свойств SiC (легирования радиационными дефектами). Показана возможность формирования высокоомных (>108 Ом см при комнатной температуре) областей SiC за счет радиационного легирования.

Методом Оже-спектроскопии с послойным распылением материала аргоновым пучком показано, что протонное облучение сэндвича Ni - SiC при повышенных температурах (700 - 750°С) усиливает процесс диффузии кремния из SiC в никелевую пленку за счет механизма восходящей диффузии, стимулированной радиационным дефектообразованием в пленке никеля. Наиболее интенсивное перемешивание достигается в случае совпадения толщины пленки металла с величиной проецированного пробега протонов, т.е. при условии, когда максимум неравномерного по глубине распределения радиационных дефектов приходится на область границы раздела металл - карбид кремния (интерфейс). В этом случае, относительный вклад ИЛП (ионно-лучевого перемешивания) в миграционные процессы на интерфейсе Ni - SiC может превышать 50%. Проведены численные расчеты перераспределения никеля и кремния за счет механизма восходящей диффузии (обратного эффекта Френкеля), и определены оптимальные параметры максимального перемешивания интерфейса «металл-полупроводник» и формирования омических контактов.

С помощью метода атомно-силовой микроскопии (АСМ) исследована возможность применения высокодозного облучения протонами низких энергий для формирования захороненных слоев SiC с высоким содержанием радиационных дефектов. Впервые показано, что для карбида кремния характерно наличие как нижнего, так и верхнего предела по дозе имплантации водорода, необходимой для осуществления эффекта» блистеринга» и реализации технологии водородного расслоения (в английской литературе - "Smart Cut"). Данный факт, объяснен эффектом аморфизации карбида кремния в области захороненных дефектных слоев, препятствующим формированию плоских двумерных вакансионно-водородных дефектов, наблюдающихся только в кристаллическом материале и являющимся одним из начальных звеньев в развитии микротрещин в плоскости скрытых дефектных слоев.

Практическая значимость работы:

1. Результаты проведенных исследований радиационного дефектообразования в карбиде кремния под воздействием основных составляющих «космического ветра» (протоны с энергией 8 МэВ и электроны с энергией 1 МэВ) позволяют прогнозировать повышенную стойкость детекторов ядерных излучений, создаваемых на сублимационных слоях карбида кремния.

2. Результаты проведенных исследований радиационного легирования карбида кремния (направленного изменения электрофизических свойств путем контролируемого введения радиационных дефектов) позволяют рекомендовать этот метод для повышения пробивных напряжений высокотемпературных силовых и высоковольтных приборов.

3. Результаты расчетов и экспериментов по стимулированию металлургических реакций на интерфейсе Ni-SiC протонным пучком позволили определить оптимальные условия формирования омических контактов к n-SiC.

4. Модифицирована конструкция мишенного устройства нейтронного генератора НГ-200У для проведения высокотемпературных облучений.

5. Автоматизирована установка для измерения DLTS спектров глубоких центров.

Положения, выносимые на защиту:

1. Скорость введения основных радиационных дефектов в слоях SiC, полученных методом сублимационной эпитаксии, почти на порядок меньше, чем в слоях, полученных методом CVD-эпитаксии (методом химического осаждения из газовой фазы), что прогнозирует повышенную стойкость детекторов ядерных излучений, создаваемых на основе сублимационных слоев SiC.

2. Контролируемое введение радиационных дефектов в SiC (легирование радиационными дефектами) приводит к росту сопротивления материала почти на 7 порядков за счет захвата носителей заряда глубокими уровнями радиационных дефектов, что прогнозирует перспективность радиационного легирования для пассивации периферийных областей высокотемпературных силовых приборов на основе SiC.

3. Облучение структур Ni-SiC протонами при повышенных температурах способствует ускорению металлургических реакций на интерфейсе Ni-SiC за счет механизма восходящей диффузии (обратного эффекта Френкеля), стимулированной радиационным дефектообразованием, что позволяет формировать стабильные омические контакты к приборам на основе n-SiC.

Публикации и апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

- 10th International Conference on Silicon Carbide and Related Materials, Lion.

2003 (ICSCRM2003).

- IX Международный семинар «Карбид кремния и родственные материалы»,

Великий Новгород, 2003 г.

- XXXIII,XXXIV Международные конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва. 2003, 2004 гг.

- XIII,XIV Международные совещания "Радиационная физика твердого тела".

Севастополь. 2003, 2004 гг.

- IX Всероссийская конференция по проблемам науки и высшей школы

Фундаментальные исследования в технических университетах», СПбГПУ, 2005г.

Материалы диссертации проходили регулярную апробацию на семинарах кафедры экспериментальной физики в СПбГПУ.

По материалам диссертации опубликовано 11 работ, 4 из которых — в ведущих российских и зарубежных изданиях.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка цитируемой литературы из 165 наименований. Общий объём диссертации составляет 140 страниц, в том числе 26 рисунка и 5 таблиц.

ВЫВОДЫ

В работе были исследованы спектры DLTS радиационных дефектов в эпитаксиальных слоях p-4H-SiC после облучения протонами с различными дозами. Изучены основные изменения электрических характеристик, происходящие в результате облучения диодов Шоттки на базе p-4H-SiC протонами. Установлена связь изменений электрических характеристик с радиационными дефектами.

В результате проведенных исследований получена новая информация и установлены новые закономерности о физических явлениях, протекающих в карбиде кремния при его облучении протонами и электронами.

