Получение и исследование полуизолирующего монокристаллического карбида кремния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

РГБ ОД 1 3 ию

Решанов Сергей Александрович

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУИЗОЛИРУЮЩЕГО МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ

Специальность: 01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ»

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Таиров Ю.М. кандидат технических наук Растегаев В.II.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Немов С.А., кандидат технических наук Колынина В.И.

Ведущая организация - НИИ «Гирикопд»

Защита состоится « ЛО » ¿//лч-^ 2000 г. в /4 часов на заседании диссертационного совета К 063.36.10 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «М » 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Семенов Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Карбид кремниевая технология сегодня является одной из наиболее перспективных областей в полупроводниковой электронике и может значительно расширить как сферы ее применения, так и ее функциональные возможности. Так, большая ширина запрещенной зоны, высокая температура Дебая и большая собственная теплопроводность допускают надежную работу SiC-приборов при температурах до 600-700°С, в условиях воздействия радиации. Большая напряженность поля пробоя SiC, высокая насыщенная скорость дрейфа носителей тока и высокая теплопроводность делают карбид кремния уникальным материалом для создания мощных высокочастотных приборов, работающих при высоких температурах и обеспечивающих малые энергетические потери.

Такое сочетание уникальных свойств SiC открывает перспективу создания элементной базы экстремальной электроники, необходимой для систем производства и распределения электроэнергии, для систем контроля и управления ядерных реакторов, для систем контроля окружающей среды и других важных областей. Подобные приборы не могут быть изготовлены на основе уже осво-ешгых промышленностью материалов, таких как Si, GaAs, GaP. Значительному прогрессу карбид кремниевой полупроводниковой электроники способствует тот факт, что к настоящему времени освоено выращивание монокристаллов SiC диаметром до 100 мм, пригодных для использования в качестве подложек.

Все отмеченное выше обуславливает повышенный интерес к полупроводниковому SiC, который особенно усилился в последнее годы. В США, Японии, Германии и других промышленно развитых странах ведутся интенсивные исследования по SiC, растет число фирм, занимающихся выращиванием кристаллов и эпитаксиальных слоев SiC, изготовлением приборов на его основе. Ежегодно проводятся несколько международных конференций по карбиду кремния.

Вместе с тем, качество выращиваемых кристаллов пока еще не отвечает высоким требованиям, предъявляемым к полупроводниковым материалам. Вопросы воспроизводимости и управления свойствами материала требует понимания свойств легированных материалов. В частности необходимо знать предельные растворимости примесей, позиции примеси замещения, зависимости постоянных решетки от степени легирования и т.д., а также изменения этих величин в зависимости от химической природы примесного атома. Многочисленные экспериментальные данные для SiC имеют большой разброс и не позволяют получить стройную картину поведения примесей.

Для приборного применения карбида кремния наряду с получаемыми в настоящее время материалами п- и /з-типа проводимости существует также

необходимость в материале, обладающем изолирующими свойствами. В связи с этим несомненный интерес представляет возможность получения полуизолирующего карбида кремиия, как подложечного в виде объемных монокристаллов, так и эпитаксиальных слоев. Его применение позволит значительно улучшить параметры карбид кремниевых полупроводниковых приборов: расширить частотный диапазон (до 30 ГГц), существенно уменьшить энергетические потери. При этом подложечный полуизолирующий карбид кремния необходим также для создания полупроводниковых приборов на основе нитридов (GaN, AIN).

Цель работы. Целыо настоящей работы являлось изучение особенностей легирования монокристаллического карбида кремния в процессе роста, направленное на решение вопросов воспроизводимости и управляемого получения материала с заданными свойствами, а также исследование возможности получения полуизолирующего объемного монокристаллического карбида кремния, пригодного для приборного применения в экстремальной электронике.

Задачи работы.

1. Изучение особенностей легирования карбида кремния при сублимационном росте.

2. Оценка энергии замещения для примесных атомов на основе теоретического рассмотрения химических и структурных искажений решетки карбида кремния. Оценка предельных растворимостей примесей в карбиде кремния в условиях сублимационного роста.

3. Разработка основ технологии получения полуизолирующего объемного монокристаллического карбида кремиия.

4. Исследование свойств полуизолирующего карбида кремния как в связи с условиями его получения, так и в связи с его приборным применением.

Научная новизпа работы.

1. Проведен теоретический расчет предельных растворимостей примесей III-V групп в карбиде кремния как для случая термодинамического равновесия, так и для реальных условий сублимационного роста. Дано теоретическое обоснование экспериментально наблюдаемого эффекта грани, основанное на различии энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях. Получены зависимости влияния уровня легирования на параметр решетки карбида кремния.

2. Проведен термодинамический анализ состава газовой фазы в системе SiC-C-V. Определены давления паров ванадия, превышение которых в заданном температурном диапазоне приводит к возникновению включений твердой фазы VC в растущих кристаллах карбида кремния и тем самым к увеличению дефектности получаемых кристаллов.

3. Исследованы особенности легирования алюминием и ванадием монокристаллов SiC при сублимационном росте. Впервые определен предел растворимости ванадия.

4. Показано, что сублимационный метод (метод ЛЭТИ [1]) позволяет выращивать объемный монокристаллический карбид кремния не только п- или р-типа проводимости, но и обладающий изолирующими и полуизолирующими свойствами за счет соответствующего легирования ванадием и алюминием в процессе роста.

5. Выявлен эффект фотопроводимости полуизолирующего SiC:V в видимой области спектра, обладающий долговременной релаксацией.

Практическая ценность работы.

1. Предложены две модели для исследования удельного переходного сопротивления омических контактов. Создан пакет прикладных программ, обеспечивающих измерительный процесс.

2. Получены легированные ванадием монокристаллы карбида кремния политипов 4Н и 6Н, обладающие полуизолирующими свойствами.

3. Разработаны основы технологии получения полуизолирующего карбида кремния, применение которого в качестве подложечного материала или изолирующих слоев позволит обеспечить более высокое быстродействие и меньшие энергетические потери приборов на основе карбида кремния и нитридов.

Основные научные положения.

1. Наблюдаемая анизотропия легирования карбида кремния примесями замещения III-V групп обусловлена различием энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях.

2. Совместное легирование ванадием и алюминием монокристаллов карбида кремния в процессе сублимационного роста в вакууме позволяет обеспечить получение материала с полуизолирующими свойствами.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 3d International Conference on High Temperature Electronics (Albuquerque, USA, 1996), E-MRS-96 Spring Meeting (Strasbourg, France, 1996), Международном научном семинаре «Карбид кремния и родственные материалы» (Новгород,

1997), 1ой Городской студенческой научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике (Санкт-Петербург, 1997), 2nd European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (Montpellier, France,

1998), Научной молодежной школе по твердотельным датчикам (Санкт-Петербург, 1998), Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-99» (Москва, 1999), 10th European Conference «Diamond-99» (Prague, Czech Republic,

1999), Международной конференции «Релаксационные явления в твердых телах» (Воронеж, 1999), 2ой Научной молодежной школе «Поверхность и

границы раздела структур микро- и наноэлектроники» (Санкт-Петербург, 1999), Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 1999), также докладывались и обсуждались на Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ 1998-2000г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 6 статей и 12 тезисов докладов на конференциях и семинарах, в том числе международных.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 102 наименования. Основная часть работы изложена на 110 страницах машинописного текста. Работа содержит 45 рисунков и 11 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

Первая глава посвящена выращиванию объемных монокристаллов карбида кремния методом сублимации и исследованию их свойств.

Рассмотрено развитие методов получения объемных кристаллов карбида кремния от спонтанного зародышеобразования к росту на затравках. Приведены основные параметры коммерчески производимых в настоящее время кристаллов карбида кремния. Показано, что электрофизические и структурные характеристики кристаллов, полученных по методам ЛЭТИ [1] и Лели, близки и отличаются от кристаллов, производимых CREE.

