автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Разработка и исследование технологических основ формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния

004603360

На правах рукописи

РЫЖУК Роман Валериевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ФОРМИРОВАНИЯ ДИОДНЫХ ИОННО-ЛЕГИРОВАННЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ

Специальность: 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 СЕН 2010

Таганрог-2010

004608360

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге

на кафедре "Технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Н.И. КАРГИН (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Г.Д. КУЗНЕЦОВ (Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва)

доктор технических наук, профессор Г.Г. ЧЕРВЯКОВ (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет (ЛЭТИ) (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится «30» сентября 2010 г. в 14 ч. 20 мин. на заседании диссертационного совета Д212.208.23 в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по адресу: 347928, г. Таганрог, ул. Шевченко, 2, ауд. Е-306

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной библиотеке Южного федерального университета.

Автореферат разослан « 28 » августа 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор И.Б. Старченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Стремительное развитие современной электроники, атомной промышленности, ядерной энергетики, военной и космической техники предъявляет высокие требования к свойствам электронных приборов и устройств, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации - при повышенных температурах, уровне радиации, а также в химически агрессивных средах. Приборы на основе традиционных полупроводниковых материалов (81, ве, ваАБ и т.д.) не способны удовлетворить комплексу всех этих требований. В связи с чем, интерес исследователей и технологов все больше привлекает перспективный широкозонный материал - карбид кремния ^¡С) и устройства на его основе.

Благодаря уникальным свойствам карбида кремния приборы на его основе имеют ряд преимуществ перед традиционными кремниевыми и арсенид-галлиевыми аналогами. Во-первых, это увеличение температурного диапазона эксплуатации приборов (теоретически до 1000 °С). Во-вторых, это

значительное снижение сопротивления в открытом состоянии и, следовательно, увеличение удельной мощности прибора. В третьих, высокая теплопроводность карбида кремния (на уровне меди при комнатной температуре) в сочетании с меньшим сопротивлением в открытом состоянии и большей плотностью тока позволяют использовать меньшие по размерам кристаллы, что делает приборы, особенно диоды и транзисторы на основе р-п-перехода, перспективными для силовой и экстремальной электроники.

Наиболее важными технологическими операциями при изготовлении карбидокремниевых приборов являются процессы формирования р-п-переходов и низкоомных омических контактов. Чрезвычайно высокие температуры (более 2000 °С) сильно затрудняют технологический процесс создания р-п-перехода на ЭЮ методом диффузии. Метод СУБ, часто используемый для формирования р-п-перехода на основе 8Ю, предъявляет высокие требования к чистоте теплоизоляции, газам-носителям, материалу держателей подложки, что значительно увеличивает стоимость готовой продукции. В этой связи особое значение имеют работы по созданию карбидокремниевых приборов на основе р-п-перехода методом ионной имплантации, который позволяет прецизионно управлять концентрацией вводимой примеси и обладает локальностью воздействия.

К началу данной работы практически отсутствовали сведения о влиянии режимов ионной имплантации на свойства и характеристики создаваемых БЮ диодных структур. Отсутствовали теоретические модели, позволяющие объяснить и прогнозировать свойства приборов на основе карбида кремния, получаемых методом ионной имплантации. Несмотря на большой объем работ, посвященных исследованию омических контактов к карбиду кремния, в литературных источниках недостаточно сведений по исследованию температурной стабильности омических контактов на основе тугоплавких материалов, а также практически отсутствует сравнительная характеристика

параметров контактов к карбиду кремния на основе разных материалов, сформированных при одинаковых условиях.

Настоящая работа направлена на решение этих важных задач.

Целью диссертационной работы является разработка технологических основ формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния и исследование влияния технологических режимов на величину удельного переходного сопротивления омических контактов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- определялись оптимальные режимы ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур по значению напряжения пробоя;

- исследовалось влияние режимов ионной имплантации на свойства и характеристики диодных ионно-легированных структур;

проводилось исследование влияния технологических режимов формирования на величину удельного переходного сопротивления омических контактов к n-6H-SiC, а также исследование температурной стабильности контактов;

- разрабатывалась физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, позволяющая качественно описывать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Объекты исследований

Объектами исследований диссертационной работы являлись монокристаллические образцы карбида кремния политипа 6Н, легированные азотом в процессе роста, омические контакты к ним на основе пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti, а также сформированные методом ионной имплантации диодные структуры на основе указанных образцов.

Научная новизна работы

- Разработаны технологические основы формирования р-п-переходов методом ионной имплантации на пластинах n-6H-SiC с концентрацией донорной примеси азота ND = 2-1017 см"3, позволяющие формировать диодные SiC структуры с напряжением пробоя, близким к максимальному значению.

- Предложены технологические основы формирования низкоомных и термостойких омических контактов к n-6H-SiC на основе металлических пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti, позволяющие уменьшить значение удельного переходного сопротивления омических контактов до значений Ry¿,-< 10"3 Ом-см2 и формировать омические контакты к n-6H-SiC, величина удельного переходного сопротивления которых практически не изменяется после 10-часового нагрева при температуре Т = 1000 °С.

Разработана физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур, позволяющая качественно описать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Практическая ценность работы

- Предложена методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению, основанная на определении минимальной энергии ионной имплантации и соответствующей ей дозы для создания р-п-переходов на пластине n-6H-SiC, для которых при обратном смещении ширина области пространственного заряда будет максимальна.

- Разработан технологический процесс формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, позволяющий формировать диодные структуры на напряжение пробоя, близкое к максимальному значению при легировании пластины n-6H-SiC с концентрацией донорной примеси азота Nd = 2-1017 см"3 акцепторной примесью бора энергией Е = 80±5 кэВ, дозой D = 6-Ю15-2-Ю16 ион/см2 с последующей термообработкой при температуре Т = 1750 °С в течение t = 25 секунд.

- Предложен технологический процесс формирования низкоомных омических контактов к n-6H-SiC, позволяющий формировать омические контакты Ni/n-6H-SiC с величиной удельного переходного сопротивления Ryd-= 4-Ю"4 Ом-см2, а также контакты Ni/Ti/n-6H-SiC, величина удельного переходного сопротивления Ryd-= 1,Н0"3 Ом-см2 которых практически не изменяется после 10-часового нагрева при температуре Т = 1000 °С.

Положения, выносимые на защиту

- Методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению.

- Технологический процесс формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, оптимизированный по величине напряжения пробоя.

- Технологический процесс формирования термостойкого омического контакта к n-6H-SiC на основе пленки Ni/Ti, оптимизированный по величине удельного переходного сопротивления.

- Физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, позволяющая качественно описать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Реализация результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ в 2007 - 2009гг: «Разработка макета карбидокремниевого диода, полученного методом ионной имплантации» (Государственный контракт №5042р/7239 от 03.04.2007г.); «Многофункциональные гомо- и гетероструктуры на основе соединений AIVBIV и AinBv для перспективных разработок нового поколения приборов силовой и СВЧ-электроники» (Государственный контракт №02.513.12.3019 от 08.08.2008г.); «Многофункциональные материалы на основе твердых растворов (SiC)i.x- (A1N)X

для нового поколения быстродействующих электронных устройств силовой и оптоэлектроники» (Государственный контракт № 02.513.12.3055 от 11.11.2008г.).