1. Показано, что, облучение карбида кремния приводит к количественному изменению концентрации глубоких центров (ГЦ) в SiC, однако характер спектра дефектов практически не изменяется. Так, при облучении p-SiC протонами с энергией 8 МэВ (одна из составляющих «космического ветра»), основными ГЦ являются центры с энергией ионизации 1.03 эВ и 1.09 эВ. При облучении n-SiC электронами с энергией 1 МэВ (вторая составляющая «космического ветра») основными вводимыми дефектами являются Zi/Z2 и R - центры с энергией ионизации 0.8 эВ и 1.3 эВ. Слабая зависимость спектра РД от уровня легирования и вида заряженных частиц, использованных для облучения (протоны, электроны), свидетельствует в пользу гипотезы о том, что РД в SiC , отличие от РД в Si, в основном являются дефектами собственного, а не примесного типа. Показано, что скорость введения основных РД в слоях SiC, полученных методом сублимационной эпитаксии, почти на порядок меньше, чем в CVD-слоях, что прогнозирует повышенную стойкость детекторов ядерных излучений, создаваемых на сублимационных слоях SiC.

2. Показано, что под действием облучения в обоих исследованных политипах карбида кремния 6H-SiC и 4H-SiC, происходит образование глубоких центров, на которые переходили носители заряда с более мелких легирующих уровней. Это приводит к углублению положения уровня Ферми и созданию полуизолирующих (при комнатной температуре) слоев 6Н и 4H-SiC. Показано, что контролируемое введение радиационных дефектов в SiC (легирование радиационными дефектами) приводит к росту сопротивления материала почти на 7 порядков за счет захвата носителей заряда глубокими уровнями радиационных дефектов. Облученные образцы сохраняли высокое значение удельного сопротивления вплоть до температур отжига порядка 750К, что свидетельствует о термической стойкости РД в этих кристаллах, и прогнозирует перспективность радиационного легирования при создании высоковольтных и силовых приборов.

3. Показано, что облучение структур Ni-SiC протонами при повышенных температурах способствует ускорению металлургических реакций на интерфейсе Ni-SiC за счет механизма восходящей диффузии (обратного эффекта Френкеля), стимулированной радиационным дефектообразованием. Проведены численные расчеты диффузионных уравнений и определены оптимальные параметры максимального перемешивания интерфейса «металл-полупроводник» и формирования омических контактов.

4. Модифицирована конструкция мишенного устройства нейтронного генератора НГ-200У для проведения высокотемпературных облучений.

5. Автоматизирована установка для измерения DLTS спектров глубоких центров.

§ 2.4. Заключение

В главе 2 рассмотрены основные принципы используемых измерительных методов: нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней (DLTS) и токовой релаксационной спектроскопии (i-DLTS), а также физические процессы, лежащие в их основе, а так же технология и методика облучения. Представленный в настоящей главе материал будет использоваться при рассмотрении экспериментальных результатов в следующих главах.

Специфика радиационных дефектов, исследованию которых посвящена данная работа, привела к необходимости иного подхода к определению концентрации ГЦ по спектрам DLTS и новым методам облучения.

Предложен метод определения концентрации ГЦ, основанный на использовании интеграла от сигнала DLTS по температуре. Вместо амплитуды пика в выражении для концентрации ГЦ предложено использовать отношение интегралов экспериментального пика и нормированного расчётного пика для данного центра.

Для облучения образцов было предложено использовать модернизированные мишенные устройства на стандартных ускорителях.

В настоящей работе использована комбинированная установка, позволяющая измерять как емкостные спектры DLTS, так и спектры i-DLTS. Емкостная часть собрана по традиционным принципам. Токовый спектрометр представляет собой доработанный спектрометр, описанный в [123].

В целом, установка DLTS обладает достаточно высокой чувствительностью и позволяет осуществлять измерения в широком диапазоне температур, что является необходимым при исследовании таких широкозонных полупроводников, как карбид кремния.

ГЛАВА3

РАДИАЦИОННОЕ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ В КАРБИДЕ КРЕМНИЯ

ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ ЕГО ПРОТОНАМИ И ЭЛЕКТРОНАМИ

§ 3.1 Исследование радиационного дефектообразования в n-типе карбида кремния после облучения электронами

Как отмечалось в Главе 1, до начала настоящей работы в статьях различных авторов существовал разброс экспериментальных данных по определению радиационной стойкости карбида кремния. Согласно данным, полученным в Университете Осло (Норвегия) радиационная стойкость SiC уступала радиационной стойкости кремния [125-127]. Этот результат выглядел достаточно странным, так как согласно расчетам пороговая энергия дефектообразования для SiC выше, чем для Si [127]. В тоже время, в работах выполненным во ФТИ им. Иоффе радиационная стойкость SiC была определена выше, чем для кремния [128,129].

Согласно данным работ [128,129] компенсация SiC при облучении возникала за счет образования глубоких акцепторных центров в объеме полупроводника, на которые уходили электроны с мелких донорных уровней. При этом при нагреве исследуемых образцов наблюдалось восстановление концентрации свободных носителей в зоне проводимости (за счет термической ионизации глубоких РД). Причем в 6H-SiC при температурах образца ~ 600 К наблюдалась большая концентрация электронов, чем была в исходном образце до облучения. Т.е. наблюдалась отрицательная скорость удаления носителей. Это объяснялось тем, что при облучении протонами в 6H-Sic происходило образование как акцепторных, так и донорных РД, причем доноры преобладали.