Приведено описание используемой в работе высокотемпературной установки, позволяющей осуществлять рост кристаллов карбида кремния в интервале температур 1800...2300°С и давлений от 105 до 10~2 Па. Оптимизирована на основе двумерного моделирования конструкция П-образного резистивного нагревательного элемента с целью продления срока службы и обеспечения однородности температурного поля.

Приведено описание технологического режима выращивания монокристаллического SiC в вакууме 10~3 торр с выходом на режимную температуру в атмосфере аргона 50 торр, призванным исключить нежелательное зародышеоб-разование метастабильной фазы p-SiC на начальных стадиях роста.

На основе измерений эффекта Холла и удельного сопротивления в диапазоне температур 150...800 К проведены исследования подложек карбида кремния. Анализ температурной зависимости подвижности показал, что в исследованном температурном диапазоне наблюдается максимум подвижности

(рис. 1), соответствующий переходу от рассеяния на ионизированных примесях к решеточному рассеянию. Его не ярко выраженный характер обусловлен сильным влиянием рассеяния на неионизироваштых примесях и дефектах кристаллической структуры. В высокотемпературной области подвижность может быть описана степенной зависимостью: ц~Г~2'5 и [i~r~L9 для 6Н и 4Н политипов соответственно.

Исследования электрофизических характеристик выращиваемых монокристаллов карбида кремния требуют создания надежных омических контактов к образцам, для чего необходим контроль их параметров, и, в частности, удельного переходного сопротивления. В связи с чем была усовершенствована широко применяемая TLM (transmission line model) методика измерения удельного сопротивления омических контактов, а также предложена принципиально новая модель полосы металлизации, использующая ее неэквипотенциальность, которая позволяет одновременно определять удельное переходное сопротивление контакта и степень его однородности по площади, удельное сопротивление полупроводника и слоя металлизации. В основу обеих методик положена общая двумерная модель токопротекания в системе с распределенными параметрами, использующая метод конечных элементов. Создан пакет прикладных программ, обеспечивающих измёрителышй процесс. Проведены исследования омических контактов на основе Ni к н-SiC и па основе системы Ti-Al кр-SiC.

Вторая глава посвящена теоретическому рассмотрению легирования карбида кремния примесями замещения.

В начале главы приведен критический обзор современной литературы, посвященной расчету примесных и собственных дефектов в карбиде кремния. Сделан вывод об эффективности применения полуэмпирических методов расчета и актуальности теоретического рассмотрения примесей в карбиде кремния.

На основе метода сильной связи в рамках приближения связывающих ор-биталей Харрисона [2],[3] проведены расчет и рассмотрение структурных и химических искажений кристаллической решетки карбида кремния кубической модификации в результате легирования примесными атомами III-V групп пе-

S о

н о

о *

3 о

500

= 100

50

♦ - л-бН(Лели) . И - и-бН(ЛЭТИ) О - и-4Н(ЛЭТИ) а - rc-6H(CREE)

100 200 Температура, К

300

Рис. 1

С< о

а данные работы [4]

а данные работы [4] Ф данные работы [5] —В& ! L--.Bc

Концентращш А1 Адг 10

Концентрация В Лв-10"

Рис.2

Рис.3

риодической системы, с учетом гетеровалентного замещения. Матричные элементы модели вычислены с использованием таблиц атомных термов Фишер. Энергия взаимодействия перекрытия рассчитана на основе обобщенной кванто-во-химической теории Хюккеля. В расчетах принималось, что возмущения, вносимые примесным атомом, распространяются не дальше второй координационной сферы и, соответственно, не рассматривалось взаимодействие между примесными атомами. Релаксация решетки приводит к новым равновесным межатомным расстояниям. Результирующее локальное смещение может быть найдено из условия минимума энергии.

Рассмотрены зависимости энергии деформации кристаллической решетки и ее составляющих от величины относительной деформации для случая примесных атомов замещения. Изменение длины связи в основном определяется изменением энергии связи примесь - ближайший сосед. Изменение энергии связи между первыми и вторыми соседями уменьшает смещение, обусловленное изменением энергии в первой координационной сфере, всего на четверть. Получены оценки полной энергии деформации на один примесный атом. Так, для атома А1 в 81- подрешетке эта энергия составляет ~0.1 эВ.

Проведен расчет локальных искажений кристаллической решетки вокруг примесных атомов. Получено выражение для изменения параметра решетки от уровня легирования на основе квазиконтинуалыюй модели. Расчетные зависимости находятся в хорошем согласии с имеющимися экспериментальными данными (рис. 2 и 3).

сл 3 О о сл п I ЕЙ 1 > (А -а 2 1 В1 о в» > СЙ Примесь

о Ей О Ей О СЛ О ЕЙ о цр. О ЕЙ п ЕЙ О ЕЙ П ЕЙ о ЕЙ О ЕЙ Замещаемый атом

0.116 0.506 о о и> о _ Ю 4*- о ю о 1 о ¡о оо о р о и> О -О 4^ О Р <Ь (о ь Ю Оч Р о ю ^ £ § 1 1 о р О Со и) Оч оо и) о ■ £ СО о о 4^ ^ 00 1— 0О чо о о 4^ 1-. 00 о оо оо £ ? Изменение длины связи примесь-ближайший сосед, А

1.43 5.45 4^ и> о Ф- и) 1 Ьч 00 ОЧ 4^ ЧЛ ЧО чо 1Л и> К) 00 ■и 4^ Ю Ь. Ьч 1-Л ЧУ1 к- ¡40 чо Со и) ' и и) ЧО ф. ЧЛ о о оо ¡о ЧЛ ¡-> Оч Оч ь-К) 00 о Энергия замещения, эВ

Ю о Оч О оо К) О Ьч Со ЧЛ чо '-и 00 1 о о К) Оч ¡о чл ЧО -4 У1 и> оч ^ чо ЧО Ьч оч Ю оо р ^ о 00 чо (О ЧО к) 1Л 00 К> Ьч 00 4^ 1-. О Ьч Оч К) 1° г- Ьч ЧЛ ЧЛ 00 Энергия замещения на поверхности, эВ

1 1 1 1 1 1 6 р и- ЧЛ (У, »О о Р о ро ОЧ ^ о о о -О ЧЛ о чо О ОЧ о о ю о оо оч ы о и) и> ЧО Р о и> О Энергия ионизации ¿7, эВ

чл оч о го о_ о П чо Г* 5** о ОО о о — ю 4* О чл оо о '.л к> ^ у, 1>» О о 10 СП оо и) оч О Р_ ЧЛ ьо ¡7» (О р_ О Оч 00 и> (о о о ОО и) чл 1 и> ^ ы -н о О ^ -Л и> Ю (О ^ о О 00 о о •-. и о о термодинамически равновесная Предельная растворимость 1 (при 2500 К), см"3

ь- Ох "Г0 V1 о о ю 4^ ¡о чр . 1—. о о О ОЧ ом оо чо ЧО о О О « с; г" 5° Оч оо >—. К—. о р— о. Ы н-ЧЛ ЧО 1—. ¿-1 р_ О м о -О и) о о о о >— о и> 1 и) рч ы Ь о О. ш « и> ^ к) Ь о ® о. М "Г1 ^Р >—» »—. о о — К> о о с учетом эффекта грани

О о и> О о к» о 00 о л ЧЛ о ь-» о_ ст. (О 00 о_ 00 00 о о К) о ЧО к) о СТ. 00 о о ы о к—* о N-4 (О ЧЛ о К) ° данные [6]

ч р

о

Й »

7=2500К, Кв=2мм/ч

р~|- в 51-подрешетке В в С- подрешетке

Р Ав БЬ ве Бп

В А1 ва 1п N

Рис.4

Проведена оценка энергии замещения для примесей Ш-У групп в карбиде кремния. Полученные данные однозначно свидетельствует о предпочтительном замещении атомов кремния в примесями В, А1, ва, 1п, ве, Бп, Р, Аб и БЬ, поскольку в этом случае наблюдаются значительно меньшие деформации кристаллической решетки и изменение полной энергии кристалла. N предпочтительнее встраивается в подрешетку углерода, однако существует возможность его вхождения и в подрешетку кремния, поскольку расчетная разница энергий не велика.