Получен патент на изобретение №2340041 «Высоковольтный диод на основе 6Н карбида кремния» от 27 ноября 2008г.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: XXXIV научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета (Ставрополь, 2004г.); IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука-СевероКавказскому Региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2005г. ); VI Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, СевКавГТУ, 2006г.); IV Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2006 (Махачкала, ДГУ, 2006г.); VII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, СевКавГТУ, 2007г.); Proceedings EDS 07 IMAPS CS International Conference (Брно, Чешская республика, сентябрь 2007г.); школе молодых ученых «Современные проблемы микро- и нанотехнологий», состоявшейся в рамках выездной научной сессии Отделения информационных технологий и вычислительных систем (г. Пятигорск, 2007г.); XI региональной научно-технической конференции «ВУЗОВСКАЯ НАУКА - СЕВЕРОКАВКАЗСКОМУ РЕГИОНУ» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2007г.); Всероссийской конференции по физической химии и нанотехнологиям «НИФХИ-90» (с международным участием), посвященная 90-летию Карповского института (Москва, 2008г.); VI Международном семинаре «Карбид кремния и родственные материалы» (Великий Новгород, НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2009г.).

Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: XI региональной конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону» (Ставрополь, 2007г.); конкурса инновационных проектов, представленных по программе «Участник молодежного науно-инновационного конкурса 2007» («У.М.Н.И.К.») в рамках VII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии».

Личный вклад автора

Автором сформулированы цели и задачи работы, обоснованы способы их реализации, предложены алгоритмы расчетов, проведена ббльшая часть экспериментов, а также систематизация и анализ полученных результатов. Часть результатов, вошедших в диссертацию, получена в соавторстве с Н.И. Каргиным, Б.А. Билаловым, Р MachaC. Ценная консультативная помощь оказана О.А. Агеевым и В.В. Лучининым, помощь в проведении экспериментов оказана В.А. Гудковым и Ю.Н. Варзаревым, которым автор благодарен за сотрудничество.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе, 2 статьи опубликованы в журналах, входящих Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, 1 статья опубликована в зарубежном издании.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок, 15 таблиц и 42 формулы и состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы и приложения. В приложении представлены документы о внедрении и использовании результатов диссертационной работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи диссертации. Сформулирована научная новизна, основные научные положения, выносимые на защиту и практическая ценность полученных в работе результатов.

В первой главе проведен обзор литературных источников по особенностям формирования 8Ю приборов на основе р-п-перехода методом ионной имплантации. Приведены основные достижения и перспективы развития карбидокремниевой электроники. Показано, что одним из перспективных методов формирования карбидокремниевых приборов для силовой и экстремальной электроники является метод ионной имплантации, позволяющий прецизионно регулировать важнейшие электрофизические параметры полупроводниковых приборов.

Отмечается, что, несмотря на большое количество работ, посвященных ионной имплантации в карбид кремния, в литературных источниках практически отсутствуют данные о влиянии режимов ионной имплантации на свойства и характеристики создаваемых БЮ диодных структур, в частности, на напряжение пробоя - важнейший параметр карбидокремниевых приборов. Отсутствуют теоретические модели, позволяющие объяснить и прогнозировать свойства приборов на основе карбида кремния, получаемых методом ионной имплантации.

Далее рассмотрены требования, предъявляемые к омическим контактам к карбиду кремния, в том числе их температурной стабильности. На основании проведенного обзора литературных источников установлено, что наиболее используемыми металлическими пленками для формирования омических контактов к п-БЮ является никель и соединения на его основе. Отмечается, что для оптимизации процесса формирования омических контактов необходимы исследования влияния режимов отжига на величину удельного переходного сопротивления омических контактов (кратковременный и длительный), а также проведение исследований температурной стабильности контактов. Показано, что

в качестве омического контакта к p-SiC перспективной с точки зрения высокотемпературных применений является пленка Ti/Al.

На основании проведенного анализа литературных источников сформулирована цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена методике расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению.

В работе использовались три типа пластин карбида кремния политипа 6Н n-типа проводимости, выращенные методом Лели и различающиеся концентрацией легирующей примеси азота: для 1-го типа величина концентрации составляла NDi = 2-Ю18 см"3 , для 2-го типа - ND2 = 5-Ю17 см"3 и для 3-го типа -ND3 = 2-1017 см"3. Контроль концентрации проводился методом исследования спектров поглощения.

Методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) определены кристаллографические грани пластин карбида кремния и проведено исследование поверхности на наличие дефектов. Установлено, что на поверхности исследуемых пластин присутствуют дефекты, имеющие глубину менее 0,1 мкм, следовательно, эти образцы могут быть использованы в качестве подложек для ионно-легированных (ИЛ) структур при условии, что глубина залегания р-п-перехода превысит 0,1 мкм.

Далее определялись оптимальные режимы ионной имплантации, которые позволят получить диодные ИЛ структуры на образцах 3-го типа. Этот тип был выбран потому, что концентрация примеси в пластинах минимальна, следовательно, диодные структуры на этих пластинах будут иметь бблыние напряжения пробоя, чем на пластинах 1-го и 2-го типа. Критерием оптимальности технологических режимов явилось то, что при увеличении энергии и дозы имплантации ширина области пространственного заряда (ОПЗ) и потенциальный барьер будут возрастать, следовательно, и напряжение пробоя будет увеличиваться. Было учтено, что чем выше энергия имплантации, тем глубже будет расположена внедренная примесь, то есть концентрация в приповерхностном слое будет уменьшаться. При некотором значении энергии концентрация внедренной примеси станет меньше, чем концентрация донорной примеси в этой области, следовательно, дальнейшее увеличение энергии приведет к инверсии носителей заряда в приповерхностном слое пластины, то есть ширина ОПЗ больше не увеличится. Поэтому было принято, что это максимальное значение энергии имплантации, при которой еще не наступает инверсия носителей заряда, будет оптимальной для формирования диодных структур с эффектом максимального увеличения напряжения пробоя.

В качестве акцепторной примеси был выбран бор потому, что ионно-легированные бором слои в карбиде кремния обладают повышенными значениями сопротивления, следовательно, и напряжение пробоя таких приборов должно быть немного выше, чем при использовании А1. Кроме этого бор обладает высокой растворимостью 1020 см"3 и является одной из быстро диффундирующих примесей в SiC.

Моделирование распределения имплантированной примеси бора в объеме карбида кремния проводились с использованием программного пакета TRIM 2008, позволяющего рассчитывать траектории конечного числа ускоренных ионов при попадании их в твердотельную подложку. Моделирование проводилось для 10000 ионов в диапазоне энергий Е = 10 + 100 кэВ с шагом Л Е = 10 кэВ. В результате проведенных расчетов была построена зависимость концентрации акцепторной примеси бора в приповерхностном слое пластины от энергии ее имплантации (рисунок 1).

1.е+19 +

S о

К о

и

о. с

Я

я &

и

а я

о «

1.Е+18 ■

1,е+17

20

40

60

80 100

Энергия, кэВ

Рисунок 1 - Зависимость концентрации имплантированной примеси бора в приповерхностном слое SiC пластины от энергии имплантации.

Видно, что концентрация внедренной примеси бора в приповерхностном слое, соответствующая энергиям более 80 кэВ, принимает значения, меньшие концентрации донорной примеси NA < ND. Дозы имплантации, соответствующие энергии Е=80 кэВ, составили: Di = 2-1016 ион/см2 и D2 = 6-Ю15 ион/см2 (1-ая и 2-ая партия образцов соответственно).