В работах, выполненных в Университете Осло и ряде других зарубежных центров, радиационная компенсация SiC связывалась с деактивацией донорных атомов азота [125,126]. Согласно [125,126] образующиеся при облучении SiC элементарные дефекты взаимодействуют с донорными уровнями азота с образованием нейтральных комплексов. В качестве возможного кандидата на роль такого элементарного дефекта рассматривалась кремниевая вакансия (Vsi).

Более подробное изучение литературы показало, что при экспериментах в университете Осло использовались образцы SiC, выращенные методом CVD. В то же время во ФТИ им.А.Ф.Иоффе были исследованы образцы, выращенные методом сублимационной эпитаксии. Таким образом, различия в полученных экспериментальных данных могли быть связаны с различиями в технологии изготовления образцов. Для проверки этого предположения было принято решение провести совместный эксперимент с участием Университета г.Осло. Для этого во ФТИ им. А.Ф.Иоффе были выращены эпитаксиальные слои п-6Н-SiC с концентрацией нескомпенсированных доноров (Nd-Na) ~5 1016 см"3. На поверхности образцов были сформированы барьеры Шоттки методом магнетронного нанесения Ni с последующей фотолитографией. Эти образцы были облучены в Университете г.Осло в тех же технологических условиях, в которых до этого облучались образцы SiC, выращенные методом CVD ( электроны 6 мэВ, дозы ЗхЮ15 - 3 1016 см" ). После каждой дозы облучения проводились независимые измерения электрических характеристик образцов в обоих исследовательских центрах. Исследования проводились методом C-V характеристик и DLTS. Полученные результаты представлены в Таблице 3.1 и на рисунках 3.1-3.3.

Как видно из таблицы, образцы, выращенные методом сублимационной эпитаксии сохраняли проводимость при комнатной температуре после дозы

1/ л облучения Зх 10 см" , когда CVD образцы уже становились полуизолирующими. Температурная зависимость удельной емкости структур представлена на рисунке 1.

Ступеньки в низкотемпературной части зависимости C=F(T) на Рис 1. показывают, что компенсация при этих температурах вызвана глубокими центрами. Как только температура образца становится достаточной для

1. Козловский В.В. Модифицирование полупроводников пучками протонов. (СПб.: Наука, 2003).

2. Верма А., Кришна П. Политипизм и полиморфизм в кристаллах. М. Мир-1969-390 с.

3. Ramsdell L.S. Studes on Silicon carbide // Am.Mineral-1947-v.32- pp.64-82

4. Хэпиш Г., Рой P.M. Карбид кремния. // М.Мир, 1972- 386 с.

5. Humpreys R.G., Bimlery D., Choyke W.J.//Solid State Commun-1981-v.39-p.163.

6. Дубровский Г.Б. Структура, энергетический спектр и политипизм в кристаллах карбида кремния // ФТТ-1971- т. 13- в.8 с.2505-2507.

7. Дубровский Г.Б., Лепнёва Г.А. Энергетическая зонная структура и оптические спектры кристаллов карбида кремния. // ФТТ-1977-т.19.в.-5-с.1252-1259.

8. Водаков Ю.А., Константинов А.О., Литвин Д.П., Санин В.И. Лавинная ионизация в карбидкремниевых р-n структурах.// Письма вЖТФ-1981-т.7 -в.-12- с.705-708.

9. Константинов А.О. Температурная зависимость ударной ионизации и лавинного пробоя в карбиде кремния // ФТП-1989- т. 23-в.1-с. 52-57.

10. Choyke W., Patrik L. Exiton Recombination Radiation and Phonon Spectrum //Phys. Rev.-1962-v. 127-N 6 -pp. 1868-187711 .Пихтин A.H., Яськов Д.А. Край основной полосы поглощения SiC 6Н // ФТТ-1970-т. 12-в.6-с. 1597-1604

11. Acheson E.G. // Chem News, -1893- B.68 -S.179

12. Lely J.A. Darstellung von Einkristallen von Siliziumcarbid und Beherrshung von Art und Menge der eingebauten verunreiningen // Ber. Dt. Keram. Ges -1955-55-S.229

13. Глаговский А.А., Граневский Э.В., Дроздов A.K. и др. Некоторые вопросы получения карбида кремния и эпитаксиальных структур на егооснове / Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников, Ленинград -1980-С.226-240

14. Tairov Yu.M. and Tsvetkov V.F. Investigation of Growth procces of ingots of silicon carbide single crystals // J.Crystal Growth -1978 -v.43 pp.209-212

15. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Современное состояние и перспектива получения монокристаллов и эпитаксиальных слоев карбида кремния Вег. Dt. Keram. Ges. -1955-55-С.122-135

16. Tsvetkov V.F., Allen S.T., Kong M.S., Carter C.H. Jr. Recent progress in SiC crystal growth // Inst. Phys. Conf. Ser. 1996 - 142 - pp. 17-22

17. Yakimova R., Yakimov Т., Hitova L., Janzen E. Defect mapping in 4H-SiC wafers // Mat. See. Eng. 1997 - В 46 - pp.287-290

18. Vodakov Yu. A., Mokhov E.N., Ramm M.G., Roenkov A.O. Epitaxial growth of silicon carbide layers by sublimations "sandwich-method" // Crystal and Technical. -1979-V. 14 pp.729-740

19. Константинов A.O., Литвин Д.П., Санкин В.И. Резкие струкрурносовершенные карбидокремниевые р-п переходы // Письма в Ж.Т.Ф.-1981-Т.7-В.21-С.1335-1339