Получены теоретические оценки предельных растворимостей примесей в карбиде кремния (табл. 1) как для случая термодинамического равновесия, так и для реальных условий сублимационного роста, при которых отсутствует равновесие фронта роста и объема кристалла (рис. 4). Расчет проведен с учетом различия энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях, дано обоснование экспериментально наблюдаемого эффекта грани. Расчетные значения находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.

Третья глава посвящена, главным образом, теоретическому рассмотрению термодинамики паровой фазы при сублимационном выращивании карбида кремния, легированного алюминием и ванадием. При этом решались следующие задачи: установление условий существования одной кристаллической фазы влияние алюминия и ванадия на процессы массопереноса при росте карбида кремния; установление факторов, влияющих на легирование карбида кремния алюминием и ванадием.

Рассмотрен состав паровой фазы в системе 5ЬС-А1. Указаны условия существования фазы А14Сз, которая оказывает отрицательное влияние на структурное совершенство монокристаллов карбида кремния, легированных алюминием. Рассмотрены условия, в которых пары алюминия оказывают существенное влияние на массоперенос карбида кремния в процессе сублимационного роста. Воздействие алюминия наиболее существенно вблизи равновесия 81С-С, соответствующего реальным условиям сублимационного роста объемных кристаллов карбида кремния. Большие, чем у кремния, парциальные давления паров алюминия способствуют тому, что алюминий покидает кристаллизационную ячейку в условиях сублимационного роста монокристаллического карбида кремния быстрее кремния, приводя тем самым к существенной неоднородности уровня легирования по длине слитка.

Проведен термодинамический анализ состава газовой фазы в системе БЮ-С-У. Установлена возможность существования в системе 81С-С-У в диапазоне ростовых температур (2000...2500 К) только трех конденсированных фаз: 51С(т), С(т) и УСЬх(т). Определены давления паров ванадия, превышение которых в заданном температурном диапазоне приводит к возникновению включений твердой фазы УС^ в растущих кристаллах карбида кремния и тем самым к увеличению дефектности получаемых кристаллов. В отличие от алюминия, парциальные давления паров ванадия существенно меньшие, чем у кремния, и, таким образом, не должны наблюдаться истощение по ванадию в кристаллизационной ячейке в процессе сублимационного роста и, соответственно, неоднородность легирования ванадием по длине слитка.

Четвертая глава посвящена исследованию особенностей получения монокристаллов карбида кремния, легированного алюминием.

Исследовано влияние пористости графита кристаллизационной ячейки на рост монокристаллов Показано, что пористость графита сильно влияет на состав парогазовой фазы карбида кремния, а посредством последней - на условия роста, а также на истощение ячейки легирующими примесями (алюминием). Оптимальным является плотный графит с 15% пористостью (табл. 2).

Практическое исследование показало, что введение металлического алюминия в ростовую ячейку приводит к резкому ухудшению качества растущего кристалла. Получение легированных алюминием монокристаллов по методу ЛЭТИ требует использования в качестве источника роста порошка карбида кремния предварительно пролегированного алюминием.

Определенная трудность получения кристаллов карбида кремния политипа 4Н р-типа проводимости связана с тем, что алюминий плохо захватывается при росте кристаллов на кристаллизационной грани (0001)С, однако получение 4Н политипа возможно только на С-грани, где имеет место политипный переход от

6Н к 4Н, или на боковых гранях. Получение силыюлегированных алюминием кристаллов/>-4Н-51С возможно только при росте на боковых гранях.

Таким образом, было показано, что монокристаллы карбида кремния, легированного алюминием, можно получать по методу ЛЭТИ при следующих условиях:

1) ростовая среда - вакуум (диапазон давлений 10'3... 10'5 торр);

2) источник роста - карбид кремния, легированный алюминием;

3) материал ростовой ячейки - плотный графит (пористость 15%). Влиять на уровень легирования можно варьированием температуры роста

и состава ростовой шихты. Уровень легирования и политипная структура кристалла взаимосвязаны. Данные по влиянию условий роста на политип и уровень легирования представлены в табл. 3.

Таблица 2

Пористость графита,% Нормальный температурный градиент (10... 50 К/см) Увеличенный температурный градиент (>50 К/см)

15 Нормальный рост Рост поликристалла

20 Дефектный рост с быстрой Рост поликристалла

графитизацией

24 Графитизация Рост поликристалла

28 Графитизация Рост поликристалла

Таблица 3

Политип затравки Ориентация затравки Уровень легирования -3 кристалла, см Политип кристалла Тип проводимости

6Н (0001)81 ю19 6Н р

6Н (0001) С ю17 4Н п,р

4Н (0001) 1018 6Н р

4Н (0001) С ю17 4Н п,р

15Я (0001) ю18 6Н р

15Я (0001) С ю17 4Н п,р

4Н (1010) 1018 4Н р

6Н (1010) ю18 6Н р

Одной из существенных проблем, решаемых в технологии выращивания монокристаллов карбида кремния, получаемых по методу ЛЭТИ является вопрос однородности их легирования. Особенно он актуален для случая легирования кристаллов алюминием, так как истощение засыпки алюминием, происходящее вследствие незамкнутости ростовой ячейки, трудновосполнимо. Одним из явлений, приводящих к такому истощению, может быть процесс рекристаллизации источника роста, происходящий вследствие наличия градиента температуры и создающий эстафетный процесс легирования. Неоднородности, связанные с эффектом грани, проявляются, помимо естественного огранения растущего кристалла, и при любом отклонении фронта роста от плоскости исходной подложки.

Пятая глава посвящена рассмотрению проблем получения полуизолирующего карбида кремния и исследованию его свойств как в связи с условиями получения, так и в связи с возможным применением в качестве подложечного материала.

Сформулирован подход к получению полуизолирующих свойств 81С материала, включающий две основные стадии:

1) Получение высокоомного материала за счет снижения концентрации примесей и компенсации;

2) Перекомпенсация остаточных примесей глубокими примесными центрами.

Приведены сведения по параметрам и свойствам примесных центров ванадия в карбиде кремния, согласно которым ванадий является электрически амфотерной примесью, образующей глубокие донорные (Уь^О^КхХЗсР)) и акцепторные уровни А°/А~ О^Зя^Л^ЧЗ</)) расположенные на 1.35...1..47 и 0.68...0.97 эВ ниже дна зоны проводимости в 6Н и 4Н [7]. Показано, что ванадий является наиболее перспективным глубоким центром в БгС с точки зрения получения изолирующих свойств, причем предпочтительным является использование донорных уровней ванадия как более глубоких, особешю в 4Н политипе. Поэтому исходный нелегированный материал должен быть 4Н политипа р-типа проводимости, что может быть достигнуто за счет правильного выбора условий роста и легирования основной акцепторной примесью - алюминием.

Показано, что выращивание в вакууме монокристаллов 4Н-81С на граш! (0001)С из алюминий содержащей засыпки позволяет получать высокоомные кристаллы с разностной концентрацией примесей менее предела растворимости ванадия. Поэтому легирование таких кристаллов в процессе роста ванадием, как электрически амфотерной примесью, позволяет полностью компенсировать основные остаточные примеси (алюминий и азот) и получить полуизолирую-

щий материал. Его электрические свойства в широком диапазоне температур будут определяться только энергией активации ванадия.