На основе проведенных расчетов распределения внедренной примеси бора

были определены концентрации носителей заряда в имплантированной р-области:

р = ,

где Na - концентрация внедренной акцепторной примеси бора, рассчитанная в программе TRIM 2008, ND - концентрация донорной примеси, Ел = 0,35эВ -энергия активации примеси бора, g = 4 - фактор вырождения, к - постоянная Больцмана, Т - температура, Nv = 4,8*1015Т3/2 - плотность состояний в валентной зоне.

Далее была определена ширина ОПЗ р-п-перехода:

м>=х„-хр, (2)

где х„ и хр - граничные значения ширины ОПЗ, в которых напряженность поля равна нулю:

, (з

хр £В0

где И(х) - эффективная концентрация носителей заряда, е - диэлектрическая проницаемость, е0 - диэлектрическая постоянная. При расчете Е(х) было учтено, что максимальное значение электрического поля в карбиде кремния достигает значения Емах = 3-106 В/см. На рисунке 2 представлено распределение напряженности электрического поля в области р-п-перехода.

1.Е+07

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

мкм

Рисунок 2 - Распределение напряженности электрического поля в области р-п-перехода ИЛ структур.

При энергиях Е < 80 кэВ кривые напряженности будут смещаться влево - в сторону поверхности пластины, то есть ОПЗ р-п-перехода будет уменьшаться. При энергиях Е > 80 кэВ ОПЗ р-п-перехода сместиться вправо - вглубь пластины, то есть напряжение пробоя не изменится. Поэтому было установлено, что оптимальной энергией имплантации для пластины п-бНБКЗ с = 2-1017 см'3 является Е = 80 ± 5 кэВ. Рассчитанные средние значения напряженности электрического поля в области р-п-перехода составили Еср1 = Еср2 = 2,4-106 В/см. Напряжение пробоя р-п-перехода было определено из выражения:

хп

и „роб

Полученная величина значения напряжения пробоя составила и! = и2 = 200В и превысила значение для пластины карбида кремния политипа 6Н п-типа проводимости с концентрацией примеси = 2-Ю17 см"3: и„р = 137В. Расчетным путем было показано, что при легировании этой пластины алюминием напряжение пробоя составило бы 11^, = 180 В. Поэтому в данном случае имеет место эффект увеличения напряжения пробоя ИЛ р-п-перехода при легировании пластины п-бШЮ с N0 = 2-Ю17 см"3 примесью бора энергией Е = 80±5кэВ и дозами О = 6-Ю15 ■*■ 2-1016 ион/см2.

Третья глава посвящена формированию и исследованию диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния.

На начальном этапе представлена методика исследования удельного переходного сопротивления омических контактов.

Вследствие того, что для отжига контактов необходимы температуры Т > 1000 °С и высокие скорости нагрева, было принято, что термообработку целесообразно проводить галогенными лампами накаливания. Поэтому была разработана модель для анализа облученности SiC пластин, учитывающая геометрию расположения ламп, их мощность и диаметр обрабатываемых подложек. В результате установлено, что для выбранной геометрии расположения ламп в камере (по 10 штук сверху и снизу, расположенные перпендикулярно друг другу) распределение облученности по обрабатываемым пластинам равномерные и соответствуют заданному интервалу температур.

Далее проведено исследование омических контактов к карбиду кремния на основе пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti. Омические контакты наносились резистивным методом при температуре пластине Т = 150 °С и давлении Р = 10"4 Па. Для исследования влияния технологических режимов формирования на величину удельного переходного сопротивления омических контактов образцы были разделены на 4 серии. Для первой серии время термообработки составило 45 секунд при температуре 1000 °С, для второй - 600 секунд (10 минут) при температуре 1000 °С, для третьей - 45 секунд при температуре 1100 °С, для четвертой - 600 секунд (10 минут) при температуре 1100 °С (таблица 1).

Таблица 1 - Удельное переходное сопротивление контактов Me/n-6H-SiC

Металлическая пленка Уровень легирования пластины SiC, см'3 Температура термообр.,°С Время термообр., с Удельное сопротивление, Rva-lO"4, Ом-см2

Ni (50нм) 2-1018 1000 45 4,65 ± 0,69

600 4,16 ±0,62

1100 45 4,06 ±0,61

600 4,25 ± 0,64

Sí(10hm)/Ní(10hm)/ SÍ(20hm)/NÍ(20hm)/ Sí(20hm)/Ní(20hm)/ 5-1017 1000 45 27,10 ±4,07

600 31,32 ±4,70

1100 45 33,89 ±5,08

600 34,45 ±5,17

210'8 1000 45 14,10 ±2,12

600 13,72 ±2,06

1100 45 13,65 ±2,05

600 13,70 ±2,06

Tí(10hm)/Ní(50 hm) 5-Ю17 1000 45 27,65 ±4,14

600 26,81 ±4,02

1100 45 23,55 ±3,53

600 25,50 ± 3,83

2-1018 1000 45 21,56 ±3,23

600 22,58 ±3,39

1100 45 11,40 ±1,71

600 13,50 ±2,03

Из таблицы видно, что тенденция к уменьшению величины удельного сопротивления связана с увеличением температуры отжига и уменьшением времени данного процесса. Поэтому исследования омических контактов на термостойкость были проведены для третьей серии образцов при температурах 873, 1073, и 1273 К. Каждый эксперимент продолжался 10 часов (таблица 2).

Таблица 2 - Результаты исследований температурной стабильности контактов Ме/п-бН-БЮ.

Металлическая пленка Удельное переходное сопротивление Rva-10"4, Ом-см2

Т = 873 К Т= 1073 К Т= 1273 К

Ni 4,06 ±0,61 3,21 ±0,48 1,29 ±0,19

Ni/Si 13,65+2,05 12,14+ 1,82 7,04± 1,06

Ni/Ti 11,40+ 1,71 10,34+ 1,55 8,93+ 1,34

В результате было установлено, что лучшими показателями температурной стабильности обладают контакты на основе пленок Ni/Ti. Значение удельного переходного сопротивления составило Ry¡} = 1,М0"3 Ом-см2, что соответствует требованиям, предъявляемым к омическим контактам к карбиду кремния. Таким образом, предложен технологический процесс формирования термостойкого омического контакта к n-6H-SiC на основе пленки Ni/Ti, оптимизированный по величине удельного переходного сопротивления.

На следующем этапе работы было проведено ионное легирование пластины n-óHSiC бором энергией Е = 80 кэВ и двумя дозами: D, = 2-1016 ион/см2 и D2 = 6Т015 ион/см2 - первая и вторая партия диодных ионно-легированных структур соответственно (граничные значения интервала доз, рассчитанные в предыдущей главе). Обратная сторона пластины (n-область) была легирована азотом дозой D= 1015 ион/см2 и двумя энергиями Е = ЗОкэВ + 80кэВ с целью увеличения концентрации донорной примеси для формирования низкоомного омического контакта. Термообработка образцов проводилась при температуре Т = 1750 °С в течение 25 с при избыточном давлении аргона Р= 1,5-105 Па. В качестве омического контакта к n-области была нанесена пленка Ni/Ti как наиболее перспективная для высокотемпературной SÍC электроники (см. табл. 2). В качестве омического контакта к р-области была использована пленка Ti/Al как наиболее распространенная при формировании омического контакта к p-SiC. Диаметры контактов Ti/Al составили: 100, 150, 200, 300, 400, 500 мкм (рисунок 3).