20. Brander R.W., Sutton R.,Brit. J. Solution grown SiC p-n junctions // Appl Phys D2-N2-pp.309-318

21. Ziegler and Theis D.A New Degradation Phenomenon in Blue Light Emitting Silicon Carbide Diodes // IEEE Transaction on electron devices 1981 - V.28 -N4-pp.425-.427

22. Дмитриев В.А., Иванов П.А., Морозенко Я.В.и др. Карбидокремниевые светодиоды с излучением в синефиолетовой области спектра // Письма в ЖТФ. -1985-T.ll-B.18-c.98

23. Дмитриев В.,А., Коган JI.M., Морозенко Я.В.и др. Индикаторы с синим свечением на основе карбида кремния, выращенный бесконтейнерной жидкостной эпитаксией // Письма в ЖТФ 1985 - Т. 12 - В7 - с.385-388

24. Lebedev A.A., Tregubova A.S., Chelnokov V.E., Scheglov M.M.,Glagovskii A. A. Growth and investigations of the big area Lely-grown substrates // Mater. Sci. Eng. В 1997 - v.46 - pp. 291-295

25. Savkina N.S., Lebedev A.A., Tregubova A.S., Scheglov M.P. Structural and optical studies of low doped n-6H SiC layers grown by vacuum sublimation // Materials Science Forum Vols 2000 - w.338-342 - pp.509-512

26. Tuominen M., Yakimova R., Syvajarvi M., Janzen E. Domain misorientation in sublimation grown 4H-SiC epitaxial layers // Mater. Sci. Eng. В 1999 — w.61-62 - pp. 168-171

27. Minagva S., Gatos H.C. Epitaxial growth of a-SiC from the vapor phase // JapJ.Appl.Phys. 1971 - v. 10 - pp. 1680-1690

28. Fatemi M., Nordquist P.E.R. An x-ray topographic study of P-SiC films on Si substrates // J.Appl.Phys. 1987 - v.61 - pp. 1883-1890

29. Janzen E., Kordina O. Recent progress in epitaxial growth of SiC for power device applications // Inst Phys Conf. Ser. 1996 - v.142 - pp. 653-658

30. Kimoto Т., Nakazava S., Hashimoto K., Matsunami H. Reduction of doping and trap concentrations in 4H-SiC epitaxial layers grown by chemical vapor deposition // Appl. Phys. Lett. 2001 - v.19 - p. 2761

31. Buk A.A., O'Loughlin M.J., Mani S.S. SiC epitaxial layer growth in a novel multi-wafer VPE reactor // Mat.Sci.Forum 1998 - w.264-268 - pp.83-88

32. Karamann S., Haberstroh C., Engelbrecht F., Suttrop W., Schoner A., Schadt M., Helbig R., Pensl G., Stein R. A. and Leibenzeder S., CVD growth and characterization of single-crystalline 6H silicon carbide // Physica В -1993 -v. 185, pp. 75-78

33. Larkin D.J., Neudek P.G., Powell J.A., Matus L.G. Site-competition epitaxy for superior silicon carbide electronics // Appl. Phys. Lett. 1994 - v.65 -pp. 1659-1661

34. Kimoto Т., Itoh A., Matsunami H. Incorporation mechanism of N, Al, and В impurities in chemical vapor deposition of SiC // Appl.Phys.Lett. 1995 - v.67 -p.2385

35. Rupp.R., Langing P., Volki J., Stephani D. First results on silicon carbide vapor phase epitaxy growth in a new type of vertical low pressure chemical vapor deposition reactor // J.Cryst. Growth 1995 - v. 146 - pp.37-41

36. Wagner G., Leitenberger W., Irmscher K., Schmid F., Laube M., Pensl G. Aluminium incorporation in 4H-SiC layers during epitaxial growth in a hot-wall CVD system // Mat. Sci. Forum Vols. 2002 - w.3 89-393 - pp.207-210

37. Janson M.S., Hallen A., Linnarsson M.K., Svensson B.G. Hydrogen diffusion, complex formation, and dissociation in acceptor-donor silicon carbide // Phys. Rev. В 2001 - v.64 - pp.195-202

38. Aradi В., Gali A., Deak P., Son N.T., Jansen E. Passivation of p-type dopants in 4H-SiC by hydrogen // Physical В 2001 - w.308-310 - pp.722-725.

39. Patric L. Inequalent Sites and Multiplet Donor and Acceptor Levels in SiC Polytypes // Phys. Rev 1962 - v. 127 - N 6- pp.l878-1880

40. Rao M.V., Gardner J., Holland O.W. et al. Hot implantation of N* into a-SiC epilayers // Inst.Phys.Conf.Ser. 1996 - N142 - pp.521-524

41. Suttrop W., Pensl G., Choyke W.J., Steine R, Leibenzeder S. Hall effect and adsorption measurements on nitrogen donors in 6H-silicon carbide // J. Appl. Phys. 1992 - v.72 - pp.3708 -3713

42. Raynaud C., Ducroquet F., Guillot G., Porter L. M., Davis R. F. Determination of ionization energies of the nitrogen donors in 6H-SiC by admittance spectroscopy // J. Appl. Phys. 1994 - v.76 - pp.1956-1958

43. Gotz W., Schoner A., Pensl G., Suttrop W., Choyke W.J., Steine R., Leibenzeder S. Nitrogen donors in 4H-silicon carbide // J.Appl Phys 1993 -v.73 — p.3332