Получены легированные ванадием монокристаллы карбида кремния политипов 4Н и 6Н, обладающие полуизолирующими свойствами (р > 107 Ом-см при 20°С) (рис. 5). Политипная структура выращенных кристаллов была исследована рентгеноструктурными методами. Присутствие ванадия и его концентрация в образцах были определены рентгеноспектральным микроанализом (РСМА). Растворимость ванадия оказалась на два порядка выше ожидаемой и составила ~1-1019 см"3 при 2500 К. Присутствие ванадия также было подтверждено вторичной ионной масс спектроскопией (ВИМС). При высоких температурах все полученные образцы демонстрировали слабую проводимость «-типа, что было определено по знаку эффекта термо-ЭДС.

Удельное сопротивление полученных 8Ю:У образцов исследовалось в открытой атмосфере на планарных структурах с Р1 контактами в импульсном электрическом поле до 10 кВ/см, в зависимости от температуры и максимальной плотности тока.

В результате проведенных температурных исследований проводимости образцов Б1С:У в диапазоне 20...800°С была определена энергия активации Е на уровне 1.3...1.6 эВ, соответствующая энергетическому зазору между донор-ным уровнем ванадия и дном зоны проводимости. Кроме того, в части образцов наблюдалась энергия активации ~0.6 эВ. Для определения энергии активации по полученным экспериментальным данным был применен метод наименьших квадратов на основе уравнения электронейтральности для компенсированного полупроводника с несколькими типами центров.

Показано, что сублимационный метод (метод ЛЭТИ) позволяет выращивать объемный монокристаллический карбид кремния не только п- или /ьтипа проводимости, по и обладающий изолирующими и полуизолирующими свойствами за счет соответствующего легирования ванадием и алюминием в процессе роста. Полученные результаты подтверждают возможность применения полуизолирующего 411-8 ¡С: V в качестве подложечного материала.

Рассмотрена возможность использования 4Н-81С:У в качестве материала для термо датчиков.

Выявлен эффект фотопроводимости полуизолирующего 81С:У в видимой области спектра, обладающий долговременной релаксацией с постоянной времени 102...103 с (рис. 6). Двойной пик вблизи 2.9 эВ является общим для всех образцов, в то время как тройной пик вблизи 2.0 эВ проявляется только у части образцов, имеющих низкотемпературный участок проводимости.

2 3 4 § 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

1000/Г, 1/К 101 Длина волны, мкм

Рис. 5

Рис.6

Заключение. В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Проведен теоретический расчет предельных растворимостей примесей III-V групп в карбиде кремния как для случая термодинамического равновесия, так и для реальных условий сублимационного роста. Дано теоретическое обоснование экспериментально наблюдаемого эффекта грани, основанное на различии энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях. Получены зависимости параметра решетки от уровня легирования.

2. Проведен термодинамический анализ состава газовой фазы в системах 81С-С-А1 и 81С-С-У. Определены давления паров ванадия, превышение которых в заданном температурном диапазоне приводит к возникновению включений твердой фазы УС в растущих кристаллах карбида кремния и тем самым к увеличению дефектности получаемых кристаллов.

3. Исследованы особенности легирования алюминием и ванадием монокристаллов 8Ю при сублимационном росте. Впервые определен предел растворимости ванадия, составляющий 1-Ю19 см'3 при 2500 К. На основе проведенного анализа разработаны приемы управления процессом легирования.

4. Получены легированные ванадием монокристаллы карбида кремния политипов 4Н и 6Н, обладающие полуизолирующими свойствами.

5. Показано, что сублимационный метод (метод ЛЭТИ) позволяет выращивать объемный монокристаллический карбид кремния не только п- или р-типа проводимости, но и обладающий изолирующими и полуизолирующими свойствами за счет соответствующего легирования ванадием и алюминием в процессе роста.

6. Разработаны основы технологии получения полуизолирующего карбида кремния, применение которого в качестве подложечного материала или изоли-

рующих слоев позволит обеспечить более высокое быстродействие и меньшие энергетические потери приборов на основе карбида кремния и нитридов.

7. Выявлен эффект фотопроводимости полуизолирующего SiC:V в видимой области спектра, обладающий долговременной релаксацией.

8. Предложены две модели для исследования удельного сопротивления омических контактов. Создан пакет прикладных программ, обеспечивающих измерительный процесс.

9. На основе двумерного моделирования оптимизирована конструкция П-образного резистивного нагревательного элемента высокотемпературной установки.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1]Tairov Yu.M., Tsvctkov V.F. Investigation of growth processes of ingots of silicon carbide single crystals // J. Cryst. Growth. 1978. Vol. 43. P.209-219.

[2]Харрисон У. Электронная структура и свойства твердых тел. М.: Мир, 1983.

[3] Harrison W.A., Kraut Е.А. Energies of substitution and solution in semiconductors // Phys. Rev. B. 1988. Vol. 37, № 14. P. 8244-8256.

[4]Tajima Yo, Kingery W.D. Solid solubility of aluminum and boron in silicon carbide // Com. American Ceramic Society. 1982. Vol. 65, № 2. C. 27-29.

[5]Кютт P.H., Мохов E.H., Трегубова A.C. Деформация решетки и совершенство слоев карбида кремния, легированных алюминием и бором // ФТТ. 1981. Т. 23, №11. С. 3496-3498.

[6] Vodakov Yu.A., Mokhov E.N., Ramm M.G., Roenkov A.D. Doping peculiarities of SiC epitaxial layers grown by sublimation sandwich- method // Springer Proceed. in Phys. 1992. Vol. 56. P. 329-334.

[7] Лебедев А.А. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния. Обзор // ФТП. 1999. Т. 33, №2. С. 129-155.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андреев А.Н., Растегаева М.Г., Растегаев В.П., Решанов С.А. К вопросу об учете растекания тока в полупроводнике при определении переходного сопротивления омических контактов // ФТП. 1998. Т. 32, № 7. С.832-838.

2. Растегаев В.П., Решанов С.А. Исследование сопротивления невыпрям-ляющих контактов металл - карбид кремния // Материалы и приборы нового поколения оптоэлектроники и сенсорики. СПб., 1997. С. 8-18. (Изв. ТЭТУ. Вып. 504).

3. Дорожкин С.И., Растегаев В.П., Решанов С.А. Оптимизация конструкции резистивного нагревателя для сублимационного выращивания

монокристаллов карбида кремния // Перспективные материалы и приборы оп-тоэлектроники и сенсорики. СПб., 1998. С. 65-69. (Изв. ГЭТУ. Вып. 517).

4. Rastegaev V.P., Avrov D.D., Reshanov S.A., Lebedev A.O. Features of SiC single-crystals grown in vacuum using the LETI method // Mater. Sci. and Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 77-81.

5. Reshanov S.A. Growth and high temperature performance of semi-insulating silicon carbide // Diamond and Relat. Mater. 2000. Vol. 9, №3-6. P.480-482.

6. Растегаев В.П., Регланов C.A. Исследование электрофизических характеристик полупроводниковых материалов карбидкремниевых подложек // Изв. СПбГЭТУ (ЛЭТИ). Сер. Радиоэлектроника. 1998. Вып. 2. С. 42-44.

7. Rastegaev V.P., Reshanov S., Andreev A., Rastegaeva M. Models for high temperature SiC-metal contact resistance investigation // Trans, of 3d Int. High Temperature Electronics Conf. (HiTEC). Albuquerque, New Mexico, USA, 1996. Vol. 2. P. 149-154.

8. Rastegaev V.P., Reshanov S., Andreev A., Rastegaeva M. The topology optimization for the SiC-metal ohmic contact resistance investigation // E-MRS Spring Meeting: Book of Abstracts. Strasbourg, France, 1996. P. A-18.

9. Rastegaev V.P., Avrov D.D, Lebedev A.O., Reshanov S.A. Features of SiC singlecrystals growth in vacuum by the LETI method // Abstr. of 2nd European Conf. on Silicon Carbide and Related Materials. Montpellier, France, 1998. P. 93-94.

10.Растегаев В.П., Рейганов C.A. Тестовые структуры с полосами металлизации для исследования удельного переходного сопротивления высокотемпературных контактов металл- SiC // Карбид кремния и родственные материалы: Тез. докл. междунар. семинара. Новгород, 1997. С. 31-32.