Ti/Al

d5 Г"™"!

d6

шш

р-слой (имплантированный бор)

n-положха N0 = 2*10,?см5

Ti/Ni

(а)

mm

л

ЕЯМ1

(б)

Рисунок 3 - Диодные ИЛ структуры: (а) - схематический профиль, (б) -изображение р-стороны с Ti/Al контактами (d. = 100 мкм, d2 = 150 мкм, d3 = 200 мкм, d4 = 300 мкм, d5 = 400 мкм, d6 = 500 мкм) в оптический микроскоп.

Далее приводятся результаты исследований шероховатости поверхности методом АСМ. Показано, что при легировании пластины n-6HSiC ионами бора энергией Е = 80 кэВ и дозами Dj = 6-1015 ион/см2 и D2 = 2-1016 ион/см2 размах высот поверхности возрастает от 3,97 нм (для поверхности до имплантации) до 41,15 нм и 35,51 нм - для первой и второй партий образцов соответственно, что, видимо, является следствием диссоциации поверхностного слоя.

Для анализа переходной области были проведены исследования границы раздела p„MruI-SiC/Ti/Al методом растровой электронной микроскопии (РЭМ). Было установлено, что граница перехода pSiC/Ti/Al является резкой, то есть диффузия металла вглубь пластины не происходила. Поэтому в приповерхностном слое карбида кремния отсутствовали силициды и карбиды

(а) (б)

Рисунок 4 - РЭМ изображения границы раздела Т1/А1/р-81Сим|1Л: (а) -

изображение контактной площадки, (б) — срез, полученный методом фокусированных ионных пучков.

На рисунке 5 представлены результаты исследования зависимости вольт-амперных характеристик (ВАХ) образцов от диаметра контактных площадок.

(a) U, В (б) U, В

(в) и, В (г) и, В

Рисунок 5 - Зависимости ВАХ имплантированных образцов от диаметра контактных площадок: (а) - 1-я партия образцов при прямом смещении, (б) - 2-я партия образцов при прямом смещении, (в) - 1-я партия образцов при обратном смещении, (г) - 2-я партия образцов при обратном смещении.

Вольт-амперные характеристики ИЛ структур при прямом смещений имели «излом», соответствующий напряжению и = 2В. Очевидно, что происходило изменение механизмов токопрохождения. Вольт-амперные характеристики имели слабую крутизну, что связано с малым значением концентрации электронов и дырок в п- и р-областях ИЛ структур. Пробой наступал при напряжении и ~ 200В. Величины прямых и обратных токов для образцов 1-ой партии несколько превышали аналогичные значения для образцов 2-ой партии, что связано как с возрастанием количества дырок, так и с возрастанием числа дефектов в области р-п-перехода при увеличении дозы легирования, что указывает на генерационно-рекомбинационный механизм токопрохождения.

В результате проведенных исследований температурных зависимостей ВАХ было установлено, что при увеличении температуры окружающей среды на 125 °С напряжение пробоя экспериментальных образцов снижается на 15%.

Исследования вольт-фарадных хараткеристик (ВФХ) ИЛ структур проводились на частоте 1 кГц при амплитуде модулирующего сигнала сЮ = 50 мВ. Показано, что при увеличении дозы имплантации от 6-Ю15 до 2-Ю16 ион/см2 удельная емкость возрастает на 0,4 нФ/см2.

Результаты проведенных исследований подтвердили воспроизводимость разработанного технологического процесса формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, позволяющего формировать диодные структуры на напряжение пробоя, близкое к максимальному значению при легировании пластины п-6Н-81С с концентрацией донорной примеси азота Ип = 2-Ю17 см"3 акцепторной примесью бора энергией Е = 80±5кэВ, дозой Б = 6-1015-2-1016 ион/см2 с последующей термообработкой при температуре Т = 1750 °С в течение Х = 25 секунд (рисунок 6).

Технологический процесс

1 Ионная имплантация

I

2 Ионная имплантация

I

3 Термообработка

I

4 Металлизация

I

5 Термообработка

15

Иллюстрация

НН!

пластина п-бН-вЮ !

• |

I........

, пластина п-вН-ЭЮ

I * * ♦ I

пластина п-бН-ЭЮ .г-

ТПТГ

Т\{100нм)1М(400нм) ФР^ ФР ^ ФР Ф

С '

ФР

бн^едаС

пластина п-бН-ЭЮ

"П (70нм)/1М1 (50 им)

_гп_rw_.Fi

I- р:вН^в|С (В) 1

пластина п-СН-ЭЮ

Технологический режим

Бор \ Е = 80 кэВ I О ■ 6'10"+ 2*10" I см' I

Азот

Е = 30+80 кэВ О = 10"см'!

Аргон Р = 1,5 атм Т =1750 "С 1 = 25 с

г Вакуум Р = 10'6ммртст Т = 150 °С

Аргон . Р = 1,5 атм Т=1100°С 1 = 45 с

Рисунок 6 - Схема технологического процесса формирования диодных ионно-легированных структур на пластинах п-бШЮ с Но = 2-10псм"3, оптимизированного по величине напряжения пробоя.

Четвертая глава посвящена разработке физико-топологической модели диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния для анализа вольт-амперных характеристик диодных структур.

При расчете физико-топологических параметров диодных ионно-легированных структур - величин потенциальных барьеров и размеров областей пространственного заряда - использовались экспериментальные данные, полученные в предыдущей главе (рисунок 7).

Т| Т|-рм р^ р-п п (подложка) п^^П Т|

IV,,=0,07 /=0.12

^=0,65 /,=400 IV,=0,02 („,„=0.25 1^=0,1 ММ

^=0,09 /=0,10

Рисунок 7 — Физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния.

Диодные ионно-легированные структуры состояли из трех последовательно расположенных потенциальных барьеров: Т1/имплантированный р-слой БЮ, р-п-переход и плегир/Т1. Очевидно, что при приложении «+» источника питания к р-области (прямое смещение диода) Т1/р8Ю-переход смещался в обратном направлении, р-п-переход - в прямом и область плегир/Т1 - в прямом направлении. Соответственно, при изменении полярности приложенного напряжения смещение отмеченных переходов изменялось на противоположное. Поэтому анализ вольт-амперных характеристик был проведен с учетом механизмов токопрохождения в каждой отдельной области исследуемых структур. В результате проведенных расчетов было установлено, что при напряжении прямого смещения и < 2 В ВАХ диодных ИЛ структур обусловлены обратным током барьера ТЧ/р-БЮ, при и > 2 В - рекомбинацией носителей заряда в области р-п-перехода, при и < 0 В - током генерации в области р-п-перехода (см. рис. 5).

В заключении приведены основные выводы и результаты работы.

В приложении - документы о внедрении и использовании результатов диссертационной работы.

Основные результаты работы

При выполнении работы получены следующие основные результаты:

- Предложена методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению, основанная на определении минимальной энергии ионной имплантации и соответствующей ей дозы для создания р-п-переходов на пластине n-6H-SiC, для которых при обратном смещении ширина области пространственного заряда будет максимальна.