44. Woodbery H.H., Ludwig G.W., Electron Spin Resonance Studies in SiC. // Phys.Rev. 1961 - V124-pp. 1083-1089

45. Troffer Th., Gotz W., Schoner A. et al. Hall effect and infrared absorption measurements on nitrogen donors in 15R-SiC // Inst.Phys.Conf.Ser. 1994 -N137 — pp.173-176

46. Nikolaev A.E., Nikitina I.P., Dmitriev V.A. Highly nitrogen doped 3C-SiC grown by liquid phase epitaxy //Inst.Phys.Conf. Ser. 1996 - v. 142 - p. 125128

47. Euwarage A.O., Smith S.R., and Mitchel W.C. Shallow levels in n-type 6H-silicon carbide as determined by admittance spectroscopy // J.Appl Phys — 1994 v.75 - pp.3472-3476

48. Водаков Ю.А., Калабухова E.H., Лукин C.H., Лепнева А.А., Мохов Е.Н., Шанина Б.Д. // ЭПР в 2-мм диапазоне и оптическое поглощение собственного дефекта в эпитаксиальных слоях 4H-SiC // ФТТ 1991 -т.ЗЗ-сс.ЗЗ 15-3326

49. Dean P.J., and Hartman R.L. Magneto-optical properties of the dominant bound exitons in undoped 6H SiC // Phys. Rev. В 1972 - v.5 - pp.4911-4924

50. Van H. Daal., Knippenberg W.F,. Wassher J.D. On the electronic conduction of a-SiC crystals between 300 and 1500 К // J.Phys.Chem.Solids 1963 -v.24 -pp.109-127

51. Ломакина Г.А., Водаков Ю.А., Мохов. E.H., Одинг В.Г., Холуянов. Г.Ф. Сравнительные исследования электрических свойств трех политипов карбида кремния // ФТТ 1970 - т. 12 - сс.2918-2922

52. Кодрау И.В., Макаров В.В. Исследование голубой люминесценции карбида кремния с применением ионной имплантации алюминия и азота // ФТП 1977 - т. 11 - сс.969 -972

53. Мохов Е.Н., Усманов. М.М., Юлдашев Г.Ф., Махмудов Б.С. Легирование SiC элементами III А подгруппы при росте кристаллов из паровой фазы // Неорганиические материалы 1984 - т.20 - сс. 1383-1386

54. Schoner A., Nordell N., Rottner К., Helbig R., Pensl G. Dependence of the aluminium ionization energy on doping concentration and compensation in 6H-SiC // Inst.Phys.Conf.Ser. 1996 - N142 - pp.493-496

55. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Структура примесной зоны слаболегированных полупроводников (Обзор) // ФТП 1980 - т. 14 -с.825-858

56. Kuznetsov N.I., Zubrilov A.S. Deep centers and electroluminescence in 4H SiC diodes with a p-type base region // Mat. Science and Eng. В 1995 - v.29 — pp.181-184

57. Heera V., Pezold J., Ning X., and Pirouz P. High dose co-implantation of aluminium and nitrogen in 6H-silicon carbide // Inst.Phys.Conf.Ser. 1996 -N142 — pp.509-512

58. Clemen L.L., Devaty R.P., Choyke W.J., Powel J.A., Larkin D.J., Edmond J.A., Burk A.A. Recent developments in the characterization of the aluminum centre in 3C, 4H, 6H and 15R // Inst.Phys.Conf. Ser. 1994 - N137 - pp.297300

59. Водаков Ю. А., Ломакина Г.А., Мохов E.H. Нестехиометрия и политипизм карбида кремния // ФТТ 1982 - т.24 - сс. 1377-1383

60. Andreev A.N., Anikin М.М., Lebedev А.А., Poletaev N.K., Strel'chuk A.M., Syrkin A.L. and Chelnokov V.E. A relationship between defect electroluminescence and deep centers in 6H SiC // Inst.Phys.Conf.Ser. 1994 -N137 - pp.271-274

61. Вейнгер А.И., Водаков Ю.А., Кулев Ю., Ломакина Г.А., Мохов Е.Н., Одинг В.Г., Соколов В.И. Примесные состояния бора в карбиде кремния // Письма в ЖТФ -1980 -т.6 сс. 1319-1323

62. Balandovich V.S., Mokhov E.N. // Transactions Second Intern. High Temperature Electronics Conference, (Charlotte NC, 5-10 June 1994, USA) -V.2 pp.181-184

63. Лебедев A.A., Андреев A.H., Мальцев A.A., Растегаева М.Г., Савкина Н.С., Челноков В.Е. Получение и исследование эпитаксиальной диффузии 6H-SiC р-n структур // ФТП 1995 - т.29 - с. 1635

64. Аникин М.М., Лебедев А.А., Сыркин А.Л., Суворов А.В. Исследование глубоких уровней в SiC методами емкостной спектроскопии // ФТП -1985 т.19 - сс.114-117

65. Suttrop W., Pensl G., Laning P. Boron-Related Deep Centers in 6H-SiC // Appl. Phys. A.- 1991 -v.51 -pp.231-237

66. Anikin M.M., Lebedev A.A., Poletaev N.K., Strel'chuk A.M., Syrkin A.L. and Chelnokov V.E. Deep centers and blue-green electroluminescence in 4H-SiC // Inst.Phys.Conf.Ser. 1994 - N137 - pp.605-607

67. Лебедев A.A., Полетаев H.K. Глубокие центры и электролюминесценция легированных бором 4H-SiC р-n структур // ФТП 1996 - т.ЗО - сс.54-55