11.Andreev A.N., Rastegaeva M.G., Rastegaev V.P., Reshanov S.A. Pattern for specific resistance measurements of ohmic contacts prepared on the substrates or low-resistance epitaxial layers // Карбид кремния и родственные материалы: Тез. докл. междунар. семинара. Новгород, 1997. С. 35.

12.Решанов С.А. Применение двухмерного моделирования для исследования переходного сопротивления омических контактов к SiC // 1ая Городская студенческая научная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике: Тез. докл. Санкт-Петербург, 1997. С. 31-32.

13.Решанов С.А. Термоэлектрические свойства полуизолирующего карбида кремния // Научная молодежная школа по твердотельным датчикам: Тез. докл. Санкт-Петербург, 1998. С. 32.

М.Решанов С.А. Получение и электрические свойства полуизолирующего карбида кремния // Микроэлектроника и информатика-99: Тез. докл. Всероссийской межвузовской науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Москва, 1999. С. 45.

15.Reshanov S.A. Growth and high temperature performance of semi-insulating silicon carbide // 10th European Conf. on Diamond: Book of abstracts. Prague, Czech Republic, 1999. P. #15.118.

16.Решанов С.А., Парфенова И.И., Растегаев В.П. Релаксация кристаллической решетки карбида кремния при неизовалентном легировании алюминием // Релаксационные явления в твердых телах: Тез. докл. междунар. конф. Воронеж, 1999. С. 305-306.

17.Решанов С.А. Растворимость алюминия в карбиде кремния при росте на полярных гранях // 2ая Научная молодежная школа "Поверхность и границы раздела структур микро- и наноэлектроники": Тез. докл. Санкт-Петербург, 1999. С. 43.

18.Решанов С.А. Акцепторы Ш группы в карбиде кремния: релаксация решетки и энергия замещения // Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: Тез. докл. Санкт-Петербург, 1999. С. 112.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОЛУЧЕНИЕ ОБЪЕМНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ.

1.1. Методы получения и легирования монокристаллов карбида кремния.

1.2. Высокотемпературная установка для выращивания объемных монокристаллов 81С.

1.3. Режимы выращивания монокристаллов карбида кремния.

1.4. Исследования электрофизических характеристик монокристаллов 81С

1.4.1. Исследования эффекта Холла и удельного сопротивления.

1.4.2. Омические контакты.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЛЕГИРОВАНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ.

2.1. Литературный обзор.

2.2. Оценка энергии замещения и релаксации решетки вокруг примесного атома в карбиде кремния.

2.3. Влияние примесей замещения на параметр решетки БЮ.

2.4. Оценка предельных растворимостей примесей в

3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ЭЮ - А1, V.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ, ЛЕГИРОВАННОГО АЛЮМИНИЕМ.

4.1. Влияние пористости графита кристаллизационной ячейки на рост и легирование монокристаллов карбида кремния.

4.2. Влияние условий получения объемных монокристаллов 81С на уровень легирования алюминием.

4.3. Неоднородности легирования алюминием кристаллов БЮ.

5. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОЛУИЗОЛИРУЮЩЕГО КАРБИДА КРЕМНИЯ.

5.1. Параметры и свойства примесных центров ванадия.

5.2. Получение карбида кремния обладающего полуизолирующими свойствами.

5.3. Исследование электрических и оптических свойств полуизолирующего 8Ю:У.

Актуальность темы. Карбид кремниевая технология сегодня является одной из наиболее перспективных областей в полупроводниковой электронике и может значительно расширить как сферы ее применения, так и ее функциональные возможности. Так, большая ширина запрещенной зоны, высокая температура Дебая и большая собственная теплопроводность допускают надежную работу ЗЮ-приборов при температурах до 600-700°С, в условиях воздействия радиации. Большая напряженность поля пробоя 81С, высокая насыщенная скорость дрейфа носителей тока и высокая теплопроводность делают карбид кремния уникальным материалом для создания мощных высокочастотных приборов, работающих при высоких температурах и обеспечивающих малые энергетические потери.

Такое сочетание уникальных свойств 81С открывает перспективу создания элементной базы экстремальной электроники, необходимой для систем производства и распределения электроэнергии, для систем контроля и управления ядерных реакторов, для систем контроля окружающей среды и других важных областей. Подобные приборы не могут быть изготовлены на основе уже освоенных промышленностью материалов, таких как ваАБ, ваР. Значительному прогрессу карбид кремниевой полупроводниковой электроники способствует тот факт, что к настоящему времени освоено выращивание монокристаллов ЭЮ диаметром до 100 мм, пригодных для использования в качестве подложек.

Все отмеченное выше обуславливает повышенный интерес к полупроводниковому 81С, который особенно усилился в последнее годы. В США, Японии, Германии и других промышленно развитых странах ведутся интенсивные исследования по БЮ, растет число фирм, занимающихся выращиванием кристаллов и эпитаксиальных слоев 81С, изготовлением приборов на его основе. Ежегодно проводятся несколько международных конференций по карбиду кремния.

Вместе с тем, качество выращиваемых кристаллов пока еще не отвечает высоким требованиям, предъявляемым к полупроводниковым материалам. Вопросы воспроизводимости и управления свойствами материала требует понимания свойств легированных материалов. В частности необходимо знать предельные растворимости примесей, позиции примеси замещения, зависимости постоянных решетки от степени легирования и т.д., а также изменения этих величин в зависимости от химической природы примесного атома. Многочисленные экспериментальные данные для SiC имеют большой разброс и не позволяют получить стройную картину поведения примесей.

Для приборного применения карбида кремния наряду с получаемыми в настоящее время материалами п- и р-типа проводимости существует также необходимость в материале, обладающем изолирующими свойствами. В связи с этим несомненный интерес представляет возможность получения полуизолирующего карбида кремния, как подложечного в виде объемных монокристаллов, так и эпитаксиальных слоев. Его применение позволит значительно улучшить параметры карбид кремниевых полупроводниковых приборов: расширить частотный диапазон (до 30 ГГц), существенно уменьшить энергетические потери. При этом подложечный полуизолирующий карбид кремния необходим также для создания полупроводниковых приборов на основе нитридов (GaN, AIN).

Целью настоящей диссертационной работы являлось изучение особенностей легирования монокристаллического карбида кремния в процессе роста, направленное на решение вопросов воспроизводимости и управляемого получения материала с заданными свойствами, а также исследование возможности получения полуизолирующего объемного монокристаллического карбида кремния, пригодного для приборного применения в экстремальной электронике.

Исходя из поставленной цели диссертационной работы были сформулированы следующие задачи:

1. Изучение особенностей легирования карбида кремния при сублимационном росте.

2. Оценка энергии замещения для примесных атомов на основе теоретического рассмотрения химических и структурных искажений решетки карбида кремния. Оценка предельных растворимостей примесей в карбиде кремния в условиях сублимационного роста.

3. Разработка основ технологии получения полуизолирующего объемного монокристаллического карбида кремния.

4. Исследование свойств полуизолирующего карбида кремния как в связи с условиями его получения, так и в связи с его приборным применением.

Проведенные исследования позволили получить новые научные результаты:

1. Проведен теоретический расчет предельных растворимостей примесей Ш-У групп в карбиде кремния как для случая термодинамического равновесия, так и для реальных условий сублимационного роста. Дано теоретическое обоснование экспериментально наблюдаемого эффекта грани, основанное на различии энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях. Получены зависимости влияния уровня легирования на параметр решетки карбида кремния.

2. Проведен термодинамический анализ состава газовой фазы в системе 8Ю-С-У. Определены давления паров ванадия, превышение которых в заданном температурном диапазоне приводит к возникновению включений твердой фазы УС в растущих кристаллах карбида кремния и тем самым к увеличению дефектности получаемых кристаллов.

3. Исследованы особенности легирования алюминием и ванадием монокристаллов 8Ю при сублимационном росте. Впервые определен предел растворимости ванадия.