- Установлено, что при увеличении дозы легирования от Dj = 6Т015 ион/см2 до D2 = 2-Ю16 ион/см2 величина напряжения пробоя ионно-легированных структур практически не изменяется. На основании проведенных исследований разработан технологический процесс формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, оптимизированный по величине напряжения пробоя, позволяющий формировать диодные структуры на напряжение пробоя, близкое к максимальному значению при легировании пластины n-6H-SiC с концентрацией донорной примеси азота ND = 2-1017 см"3 акцепторной примесью бора энергией Е = 80±5 кэВ, дозой D = 6Т015 2Т016 ион/см2 с последующей термообработкой при температуре Т = 1750 °С в течение t = 25 секунд.

- Установлено, что величина удельного переходного сопротивления омических контактов к n-6H-SiC на основе металлических пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti уменьшается при увеличении температуры отжига до 1100 °С и уменьшением времени термообработки до 45 секунд. В результате проведенных исследований предложен технологический процесс формирования низкоомных омических контактов к n-6H-SiC, позволяющий формировать омические контакты Ni/n-6H-SiC с величиной удельного переходного сопротивления Ry0-= 4-10"4 Ом-см2, а также контакты Ni/Ti/n-6H-SiC, величина удельного переходного сопротивления Ryd'= 1,1-10"3 Ом-см2 которых практически не изменяется после 10-часового нагрева при температуре Т = 1000 "С.

Разработана физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе зонных энергетических диаграмм, позволяющая качественно описать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Статьи в научных журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Рыжук, Р.В. Формирование омического контакта к диодной структуре на основе карбида кремния / Р.В. Рыжук, Н.И. Каргин, Б.А. Билалов // Вестник Воронежского государственного технического университета. Воронеж: Изд. ВГТУ. - 2007. - Т. 3. - № 11. - С 95 - 97.

2. Рыжук, Р.В. Влияние режимов формирования и эксплуатации на свойства ионно-легированных карбидокремниевых диодных структур / Р.В. Рыжук, Н.И. Каргин, Б.А. Билалов, В.А. Гудков // Известия высших учебных заведений. Электроника. М.: Изд. МИЭТ. - 2009. - №5 (79).. с 7 -14.

Публикации в других научных журналах и сборниках:

3. Каргин, Н.И. Исследование р-п-структур на основе карбида кремния для экстремальной электроники / Н.И. Каргин, Р.В. Рыжук // Тез. докл. XXXIV научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2004 год. Ставрополь: Изд. СевКавГТУ. - 2005. - С. 96.

4. Каргин, Н.И. Особенности применения устройств на основе карбида кремния / Н.И. Каргин, Р.В. Рыжук // Тез. докл. IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». -Ставрополь: изд. СевКавГТУ. - 2005. - С. 53 - 54.

5. Каргин, Н.И. Исследование свойств имплантированного ионами бора карбида кремния политипа 6Н / Н.И. Каргин, Б.А. Билалов, Р.В. Рыжук // Тез. докл. VI Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск - Ставрополь: Изд. СевероКавказского государственного технического университета. - 2006. - С. 428 - 430.

6. Билалов, Б.А. Формирование р-п-структур ионной имплантацией бора в карбид кремния / Б.А. Билалов, Г.Д. Кардашова, Р.В. Рыжук и др. // Материалы IY Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2006. Махачкала: Изд. ДГУ. - 2006. - С. 199 - 202.

7. Каргин, Н.И. Вольт - амперная характеристика карбидокремниевой р-п-структуры, полученной методом ионной имплантации / Н.И. Каргин, Б.А. Билалов, Р.В. Рыжук // Тез. докл. VII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск -Ставрополь: Изд. Северо-Кавказского государственного технического университета. - 2007. - С. 315 - 317.

8. Machaö, P. SiC diodes with epitaxial layer / Petr Machad, Bohumil Barda, Nikolaj I. Kargin, Roman Ryzhuk // Proceedings EDS 07 IMAPS CS International Conference Brno, Czech Republic. - 2007. - P. 129 - 134.

9. Каргин, Н.И. Исследование ширины запрещенной зоны имплантированных образцов карбида кремния / Н.И. Каргин, Р.В. Рыжук, A.C. Гусев // Тез. докл. XI региональной научно-технической конференции «Вузовская Наука - Северо-Кавказскому Региону». Ставрополь: СевКавГТУ. - 2007. - Т. 1. -С. 255 - 256.

10. Каргин, Н.И. Влияние технологических режимов ионной имплантации на ВАХ карбидокремниевых диодов / Н.И. Каргин, Б.А. Билалов, Р.В. Рыжук,

B.А. Гудков // Тез. докл. Всероссийской конференции по физической химии и нанотехнологиям «НИФХИ-90» (с международным участием), посвящённая 90-летию Карповского института. Москва: Изд. «Оптима-пресс» г. Обнинск. - 2008. -

C. 35 -36.

11. Каргин, Н.И. Применение ионной имплантации для формирования диодов на карбиде кремния для высокотемпературных приложений / Н.И. Каргин, Б.А. Билалов, Р.В. Рыжук, В.А. Гудков // Тез. докл. VI Международного семинара

«Карбид кремния и родственные материалы». НовГУ им. Ярослава Мудрого. -Великий Новгород, 2009г. - С. 200 - 202.

Патент на изобретение

Патент РФ №2340041 «Высоковольтный диод на основе 6Н карбида кремния» от 27 ноября 2008г. Н.И. Каргин, Р.В. Рыжук.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автору принадлежат: в работе [1] - технологический маршрут формирования омического контакта и экспериментальные результаты исследования удельного переходного сопротивления омических контактов к карбиду кремния; [2] - физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе БЮ и расчет на ее основе вольт-амперных характеристик; [2, 10, 11] - технологический маршрут формирования диодных ионно-легированных карбидокремниевых структур и экспериментальные результаты исследования влияния режимов ионной имплантации на электрофизические свойства Б ¡С образцов; [3-8] -экспериментальные результаты исследований электрофизических свойств диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния; [9] -экспериментальные результаты исследований оптических свойств ионно-легированных структур на основе БЮ.

Тип. ТТИ ЮФУ Заказ № тир. 100 Экз.

Издательство Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

ГСП - 17А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44 Типография Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

Таганрог, 28, ГСП 17А, Энгельса, 1

Введение.

Глава 1. Особенности формирования SiC приборов на основе р-п-перехода методом ионной имплантации.

1.1 Биполярные приборы на карбиде кремния для мощной и высокотемпературной электроники.

1.2 Методы формирования биполярных приборов на карбиде кремния

1.3 Влияние режимов ионной имплантации на свойства и характеристики кристаллов карбида кремния.

1.4 Методы расчета распределения ионно-легированной, примеси в объеме кристалла.

1.5 Омические контакты к карбиду кремния.

1.5.1 Требования к контактам к карбиду кремния.

1.5.2 Материал для формирования низкоомного контакта карбиду кремния.

1.5.3 Технологические маршруты формирования омических контактов.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя; близким к максимальному значению.

2.1 Исследование кристаллов.

2.1.1 Исследование концентрации носителей заряда.

2.1.2 Определение кристаллографической плоскости.

2.1.3 Исследование поверхности кристаллов методом АСМ.

2.2 Анализ технологических режимов для формирования р-п-перехода на пластине n-6H-SiC методом ионной имплантации.

2.3 Распределение ионно-легированной примеси и напряжение пробоя р-п-перехода.

2.4 Исследование технологических режимов для формирования дополнительно легированного приконтактного п-слоя методом ионной имплантации.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Формирование и исследование диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния.

3.1 Исследование омических контактов к п-бНБЮ.