68. Константинов А.О. Инжекция неравновесных точечных дефектов при диффузии примесей в кристаллах со смешанным механизмом самодиффузии // ФТП 1991 - т.25 - сс.1175-1181

69. Баранов П.Г. Радиоспектроскопия широкозонных полупроводников: SiC и GaN // ФТТ 1999 - т.41 - в.5 - сс.789-793

70. Jang S., Kimoto Т., Matsunami Н. Deep levels in 6H SiC wafers and step-controlled epitaxial layers // Appl.Phys.Lett. 1994 - v.65 - pp.581-583

71. Mazzola M.S., Saddow S.E., Neudeck P.G., Lakdawala V.K., We S. Observation of the D-centre in 6Hp-n diodes grown by chemical vapor deposition // Appl.Phys.Lett. 1994 - v.64 - pp.2730-2735

72. H.Zhang, G.Pensl, A.Dorner, S.Leibenzeder. // Ext. Abstr. Electrochem. Soc. Mtg.- 1989-p.699.

73. Аникин M.M., Андреев A.H., Лебедев A.A., Пятко C.M., Растегаева М.Г., Савкина Н.С., СТрельчук A.M., Сыркин А. Л., Челноков В.Е. Высокотемпературный диод Шоттки Au-SiC-6H // ФТП 1991 - т.25 - в.2 - сс.328-333

74. Аникин М.М., Зубрилов А.С., Лебедев А.А., Стрельчук A.M., Черенков А.Е. Рекомбинационные процессы в 6Н SiC р-п структурах и влияние на них глубоких центров // ФТП 1991 - т.25 - сс.479-489

75. Балландович B.C. Релаксационная спектроскопия радиационно-индуцированных дефектов в 6H-SiC // ФТП 1999 - т.ЗЗ - сс.1314-1319

76. Gong М., Fung S., Bellig C.D., ZhipuYou Electron-irradiation-induced deep levels in n-type 6H-SiC // J. Appl. Phys. 1999 - v.85 - pp.7604-7608

77. Вейнгер А.И., Ильин В.А., Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Исследование параметров парамагнитных глубоких центров вакансионной природы в 6H-SiC // ФТП- 1981 т.15 - с.1557

78. Dalibor Т., Pensl G., Matsunami Н., Kimoto Т., Choyke W.J., Schoner А., Nordell N. Deep defect centers in silicon carbide monitored with deep level transient spectroscopy // Phys. Stat. Sol. (a) 1997 - 162 - p. 199

79. Лебедев A.A. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния // ФТП — 1999-т.ЗЗ -сс. 129-155

80. Lebedev А.А., Strel'chuk A.M., Kozlovskii V.V., Savkina N.S., Davydov D.V., Solov'ev V.V. Studies of the effect of proton irradiation on 6H-SiC pn junction properties // Mat. Sci. Eng. В 1999 - w.61-62 - pp.450-453

81. Hemmingsson C.G., Son N.T., Janzen E. Observation of negative-U centers in 6H silicon carbide // Appl. Phys. Lett. 1999 - v.74 - pp.839-841

82. Kawasuso A., Weidner M., Redmann F., Frank Т., Sperr P., Krause-Rehberg R., Triftshauser W., Pensl G. Vacancies in He-implanted 4H and 6H SiC epilayers studied by positron annihilation // Physica В — 2001 w.308-310 -pp.660-663.

83. Gong M., Fung S.and Beling C.D. A deep level transient spectroscopy study of electron irradiation induced deep levels in p-type 6H-SiC. J. Appl. Phys. v. 85, N 10, pp. 7120-7122.

84. Brauer G., Anwand W., Bicht E.-M., Kuriplach J., Sob M., Wagner N., Coleman P.G., Pushka M.J., Korhonen T. Evaluation of some basic positron-related characteristics of SiC // Phys. Rev. В 1996 - v.54 - pp.2512-2517

85. Rybicki G.C. A deep level defects in alpha particle irradiated 6H silicon carbide // J. Appl. Phys. 1995 - v.78 - pp.2996-3000

86. Son N.T., Sorman E., Chen W.M., Kordina O., Monemar В., Janzen E. Possible lifetime-limiting defect in 6H SiC // Appl.Phys.Lett. 1994 - v.65 -p.2687

87. Rybicki George C. Deep level defects in alpha particle irradiation 6H siliconcarbide // J. Appl. Phys. v. 75, N 5, pp. 2996 3000.

88. Itoh H., Kawasuso A., Ohshima Т., Yoshikawa M., Nashiyama I., Tanigawa S., Misawa S., Okumura H., Yoshida S. Intrinsic Defects in Cubic Silicon Carbide//Phys. Stat. Sol. (a)- 1997- 162-pp. 173-198

89. Lebedev A.A., Chelnokov V.E. Measurement of electro-physical properties of silicon carbide epitaxial films // Diamond and Related Materials 1996 - v.3 -pp.1393-1397

90. Кузнецов Н.И., Дмитриев А.П., Фурман А.С. Свойства центра связанного с примесью А1 в 6H-SiC // ФТП- 1994 т.28 - N6 - сс.1010-1014

91. Doile J.P., Linnarsson M.K., Pellegrino P., Keskitalo N., Svensson B.G., Schoner A., Nordell N., Lindstrom J.L. Electrically active point defects in n-type 4H-SiC // J. Appl. Phys 1998 - v.84 - pp.1354-1357.