4. Показано, что сублимационный метод (метод ЛЭТИ [5]) позволяет выращивать объемный монокристаллический карбид кремния не только п- или /?-типа проводимости, но и обладающий изолирующими и полуизолирующими свойствами за счет соответствующего легирования ванадием и алюминием в процессе роста.

5. Выявлен эффект фотопроводимости полуизолирующего 8Ю:У в видимой области спектра, обладающий долговременной релаксацией.

Практическая ценность работы:

1. Предложены две модели для исследования удельного переходного сопротивления омических контактов. Создан пакет прикладных программ, обеспечивающих измерительный процесс.

2. Получены легированные ванадием монокристаллы карбида кремния политипов 4Н и 6Н, обладающие полуизолирующими свойствами.

3. Разработаны основы технологии получения полуизолирующего карбида кремния, применение которого в качестве подложечного материала или изолирующих слоев позволит обеспечить более высокое быстродействие и меньшие энергетические потери приборов на основе карбида кремния и нитридов. 7

На основе полученных результатов сформулированы следующие основные научные положения:

1. Наблюдаемая анизотропия легирования карбида кремния примесями замещения Ш-У групп обусловлена различием энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях.

2. Совместное легирование ванадием и алюминием монокристаллов карбида кремния в процессе сублимационного роста в вакууме позволяет обеспечить получение материала с полуизолирующими свойствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Проведен теоретический расчет предельных растворимостей примесей Ш-У групп в карбиде кремния как для случая термодинамического равновесия, так и для реальных условий сублимационного роста. Дано теоретическое обоснование экспериментально наблюдаемого эффекта грани, основанное на различии энергетических состояний примесного атома в занимаемых им позициях на различных гранях. Получены зависимости параметра решетки от уровня легирования.

2. Проведен термодинамический анализ состава газовой фазы в системах 81С-С-А1 и БЮ-С-У. Определены давления паров ванадия, превышение которых в заданном температурном диапазоне приводит к возникновению включений твердой фазы УС в растущих кристаллах карбида кремния и тем самым к увеличению дефектности получаемых кристаллов.

3. Исследованы особенности легирования алюминием и ванадием монокристаллов 81С при сублимационном росте. Впервые определен предел

1 О -5 растворимости ванадия, составляющий 1-10 см" при 2500 К. На основе проведенного анализа разработаны приемы управления процессом легирования.

4. Получены легированные ванадием монокристаллы карбида кремния политипов 4Н и 6Н, обладающие полуизолирующими свойствами.

5. Показано, что сублимационный метод (метод ЛЭТИ) позволяет выращивать объемный монокристаллический карбид кремния не только п- или /?-типа проводимости, но и обладающий изолирующими и полуизолирующими свойствами за счет соответствующего легирования ванадием и алюминием в процессе роста.

6. Разработаны основы технологии получения полуизолирующего карбида кремния, применение которого в качестве подложечного материала или изолирующих слоев позволит обеспечить более высокое быстродействие и меньшие энергетические потери приборов на основе карбида кремния и нитридов.

7. Выявлен эффект фотопроводимости полуизолирующего Б1С:У в видимой области спектра, обладающий долговременной релаксацией.

101

8. Предложены две модели для исследования удельного сопротивления омических контактов. Создан пакет прикладных программ, обеспечивающих измерительный процесс.

9. На основе двумерного моделирования оптимизирована конструкция П-образного резистивного нагревательного элемента высокотемпературной установки.

1.J.A. Lely. Darstellung von Einkristallen von Siliziumkarbid und Beherrschung von Art und Menge der eingebauten Verunreinigungen 1. Ber. Deutch Keram. Ges. 1955, Vol. 32. P. 229-236.

2. R.B. Campbell, H.C. Chang. II Semiconductors and Semimetals В. 1970. Vol. 7. P. 625.

3. Yu.A. Vodakov, E.N. Mokhov, M.G. Ramm, A.D. Roenkov. Epitaxial growth of SiC layers by sublimation sandwich method. Part 1. Growth kinetic // Krist. und Technik. 1979. Vol. 14, №6. P. 729-740.

4. E.H. Мохов, Ю.А. Водаков, Г.А. Ломакина. Проблемы управляемого получения легированных структур на базе карбида кремния // В сб.: Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников. (Л., ЛИЯФ, 1979). С. 136-149.

5. Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov. Investigation of growth processes of ingots of silicon carbide single crystals // J. Cryst. Growth. 1978. Vol. 43. P.209-219.

6. Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov. General principles of growing large-size single crystals of various Silicon Carbide Polytypes // J. Crystal Growth. 1981. Vol. 52. P. 146-150.

7. Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov. 11 J. Cryst. Growth. 1979. Vol. 46. P. 403.

8. Ф. Райхель, Ю.М. Таиров, В.Ф. Цветков. // Изв. АН СССР. Сер. Неорг. матер. 1983. Т. 19. С. 67.

9. В.И. Левин, Ю.М. Таиров, М.Г. Траваджян, В.Ф. Цветков, М.А. Чернов. Исследование процесса выращивания монокристаллических слитков a-SiC из газовой фазы II Изв. АН СССР. Сер. Неорг. матер. 1978. Т. 14, №6. С. 10621066.

10. D.L. Barrett, J.P. McHugh, Н.М. Hobgood, R.H. Hopkins, P.G. McMullin, R.C. Clarke. II J. Cryst. Growth. 1993. Vol. 128. P. 358.

11. R.C. Glass, C.I. Harris, V.F. Tsvetkov, P.F. Fewster, J.E. Sundgreen, E. Jansen. II Inst. Phys. Conf. Ser. 1993. № 137. P. 165.

12. R.F. Davis, C.H. Carter, C.E. Hunter. USA Patent № 4.866.005 (Sept. 12, 1989).

13. И.Г. Пичугин, Ю.М. Таиров, Д. А. Яськов. Вакуумная высокотемпературная установка для получения кристаллов SiC // Приборы и техника эксперимента. 1963. № 4. С. 176-180.

14. В.П. Растегаев. Карбид кремния, легированный алюминием, и его использование в высокотемпературных полупроводниковых приборах и керамических нагревательных элементах: Дис. . канд. техн. наук / СПбГЭТУ. СПб, 1994.

15. Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov, С.К. Lilov, G.K. Safaraliev. Studies of growth kinetics and polytypism of silicon carbide epitaxial layers grown from vapor phase II J. Cryst. Growth. 1976. Vol. 36, №1. P. 147-151.

16. В.И. Левин, Ю.М. Таиров, М.Г. Траваджян, В.Ф. Цветков, М.А. Чернов. Рост монокристаллических слитков карбида кремния из газовой фазы // Тезисы докладов V симпозиума по процессам роста и синтеза полупроводниковых материалов. Новосибирск. 1978. С. 54.

17. Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov, М.А. Chernov, V.A. Taranets. Investigation of phase transformation and polytype stability of SiC //phys. stat. sol. (a). 1977. Vol. 43. P. 363-369.

18. A. Schoner, S. Karlsson, T. Schmitt, N. Nordell, M. Linnarsson, K. Rottner. Hall effect investigations of 4H-SiC epitaxial layers grown on semi-insulating and conducting substrates II Mater. Sci. Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 389-394.

19. T. Kinoshita, K.M. Itoh, J. Muto, M. Schadt, G. Pensl, K. Takeda. Calculation of the anisotropy of the Hall mobility in n-type 4H- and 6H-SiC // Mater. Sci. Forum. 1998. Vol. 264-268. P.295-298.

20. E. В. Кучис. Методы исследования эффекта Холла. М.: Сов. радио, 1974. 328 с.

21. Ю.А. Водаков, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов и др. Современные представления о полупроводниковых свойствах карбида кремния // В сб.: Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников. Л. 1979. С. 164-184.