3.1.1' Методика исследования удельного переходного сопротивления омических контактов.

3.1.2 Расчет облученности подложек карбида кремния при термообработке.

3.1.3 Исследование удельного переходного сопротивления омических контактов.

3.1.3.1 Омический контакт №/п-6Н81С.

3.1.3.2 Омический контакт №/81/п-6Н81С.

3.1.3.3 Омический контакт М/ТЧ/п-бН^С.

3.2 Формирование диодных ионно-легированных структур.

3.3 Характеристики и свойства диодных ионно-легированных структур

3.3.1 Шероховатость имплантированной поверхности.

3.3.2 Характеристики границы контакта и имплантированной р-области.

3.3.3 Электрофизические характеристики диодных ионно-легированных структур.

3.3.3.1 Вольт-амперные характеристики.

3.3.3.2 Вольт-фарадные характеристики.

3.3.3.3 Переходные характеристики.

3.3.4 Технологический процесс формирования диодных ионнолегированных структур.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Физико-топологическая модель диодных ИЛ структур и анализ вольт-амперных характеристик.

4.1 Разработка физико-топологической модели диодных ИЛ структур на основе зонных энергетических диаграмм.

4.1.1 Потенциальный барьер области Ti/p-SiC.

4.1.2 Потенциальный барьер р-п-перехода.

4.1.3 Потенциальный барьер области п/плегир.

4.1.4 Потенциальный барьер области rwHp/Ti.

4.2 Вольт-амперные характеристики диодных ИЛ структур.

4.2.1 Прямое смещение.

4.2.2 Обратное смещение.

4.3 Перспективы формирования высоковольтных приборов на основе карбида кремния методом ионной имплантации.

Выводы по главе 4.

Стремительное развитие современной электроники, атомной промышленности, ядерной энергетики, военной и космической техники предъявляет высокие требования к свойствам электронных приборов и устройств, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации - при повышенных температурах, уровне радиации, а также в химически агрессивных средах. Приборы на основе традиционных полупроводниковых материалов (81, ве, ОаАв и т.д.) не способны удовлетворить комплексу всех этих требований. В связи с чем, интерес исследователей и технологов все больше привлекает перспективный широкозонный материал - карбид кремния (81С) и устройства на его основе.

Благодаря уникальным- свойствам карбида' кремния приборы на его основе имеют ряд преимуществ перед традиционными кремниевыми и арсенид-галлиевыми аналогами. Во-первых, это увеличение температурного диапазона эксплуатации. 8Ю приборов (теоретически до 1 ООО °С). Во-вторых, это значительное снижение сопротивления в. открытом состоянии и, следовательно, увеличение удельной, мощности прибора. В-третьих, высокая теплопроводность карбида кремния* (на уровне меди при комнатной температуре) в сочетании с меньшим сопротивлением в открытом состоянии и большей плотностью тока позволяют использовать меньшие по размерам кристаллы, что делает 8Ю приборы, особенно диоды и транзисторы на основе р-п-перехода, перспективными для силовой и экстремальной электроники.

Наиболее важными технологическими операциями при изготовлении карбидокремниевых приборов являются процессы формирования р-п-переходов и низкоомных омических контактов. Чрезвычайно высокие температуры (более 2000 °С) сильно затрудняют технологический процесс создания р-п-перехода на 8Ю методом диффузии. Метод СVI), часто используемый для формирования р-п-перехода на основе 81С, предъявляет высокие требования к чистоте теплоизоляции, газам-носителям; материалу держателей подложки, что значительно1 увеличивает стоимость готовой продукции. В этой связи особое значение имеют работы по созданию карбидокремниевых приборов на основе р-п-перехода методом ионной имплантации, который позволяет прецизионно управлять концентрацией вводимой примеси и обладает локальностью воздействия.

К началу данной работы, практически отсутствовали сведения о влиянии режимов ионной имплантации на свойства и характеристики создаваемых ЭЮ диодных структур. Отсутствовали теоретические модели, позволяющие объяснить и прогнозировать свойства. приборов на! основе карбида кремния, получаемых методом ионной имплантации; Несмотря4, на большой объем работ, посвященных исследованию омических: контактов; к; карбиду кремния, в литературных источниках недостаточно сведений по исследованию - температурной стабильности; омических контактов на основе тугоплавких материалов, а также практически отсутствует сравнительная характеристика параметров контактов к карбиду кремния на основе разных материалов, сформированных при одинаковых условиях.

Настоящая работа направлена на решение этих важных задач:

Целью диссертационной; работы является разработка технологических основ? формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния и исследование влияния технологических режимов на величину удельного переходного сопротивления омических контактов^

Для достижения поставленной цели,решались следующие задачи:

- определялись оптимальные режимы ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур по значению напряжения пробоя;

- исследовалось влияние режимов ионной имплантации на свойства и характеристики диодных ионно-легированных структур;

- проводилось исследование влияния технологических режимов формирования на величину удельного переходного сопротивления омических контактов к n-6H-SiC, а также исследование температурной стабильности контактов;

- разрабатывалась физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, позволяющая качественно описывать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Объекты исследований

Объектами исследований диссертационной работы являлись монокристаллические образцы карбида кремния политипа 6Н, легированные азотом в процессе роста, омические контакты к ним на основе пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti, а также сформированные методом ионной имплантации диодные структуры на основе указанных образцов.

Научная новизна работы

- Разработаны технологические основы формирования р-п-переходов методом ионной имплантации на пластинах n-6H-SiC с концентрацией донорной примеси азота No = 2-1017 см"3, позволяющие формировать диодные SiC структуры с напряжением пробоя, близким к максимальному значению.

- Предложены технологические основы формирования низкоомных и термостойких омических контактов к n-6H-SiC на основе металлических пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti, позволяющие уменьшить значение удельного переходного сопротивления омических контактов до значений Ryà'< 10"3 о

Ом-см и формировать омические контакты к n-6H-SiC, величина удельного переходного сопротивления которых практически не изменяется после 10-часового нагрева при температуре Т = 1000 °С.

- Разработана физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур, позволяющая качественно описать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Практическая ценность работы

- Предложена методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению, основанная на определении' минимальной энергии ионной имплантации и соответствующей ей дозы для создания р-п-переходов на пластине п-бН-ЭЮ, для которых при обратном смещении ширина области пространственного заряда будет максимальна.

- Разработан технологический процесс формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, позволяющий формировать диодные структуры на напряжение пробоя, близкое к максимальному значению при легировании пластины п-6Н-8Ю с концентрацией донорной примеси азота А^ = 2-1017 см"3 акцепторной примесью бора энергией Е = 80±5 кэВ, дозой Б = 6-101э н- 2-1016 ион/см2 с последующей термообработкой при температуре Т = 1750 °С в течение 1 = 25 секунд.

- Предложен технологический процесс формирования низкоомных омических контактов к п-бН-ЭЮ, позволяющий формировать омические контакты №/п-6Н-8Ю с величиной удельного переходного сопротивления ЯУдш= 4-10"4 Ом-с м2, а также контакты МАП/п-бН-БЮ, величина удельного

1 а переходного сопротивления ЯУд'= 1,1-10" Ом-см которых практически не изменяется после 10-часового нагрева при температуре Т = 1000 °С.

Положения, выносимые на защиту

- Методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению.

- Технологический процесс формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния, оптимизированный по величине напряжения пробоя.