92. Hemmingsson C., Son N.T., Kordina O., Bergman J.P., Jansen E., Lindstrom J.L., Savage S., Nordell N. Deep level defects in electron irradiated 4H SiC epitaxial layers // J. Appl. Phys -1997 v.81 - pp.6155-6159.

93. Son N.T., Magnusson B. and Janzen E. Photoexcitation-electron-paramagnetic-resonance studies of the carbon vacancy in 4H-SiC // Appl. Phys. Lett. v. 81, N 21, pp. 3945 3947.

94. Castaldini A., Cavalini A., Rigutti L., Nava F.Low temperature anneling of electron irradiation induced defects in 4H-SiC // Appl. Phys. Lett. v. 85, N 1, p. 3780-3782 (2004).

95. Stucsta L., Beryman J.P., Janzen E. and Uenry A., Lu J. Deep levels created by low energy electron irradiation in 4H-SiC // J. Appl. Phys. v.96, N9, pp. 4909-4915.

96. David M.L., Alferi G., Monakhov E.M., Hallen A., Blanchard C., Svensson B.G., Barlot J.F. Electrically active defects in irradated 4H-SiC // J. of Appl. Phys. v. 95, N9, p. 4728-4733. (2004).

97. Martin D.M., Nielsen H.K., Levegne P., Hallin A., Alfini G., Svensson B.G. Bistable defect in mega-electron-volt proton implanted 4H silicon carbide // Appl. Phys. Lett. v. 84, N 10, p. 1704-1706 (2004)

98. Zhang C.H., Donnelly S.E., Vishnyakov V.M., Evants J.H., Dose dependent of formation of nanoscale cavities in helium-implanted 4H-SiC // J. Appl. Phys. v. 94, N 9, p. 6017 -6022 (2003)

99. Zolnai Z., Son N.T., Hallin C., Janzen E. Annealing behavior of the carbon vacancy in electro-irradiated 4H-SiC // J. of Appl. Phys. v. 96, N 4, p. 24062408 (2004).

100. Matsuura H., Aso K., Kayamihara S., Iwata H., Ishida T. Decrease in A1 acceptor density in Al-doped 4H-SiC by irradiation with 4,6 MeV electrons // Appl. Phys lett. v. 83, N 24, p. 4981-4983 (2003).

101. Hemmingsson C.G., Son N.T., Ellison A., Zhang J., Jansen E. Negative-U centers in 4H silicon carbide // Phys. Rev. В 1998 - v.58 - pp.R10119-R10122

102. Bergman J.P., Stoats L., Carlsson F.H.C., Sridhara S., Magnusson В., Janzen E. Defects in 4H silicon carbide // Physica В 2001 - w.308-310 - pp.675679

103. Lang D.V. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors // J. Appl. Phys. 1974 - v.45 - N7 - pp.3023-3032

104. Физический энциклопедический словарь. M., 1996 , т.5 , стр.445

105. Зи С. М. Физика полупроводников. // Энергия, Москва. -1973- С.656

106. Berman L.S. Purity control of semiconductors by the method of capacitance transient spectroscopy, // "Electronic integral systems", St. Petersburg, 1995, 114 p.

107. Астрова E.B., Лебедев A.A., Лебедев A.A. Влияние последовательного сопротивления на нестационарные емкостные измерения параметров глубоких уровней //ФТП- т. 19 в.8 - сс.1382-1385

108. Берман Л.С., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. // Л.; Наука, 1981, стр.175

109. Кузнецов Н.И. Токовый спектрометр для измерения параметров глубоких центров в полупроводниковых структурах // ПТЭ 1990 - N6 -сс.163-165

110. Лебедев А.А., Кузнецов Н.И. Установка для автоматического измерения спектров НЕСГУ. Препринт ФТИ N 1046 1986 - 26 стр.

111. Aberg D., Hallen A., Pellegrino P.and Swensson В.G."Nitrogen deactivation by implantation-induced defects in 4H-SiC // Appl.Phys.Lett. 78 (2001) 2908.

112. Aberg D., Hallen A., Pellegrino P.and Swensson B.G. "Nitrogen passivation by implantation-induced point defects in 4H-SiC epitaxial layers" // Appl.Surf.Science 184 (2001) 263-267.

113. Лебедев A.A., Иванов A.M., Строкан Н.Б.Радиационная стойкость SiC и детекторы жестких излучений на его основе. // Обзор ФТП, 38 (2004)

114. Lebedev A.A., Veinger A.I., Davydov D.V., Kozlovski V.V., Savkina N.S., Strel'chuk A.M. "Doping of n-type 6H-SiC and 4H-SiC with defects created with a proton beam" // J.Appl.Phys. V 88 pp. 6265-6271 (2000).

115. Lebedev A.A., Davidov D.V., Strelchuk A.M., Kozlovski V.V., Kuznetsov A.N., Bogdanova E.A., Savkina N.S. Deep centers appearing in 6H and 4H -SiC after priton irradiation. // Mater. Sci. Forum. 200. Vol. 338-342. P. 973976.

116. Лебедев A.A., Вайнгер А.И., Давыдов Д.В., Козловский В.В, Савкина Н.С., Стрельчук A.M. Радиационные дефекты в n-6H-SiC, облучённом протонами с энергией 8 МэВ // ФТП. 2000. Т. 34, № 8. С. 897 -902.

117. Лебедев А.А., Вайнгер А.И., Давыдов Д.В., Козловский В.В, Савкина Н.С., Стрельчук A.M. Радиационные дефекты в n-4H-SiC, облучённом протонами с энергией 8 МэВ // ФТП. 2000. Т. 34, № 9. С. 1058 -1062.