22. W. J. Choyke, G. Pensl. Physical properties of SiC // MRS Bulletin. 1997. Vol. 22, №3. P. 25-29.

23. В.П. Растегаев, C.A. Решанов. Исследование электрофизических характеристик полупроводниковых материалов карбидкремниевых подложек II Изв. СПбГЭТУ (ЛЭТИ). Сер. Радиоэлектроника. 1998. Вып. 2. С. 42-44.

24. А.Н. Андреев, А.С. Трегубова, М.П. Щеглов и др. Особенности структурного совершенства кристаллов SiC-6H, выращенных модифицированным методом Лели // ФТП. 1995. Т. 29, № 10. С. 1828-1832.

25. V.P. Rastegaev, S. Reshanov, A. Andreev, М. Rastegaeva. Models for high temperature SiC-metal contact resistance investigation // Transactions of 3d Int. High Temperature Electronics Conf. Albuquerque, New Mexico, USA. 1996. Vol. 2. P. 149-154.

26. А.Н. Андреев, М.Г. Растегаева, В.П. Растегаев, С.А. Решанов. К вопросу об учете растекания тока в полупроводнике при определении переходного сопротивления омических контактов // ФТП. 1998. Т. 32, № 7. С.832-838.

27. Н.Н. Berger. Models for contacts to planar devices // Sol. St. Electron. 1980. Vol. 15. P. 145.

28. G.K. Reeves Specific contact resistance using a circular transmission line model II Sol. St. Electron. 1980. Vol. 23. P. 487.

29. Zhu De Guang. Multi-ring structures for contact resistance measurements on metal-thin-layer semiconductors // Sol. St. Electron. 1991. Vol. 34. P. 1165.

30. V.P. Rastegaev, S. Reshanov, A. Andreev, M. Rastegaeva. The topology optimization for the SiC-metal ohmic contact resistance investigation // Book of Abstracts. E-MRS Spring Meeting. Strasbourg, France. 1996. A-18.

31. В.П. Растегаев, C.A. Решанов. Исследование сопротивления невыпрямляющих контактов металл карбид кремния // Материалы и приборы нового поколения оптоэлектроники и сенсорики. СПб, 1997. С. 8-18 {Изв. ГЭТУ. Вып. 504).

32. М.Г. Растегаева. Омические контакты металл карбид кремния: Дис. . канд. техн. наук / СПбГЭТУ. СПб, 1999.

33. D. Schulz, G. Wagner, J. Dolle, К. Irmscher, Т. Muller, H.-J. Rost, D. Siche, J. Wollweber. Impurity incorporation during sublimation growth of 6H bulk SiC // J. Cryst. Growth. 1999. Vol. 198-199. P. 1024-1027.

34. A. Fukumoto. First-principles calculations of impurity states in 3C-SiC // phys. stat. sol. (b). 1997. Vol. 202, № 1. p. 125-135.

35. P. Deak, A. Gali, J. Miro, R. Guiterrez, A. Sieck, Th. Frauenheim. Theoretical studies on defects in SiC // Mater. Sci. Forum. 1998. Vols. 264-268. P. 279-282.

36. Yuan Li, P.J. Lin-Chung. Band Structure and electronic properties of native defects in cubic SiC // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 36, № 2. P. 1130-1135.

37. D.N. Talwar, Z.C. Fang. Tight-binding description for the bound electronic states of isolated single and paired native defects in (3-SiC // Phys. Rev. B. 1991. Vol. 44, №7. P. 3191-3198.

38. C. Wang, J. Bernholc, R.F. Davis. Formation energies, abundances, and the electronic structure of native defects in cubic SiC // Phys. Rev. B. 1988. Vol. 38, № 17. P. 12752-12755.

39. Р.Ф. Сабирянов, A.JI. Ивановский, Г.П. Швейкин. Влияние примесей замещения на электронный энергетический спектр кубического карбида кремния II Журнал неорганической химии. 1993. Т. 38, № 9. С. 1572-1575.

40. V.A. Gubanov, C.Y. Fong. Doping in cubic silicon-carbide // Appl. Phys. Lett. 1999. Vol. 75, № l.P. 88-90.

41. A.L. Ivanovskii, N.I. Medvedeva, G.P. Shveikin. Electronic structure of silicon carbide containing superstoichiometric carbon // Russ. Chem. Bull. 1999. Vol. 48, № 3. P. 612-615. {Изв. АН. Сер. Химическая. 1999. Т. 48, № 3, С. 618-621).

42. Ж.В. Гертнер, Н.И. Медведева, В.М. Жуковский, А.Л. Ивановский, Г.П. Швейкин. Влияние структурных вакансий на электронные и энергетические характеристики карбида кремния // Металлофизика и новейшие технологии. 1994. Т. 16, №7. С. 78-80.

43. A. Zywietz, J. Furthmuller, F. Bechstedt. Neutral vacancies in group-IV semiconductors //phys. stat. sol. (b). 1998. Vol. 210, № 1. P. 13-29.

44. L. Torpo, R.M. Nieminen. Electronic structure of the anti-structure pair in 3C-SiC 11 Mater. Sci. Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 593-596.

45. Qiang Wang, C.G. Pantano, J.F. Annett. Ab initio calculation on atomic structure and charge transfer of silicon oxycarbide (SiOxCy) at the SiC/Si02 interface //phys. stat. sol. (b). 1999. Vol. 216, №2. P. 909-915.

46. И.Б. Берсукер. Электронное строение и свойства координационных соединений: Введение в теорию. JL: Химия, 1986. 288 с.

47. J.M. Baranowski. Bond lengths and force constants in diamond and zinc blende type crystals 11 Acta Physica Polonica A. 1985. Vol. 67, № 1. P. 5-19.

48. A.-B. Chen, A. Sher. Semiconductor pseudobinary alloys: Bond-lengh relaxation and mixing enthalpies // Phys. Rev. B. 1985. Vol. 32, № 6. P. 36953711.

49. E.A. Kraut, W.A. Harrison. Lattice distortions and energies of atomic substitution II J. Vac. Sci. Technol. B. 1985. Vol. 3, № 4. P.1267-1273.

50. F. Bechstedt, W.A. Harrison. Lattice relaxation around substitutional defects in semiconductors II Phys. Rev. B. 1989. Vol. 39, № 8. P 5041-5050.

51. W.A. Harrison, E.A. Kraut. Energies of substitution and solution in semiconductors II Phys. Rev. B. 1988. Vol. 37, № 14. P. 8244-8256.

52. У. Харрисон. Электронная структура и свойства твердых тел. М.: Мир, 1983.

53. W.A. Harrison. Theory of the two-center bond // Phys. Rev. B. 1983. Vol. 27, № 6. P. 3592-3604.

54. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого и др. JL: Энергоатомиздат, 1988, т. 3.

55. М. Schilfgaarde, A. Sher. Tight-binding theory and elastic constants // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 36, № 8. P. 4375-4382.

56. C.A. Решанов, И.И. Парфенова, В.П. Растегаев. Релаксация кристаллической решетки карбида кремния при неизовалентном легировании алюминием // Тезисы докладов международной конференции Релаксационные явления в твердых телах. Воронеж. 1999. С. 305-306.

57. Yu.A. Vodakov, E.N. Mokhov, M.G. Ramm, A.D. Roenkov. Doping peculiarities of SiC epitaxial layers grown by sublimation sandwich- method // Springer Proceed, in Phys. 1992. Vol. 56. P. 329-334.

58. C.A. Решанов. Акцепторы III группы в карбиде кремния: релаксация решетки и энергия замещения // Тезисы докладов Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике. Санкт-Петербург. 1999. С. 112.

59. Yo Tajima, W.D. Kingery. Solid solubility of aluminum and boron in silicon carbide // Communications of the American Ceramic Society. 1982. Vol. 65, № 2. C. 27-29.

60. P.H. Кютт, E.H. Мохов, A.C. Трегубова. Деформация решетки и совершенство слоев карбида кремния, легированных алюминием и бором // ФТТ. 1981. Т. 23, № 11. С. 3496-3498.