- Технологический процесс формирования термостойкого омического контакта к n-6H-SiC на основе пленки Ni/Ti, оптимизированный по величине удельного переходного сопротивления.

- Физико-топологическая модель диодных ионно-легированных * структур на основе карбида кремния;, позволяющая качественно описать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Реализация результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в, соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ в;2007 — 2009гг: «Разработка? макета карбидокремниевого диода,, полученного методом! ионной имплантации» (Государственный контракт №5042р/7239 от 03.04.2007г.);

Многофункциональные гомо- и гетероструктуры на основе соединений

A1VB1V и AmBv для, перспективных; разработок нового; поколения приборов; силовой и СВЧ-электроники» (Государственный контракт № 02.513.12.3019 от 08.08.2008г.); «Многофункциональные материалы, на основе твердых; i ' > *' растворов (SiG)i-x - (AlN)x для нового поколения быстродействующих электронных устройств силовой и: оптоэлектроники» (Государственный контракт № 02.513.12.3055 от 11.11.2008г.).

Получен патент на изобретение №2340041 «Высоковольтный диод на .

V. - , основе 6Н карбида кремния» от 27 ноября 2008г. Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: XXXIV научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевероКавказского государственного технического университета (Ставрополь,

2004г.); IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука-Северо-Кавказскому Региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2005г. ); VI Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, СевКавГТУ, 2006г.); IV Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2006 (Махачкала, ДГУ, 2006г.); VII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, СевКавГТУ, 2007г.); Proceedings EDS 07 IMAPS CS International Conference (Брно, Чешская республика, сентябрь 2007г.); школе молодых ученых «Современные проблемы микро- и нанотехнологий», состоявшейся в рамках выездной научной сессии Отделения информационных технологий и вычислительных систем (г. Пятигорск, 2007г.); XI региональной научно-технической^ конференции «ВУЗОВСКАЯ НАУКА - СЕВЕРОКАВКАЗСКОМУ РЕГИОНУ» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2007г.); Всероссийской конференции по физической химии и нанотехнологиям «НИФХИ-90» (с международным участием), посвященная 90-летию Карповского института (Москва, 2008г.); VI Международном семинаре «Карбид кремния и родственные материалы» (Великий Новгород, НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2009г.).

Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: XI региональной конференции «Вузовская наука — Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2007г.); конкурса инновационных проектов, представленных по программе «Участник молодежного науно-инновационного< конкурса 2007» («У.М.Н.И.К.») в рамках VII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии».

Личный вклад автора

Автором сформулированы цели и задачи работы, обоснованы способы их реализации, предложены алгоритмы расчетов, проведена большая часть экспериментов, а также систематизация и анализ полученных результатов. Часть результатов, вошедших в диссертацию, получена в соавторстве с Н.И. Каргиным, Б.А. Билаловым, Р Machac. Ценная консультативная помощь оказана O.A. Агеевым и В.В. Лучининым, помощь в проведении экспериментов оказана В.А. Гудковым и Ю.Н. Варзаревым, которым автор благодарен за сотрудничество.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе, 2 статьи опубликованы в журналах, входящих Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, 1 статья опубликована в зарубежном издании.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы и приложения.

Выводы по главе 4.

1. Разработана физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния. Установлено, что ширина потенциального барьера Т1/р-81Симпл составила 0,07 и 0,09 мкм при высоте барьера 3,25 и 3,21 эВ для 1-ой и 2-ой партии образцов соответственно. Ширина потенциального барьера р-п-перехода составила 0,85 мкм при высоте барьера 2,70 и 2,66 эВ для 1-ой и 2-ой партии образцов соответственно. Ширина потенциального барьера п/плсгир составила 0,02мкм при высоте барьера 0,08эВ. Ширина потенциального барьера плегир/Т1 составила 0,1 мкм при высоте барьера 0,47эВ.

2. На основе разработанной физико-топологической модели диодных ионно-легированных структур были качественно описаны вольт-амперные характеристики этих структур. Показано, что вклад в вольт-амперые характеристики вносят механизмы токопрохождения в приконтактных областях ионно-легированных структур: при напряжении прямого смещения II < 2 В ВАХ диодных ИЛ структур обусловлены обратным током барьера Тл/р-БЮ, при и > 2 В - рекомбинацией носителей заряда в области р-п-перехода, при и < О В - током генерации в области р-п-перехода.

3. Расчетным путем показано, что методом ионной имплантации на карбиде кремния можно создавать высоковольтные приборы. Однако для получения качественных приборов необходимо стремиться к уменьшению величины базового слоя.

Заключение

В результате* проделанной работы разработаны технологические основы формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния и проведено исследование влияния технологических режимов на величину удельного переходного сопротивления омических контактов. В том числе получены следующие основные результаты:

- Предложена методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионно-легированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению, основанная на определении минимальной энергии ионной имплантации и соответствующей ей дозы, для-создания* р-п-переходов на пластине n-6H-SiC, для которых при обратном смещении ширина области пространственного заряда будет максимальна.

- Установлено, что при увеличении дозы легирования от Di = 6-10?5

I £ ион/см до D2 = 2-10 ион/см величина напряжения* пробоя ионно-легированных структур практически не изменяется. На основании проведенных исследований разработан технологический процесс формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида» кремния, оптимизированный по величине напряжения пробоя, позволяющий формировать диодные структуры на напряжение пробоя, близкое к максимальному значению при легировании пластины n-6H-SiC с концентрацией донорной примеси азота No — 2-1017 см"3 акцепторной примесью бора энергией'Е = 80±5 кэВ, дозой В = 6-1015 2-1016 ион/см2 с последующей термообработкой при*температуре Т? = 1750 °С в течение t = 25 секунд.

- Установлено, что величина удельного переходного сопротивления омических контактов к n-6H-SiC на основе металлических пленок Ni, Ni/Si и Ni/Ti уменьшается при увеличении температуры отжига до 1100 °С и уменьшением времени термообработки до 45 секунд. В результате проведенных исследований предложен технологический процесс формирования низкоомных омических контактов к п-бН-БЮ, позволяющий формировать омические контакты М/п-бН-БЮ с величиной удельного переходного сопротивления КУд,= 4-10"4 Ом-см2, а также контакты №Лл/п-6Н

3 2

81С, величина удельного переходного сопротивления ЯУд'= 1,1-10" Ом-см которых практически не изменяется после 10-часового нагрева при температуре Т = 1000 °С.

- Разработана физико-топологическая модель диодных ионно-легированных структур на основе зонных энергетических диаграмм, позволяющая качественно описать вольт-амперные характеристики диодных ионно-легированных структур.

Автор благодарен В.А. Гудкову за помощь в проведении процессов ионной имплантации и термообработки экспериментальных образцов и Ю.Н. Варзареву за помощь в проведении исследований электрофизических параметров ИЛ структур.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ АСМ - атомно-силовой микроскоп БТО - быстрая термическая обработка ВАХ - вольт-амперная характеристика ВИМС - вторично-ионная масс-спектрометрия ВФХ - вольт-фарадная характеристика ВЧ - высокая частота ИЛ - ионное легирование МОП - металл-оксид-полупроводник ОПЗ - область пространственного заряда РЭМ - растровый электронный микроскоп РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия СВЧ - сверхвысокая частота ФИП - фокусированный ионный пучок ЭДС - электродвижущая сила

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

1. Лучинин, В.В. Карбид кремния стратегический материал электроники будущего / В.В. Лучинин, П.П. Мальцев, Е.П. Маляков // Электроника. Наука, технология, бизнес. - 1997. - №3. - С. 61.