118. Лебедев А.А., Козловский В.В., Строкан Н.Б., Давыдов Д.В., Иванов A.M., Стрельчук A.M., Якимова Р. Радиационная стойкость широкозонных полупроводников. (На примере карбида кремния) // ФТП. 2002. Т. 36, № 11. С. 1354-1359.

119. Козлов В.А., Козловский В.В., Титков А.Н., Дунаевский М.С., Крыжановский А.К. Скрытые наноразмерные дефектные слои, сформированные в кристаллах Si и SiC высокодозной имплантацией протонов. // ФТП, 36, 1310 (2002).

120. Balandovich V.S., Violina G.N., // Cryst. Lattice Defect Amorphous Mater., 13, 189(1987).

121. Koshka Y. and Mazzola M. Effect of hydrogenation on Al-related photoluminescence in 6H-SiC // Appl.Phys.Lett, 79, 752 (2001).

122. Koshka Y., Mazzola M.S. Photoluminescence Investigation of Hydrogen Interaction with Defects in SiC // Material Science Forum, 389-393, 609 (2002).

123. Htilsen C., Achtziger N., Reislohner U., Witthuhn W. Reactivation of Hydrogen-Passivated Aluminum Acceptors in p-type SiC // Material Science Forum, 338-342, 929 (2000).

124. Dalibor Т., Pensl G., Kimoto Т., Choyke W.J., Schoner A., and Nordell N. // Phys. Stat. Sol.(a), 162, 199(1997).

125. Lebedev A.A., Veinger A.I., Davydov D.V., Kozlovski V.V., SavkinaN.S. and Strel'chuk A.M. Doping of и-type 6H-SiC and 4H-SiC with defects created with a proton beam // J.Appl.Phys., 88, 6265 (2000).

126. Лебедев A.A., Соболев H.A. // ФТП, 16, 1874 (1982).

127. Poate J.M., Tu K.N., Mayer J.W. Thin Films-interdiffusion and reactions. New York, 1978.

128. Nakamura Т., Shimada H., Satoh M. Ohmic Contact Formation on n-Type 6H-SiC using NiSi2. // Proc. of the ICSCRM 1999, Research Triangle Park, North Carolina, USA, 1999, Materials Science Forum, 338-342, 985 (2000).

129. Kelly R., Sanders J.B. Recoil implantation from a thin source: Underlying theory and numerical results // Surf. Science, 57, 143 (1976).

130. Winterborn K.B. On the theory of recoil implantation. // Radiation Effects, 49, 97 (1980).

131. Mayer J.W., Tsaur B.Y., Lau S.S., Hung L.S. Ion-beam-induced reactions in metal-semiconductor and metal-metal thin film structures. // Nucl. Instn Meth., 182/183, 1 (1981).

132. Poker D.B., Appleton B.R. Linear dose dependence of ion beam mixing of metals on Si // J.Appl.Phys., 57, 1414 (1985).

133. Sarkar D.K., Dhara S., Nair K.G.M., Chaudhury S. // Nucl.Instr.Meth. in Phys.Res.B., 161, 992 (2002).

134. Poate J.M., Foti G., and Jacobson D.C. Surface modification and alloying by Laser, Ion, and Electron Beams. // N.Y., Plenum Press, 1983.

135. Williams J.S., Elliman R.G., Ridgway M.C. Ion Beam Modification of Materials.//North-Holland, 1996.

136. Козловский B.B., Ломасов B.H. Ионио стимулированные процессы на границе раздела металл полупроводник при повышенных температурах облученияю // Поверхность. Сер. Физика, Химия, Механика, 3, 146 (1987).

137. Козловский В.В., Козлов В.А., Ломасов В.Н. Модифицирование полупроводников пучками протонов // ФТП, 34, 129 (2000).

138. Bellina J.J. and. Zeller M.V. In "Novel Refractory Semiconductors", ed. by D. Emin, T.L. Aselage and C. Wood, // Mat. Res. Soc., Pittsburg, PA, (1987) p. 265.

139. Andersen H.H. and Ziegler J.F. Hydrogen stopping powers and ranges in all elements, // Pergamon Press, NY, 1977.

140. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов M.A., Темкин М.М. Пространственные распределения энергии, выделенной в каскаде столкновений в твердых телах. // М., Энергоатомиздат, 1985.

141. Biersack J.P., Haggmark L.G., // Nuclear. Instrum. and Methods, 174, 257 (1980).

142. Morschbacher M.J., Behar M. Carbon deposition in Si as a consequence of H and He irradiations: A systematic study. //J.Appl.Phys., 91 (10), 6481-6487 (2002).

143. Morikawa Y., Yamamoto K., and Nagami K. Uphill diffusion mechanism in proton-irradiated silicon // Appl. Phys. Lett., 36, 997 (1980).

144. Малкович Р.Ш. Математика диффузии в полупроводниках. // СПб.,Наука, 1999.Maby E.W. Bombardment-enhanced diffusion of arsenic in silicon // J.Appl.Phys., 47, 830 (1976).

145. Rastegaeva M.G., Andreev A.N., and Babanin A.I. Abstracts of the 2nd Int. Seminar on semiconductor SiC and related materials, // Novgorod, Russia, 1997, p. 38.

146. Andreev A.N., Rastegaeva M.G., Babanin A.I., and Savkina N.S. Abstracts of the 2nd Int. Seminar on semiconductor SiC and related materials, // Novgorod, Russia, 1997, p. 36.