61. А.А. Копылов, И.И. Парфенова. Модель структурного беспорядка в кристаллах твердых растворов полупроводников А3В5 // ФТТ. 1988. Т. 30, № 2. С. 441-446.

62. N.F. Gadzira, G.G. Gnesin, А.А. Mikhailik. High-pressure sintering of a solid solution of carbon in SiC // Inorg. Mater. 1999. Vol. 35, № 10. P. 1237-1242.

63. П.В. Ковтуненко. Физическая химия твердого тела. Кристаллы с дефектами. М.: Высш. шк., 1993.

64. Современная кристаллография. Том 3. Образование кристаллов / А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов, Х.С. Багдасаров и др. М.: Наука, 1980, 408 с.

65. Yu.A. Vodakov, E.N. Mokhov. Diffusion and solubility of impurities in silicon carbide // Silicon Carbide 1973 (South Carolina Univ. Press, 1974). P. 508-520.

66. S.Yu. Davidov, S.K. Tikhonov. Surface donor states induced by metal atoms adsrbed on wide-gap semiconductors // Phys. Solid State. 1995. Vol. 37, № 9. P. 1514-1516.

67. C.A. Решанов. Растворимость алюминия в карбиде кремния при росте на полярных гранях // Тезисы докладов 2ой Научной молодежной школы Поверхность и границы раздела структур микро- и наноэлектроники. Санкт-Петербург. 1999. С. 43.

68. Ю.М. Таиров, В.Ф. Цветков. Исследование эпитаксиальных слоев SiC, легированных алюминием II Изв. АН СССР. Сер. Неорг. матер. 1978. Т. 14, №10. С. 1785-1789.

69. Е.Н. Мохов, М.М. Усманова, Г.Ф. Юлдашев, Б.С. Махмудов. Легирование карбида кремния примесями 111-а подгруппы // Изв. АН СССР. Сер. Неорган, материалы. 1984. Т. 20, №8. С. 1383-1386.

70. Ю.А. Водаков, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов. Зависимость растворимости примесей в SiC от кристаллографической ориентации и структуры политипов // В сб.: Легирование полупроводников (М., Наука, 1982), С. 230-232.

71. Е.Н. Мохов, Ю.А. Водаков, Г.А. Ломакина. Диффузия алюминия в карбиде кремния // ФТТ. 1969. Т. 11, Вып. 2. С. 519-522.

72. Yu.A. Vodakov, G.A. Lomakina, E.N. Mokhov, E.I. Radovanova, V.I. Sokolov, M.M. Usmanova, G.F. Yuldashev, B.S. Machmudov. Silicon carbide doped with gallium П Phys. stat. sol. (a). 1976. Vol. 35. P. 37-43.

73. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. В.П. Глушко и др. М.: Наука, 1978.

74. А.Г. Турчанин, М.А. Турчанин. Термодинамика тугоплавких карбидов и карбонитридов. М.: Металлургия, 1991. 352 с.

75. Г.В. Самсонов, J1.A. Дворина, Б.М. Рудь. Силициды. М.: Металлургия, 1979. 272 с.

76. С.В. Вихман. Механохимические аспекты активации и получения керамических материалов на основе карбида кремния: Дис. . канд. техн. наук / СПбГТИ(ТУ). СПб, 1999.

77. H.McD. Hobgood, R.C. Glass, G. Augustine, R.H. Hopkins, J. Jenny, M. Skowronski, W.C. Mitchel, M. Roth. Semi-insulating 6H-SiC grown by physical vapor transport // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 66, № 11. P.1364-1366.

78. Лебедев A.A. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния. Обзор// ФТП. 1999. Т. 33, №2. С. 129-155.

79. П.Г. Баранов. Радиоспектроскопия широкозонных полупроводников: SiC и GaN // ФТТ. 1999. Т. 41, № 5. С. 789-793.

80. V.A. II'in, V.A. Ballandovich. EPR and DLTS of point defects in silicon carbide crystalls // Defect and Diffusion Forum. 1992. Vol. 103-105. P. 633-644.

81. N. Achtziger, J. Grillenberger, W. Witthuhn. Band gap states of V and Cr in 6H-silicon carbide II Appl. Phys. A. 1997. Vol.65. P. 329-331.

82. V. Lauer, G. Bremond, A. Souifi, G. Guillot, K. Chourou, M. Anikin, R. Madar, B. Clerjaud, C. Naud. Electrical and optical characterisation of vanadium in 4H and 6H-SiC // Mater. Sci. Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 248-252.

83. M. Kunzer, U. Kaufman, K. Maier, J. Schneider. Magnetic circular dichroism and electron spin resonance of A" acceptor state of vanadium, V3+, in 6H-SiC // Mater. Sci. Eng. B. 1995. Vol. 29. P. 118-121.

84. T.S. Sudarshan, G. Gradinaru, G. Korony, S.A. Gradinaru, W. Mitchel. High field/high temperature performance of semi-insulating silicon carbide // Diamond Relat. Mater. 1997. Vol. 6, № 10. P. 1392-1395.

85. St.G. Muller, D. Hofmann, A. Winnacker, E.N. Mokhov, Yu.A. Vodakov. Vanadium as a recombination center in 6H SiC // Inst. Phys. Conf. Ser. 1996. №142. P. 361-364.

86. Полуизолирующие соединения AinBv / Под. ред. Дж.У. Риса. М.: Металлургия, 1984. 256 с.

87. S.A. Reshanov. Growth and high temperature performance of semi-insulating silicon carbide II Diamond Relat. Mater. 2000. Vol. 9, №3-6. P.480-482.

88. S.A. Reshanov. Growth and high temperature performance of semi-insulating silicon carbide // Book of abstracts. 10th European Conf. on Diamond. Prague, Czech Republic. 1999. #15.118.

89. W. Hartung, M. Rasp, D. Hofmann, A. Winnacker. Analysis of electronic levels in SiC: V, N, A1 powders and crystals using thermally stimulated luminescence // Mater. Sci. Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 102-106.

90. V.P. Rastegaev, D.D. Avrov, S.A. Reshanov, A.O. Lebedev. Features of SiC singlecrystals grown in vacuum by the LETI method // Mater. Sci. Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 77-81.

91. V.P. Rastegaev, D.D. Avrov, A.O. Lebedev, S.A. Reshanov. Features of SiC singlecrystals growth in vacuum by the LETI method // Abstr. of 2nd European Conf on Silicon Carbide and Related Materials. Montpellier, France, 1998. P. 9394.

92. S.I. Dorozhkin, D.D. Avrov, V.P. Rastegaev, Yu.M. Tairov. Growth of SiC ingots with high rate // Mater. Sci. Eng. B. 1997. Vol. 46. P. 296-299.

93. C.A. Решанов. Получение и электрические свойства полуизолирующего карбида кремния // Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика-99. Москва. 1999. С. 45.110

94. D. Schulz, G. Wagner, J. Dolle, K. Irmscher, T. Muller, H.-J. Rost, D. Siehe, J. Wollweber. Impurity incorporation during sublimation growth of 6H bulk SiC II J. Crystal Growth. 1999. Vol. 198-199. P. 1024-1027.

95. Дж. Блейкмор. Физика твердого тела. M.: Мир. 1988. 608 с.

96. F. Bechstedt. Electronic properties of SiC polytypes and heterostructures // Mater. Sci. Forum. 1998. Vol. 264-268. P. 265-270.

97. C.A. Решанов. Термоэлектрические свойства полуизолирующего карбида кремния // Тезисы докладов Научной молодежной школы по твердотельным датчикам. Санкт-Петербург. 1998. С. 32.

98. О. Noblanc, С. Arnodo, С. Dua, Е. Chartier, С. Brylinski. Progress in the use of 4H-SiC semi-insulating wafers for microwave power MESFETs SiC // Mater. Sei. Eng. B. 1999. Vol. 61-62. P. 339-344.