2. Лебедев, A.A. Широкозонные полупроводники для силовой электроники / A.A. Лебедев, В.Е. Челноков // Физика и техника полупроводников. 1999. - Т. 33. Вып. 9. - С. 1096 - 1099.

3. Лучинин, В.В. Широкозонные материалы основа экстремальной электроники будущего / В.В. Лучинин, П.П. Мальцев, Е.П. Маляков // Микроэлектроника. - 1999. Т. 28. - №1. - С. 21 - 29i

4. KD.A. Евсеев. Силовая электроника на основе карбида кремния» // Силовая электроника. 2003. - Т. 28. - №1. - С. 1-7.

5. Лебедев, A. A. SiC электроника: прошлое, настоящее, будущее / А.

6. A. Лебедев, С. А. Сбруев,// Электроника: наука, технология, бизнес. 2006. -№5.-С. 28-41.

7. Dr Philippe Roussel. SiC'2008 Market analysis of SiC electronics. SiC markets from wafers, devices and modules to applicative markets. Yole Développement. December 2007, P. 1 - 4. ('http://www.memsinfo.ip/whitepaper/718.pdf).

8. Чибиркин, B.B. Разработка и производство полупроводниковых приборов на основе карбида кремния в ЗАО НПК «Электровыпрямитель» /

9. B.В. Чибиркин, Е.М. Гейфман, Н.М. Давыдова, H.A. Арискин // VI Международный семинар Карбид кремния и родственные материалы. Великий Новгород. 2009. С. 192 196.

10. Корляков, A.B. Применение карбида кремния в микросистемой технике / A.B. Корляков, В.В. Лучинин // VI Международный семинар

11. Карбид кремния и родственные материалы. Великий Новгород; 2009; С. 171 -172; , .

12. Гудков, В.А. Полевой транзистор с затвором Шоттки на 4H-SiC и оценка его частотных характеристик / В.А. Гудков, A.C. Мокеев, В.И. Васильев, // VI Международный семинар Карбид, кремния; ш родственные материалы. Великий Новгород. 2009: С. 220- 2211. '

13. Бочаров, A.B. Перспектива использования pin-диодов на основе SiC в мощных самоуправляемых СВЧ-антенныхшереключателях / A.B. Бочаров, A.M. Савин. VI Международныйi семинар Карбид: кремния и родственные материалы. Великий Новгород. 2009: С. 184 187.

14. Лучинин В. В. Структуро- и формообразование микро- и наносистем: на! основе широкозонных материалов, обладающих, полиморфизмом: Дис.д-р. техн. наук. СПб, 1999. - 580 с.

15. Иванов, П.А. Мощные, биполярные приборы на основе карбида; кремния / П.А. Иванов, М.Е. Левинштейн, Т.Т. Мнацаканов и др. // Физика и техника полупроводников. 2005. - Т. 39. - Вып. 8. - С. 897 - 913.

16. Dominique Tournier, Pascal В evilacqua, Dominique Planson et: al: High Power Density SiC 450A AccuMOSFET for Current Limiting Applications. / Materials Science Forum. Silicon Carbide and. Related Materials 2008. -V. 615 -617.-PP. 911 -914.

17. Ho-Young Cha, Christopher I. Thomas, Goutam Koley et. al. Passivation Effect on Channel Recessed 4H-SiC MESFETs. / Materials Science Forum. Silicon Carbide and Related:Materials 2002. -V. 433 - 436. - PP: 749 - 752.

18. Калинина,, E.B. Высокотемпературные матрицы детекторов ядерного излучения на основе 4H-SiC ионно-легированных р+-п-переходов /

19. E.B. Калинина, Н.Б. Строкан, A.M. Иванов // Физика и техника полупроводников. 2008. - Т. 42. - Вып. 1. - С. 87 - 93.

20. Интернет-ресурс: www.cree.com

21. Андреев, А.Н. Высота барьера в диодах Шоттки, сформированных на основе n-SiC-6H / А.Н. Андреев, A.A. Лебедев, М.Г. Растегаева и др. // Физика и техника полупроводников. 1995. - Т. 29. - Вып. 10. - С. 1833 - 1843.

22. Афанасьев, A.B. Высокотемпературные диоды Шоттки на основе SiC / A.B. Афанасьев, В.А. Ильин, A.A. Петров // Петербургский журнал электроники. 2000. - № 3. - С. 12 - 20.

23. Литвинов, В.Л. Особенности формирования и характеристики диодов Шоттки NÍ/21R-SÍC / В.Л. Литвинов, К.Д. Демаков, O.A. Агеев // Физика и техника полупроводников. 2003. - Т. 37. - Вып. 4. - С. 473 - 478.

24. Александр Полищук. Высоковольтные диоды. Шоттки из карбида! кремния в источниках электропитания с преобразованием частоты // Компоненты и технологии. Компоненты. 2004. - № 5. - С. 6 - 9.

25. Лт Richmond. Hard Switched1 Silicon IGBT's? Cut Switching Losses in Half with SilicomCarbide Schottki Diodes. Cree, Inc. Power Products. 2005.

26. Александр Полищук. Применение карбид-кремниевых диодов Шоттки в IGBT-инверторах с жестким^ переключением // Силовая электроника. 2006. - № 1. - С. 8 - 12.

27. Иванов, П.А. Анализ прямых вольт-амперных характеристик неидеальных барьеров Шоттки TÍ/4H-SÍC / П.А. Иванов, A.C. Потапов, Т.П. Самсонова // Физика и техника полупроводников, 2009. Т. 43. - Вып. 2. - С. 197-200.

28. Иванов, П.А. Экспериментальные диоды Шоттки—(p—n)< (JBS-диоды) на основе 4H-SIC / П.А. Иванов, И.В. Грехов, A.C. Потапов и др. // Физика и техника полупроводников, 2009. Т. 43. - Вып. 9. - С. 1249 - 1252.

29. Агеев, O.A. Диоды с барьером Шоттки Au-TiBjt—n-6H-SiC: особенности токопереноса в выпрямляющих и невыпрямляющих контактах / O.A. Агеев, А.Е. Беляев, Н.С. Болтовец и др. // Физика и техника полупроводников, 2009. Т. 43. - Вып. 7. - С. 897 - 903.

30. Иванов, П.А. Высоковольтные (1800В)-планарные р—«-переходы на основе 4//-SiC с плавающими охранными кольцами / П.А. Иванов, И.В. Грехов, Н.Д. Ильинская и др. // Физика и техника полупроводников, 2009. -Т. 43.-Вып. 4.-С. 527-530:

31. J.P. Chmte, M.L. Locatelli, J. Millan, et. al. Medium power, medium voltage, large area 6H-SiC pn-junctiolns. IEEE Xplore. Restrictions apply. 2009 -PP. 307-310.

32. Е. В. Калинина. Влияния облучения на свойства SiC и приборы на его основе. Физика и техника полупроводников. 2007. - Т. 41. - Вып. 7. - G. 769 - 805.

33. A. D. Johnson, J. Perrin, J. A. Mucha, D. E. Ibbotson. Kinetics of silicon carbide CVD: surface decomposition of Silacyclobutane and Methylsilane. Journal of Physical Chemistry. 1993. V. 97. PP. 12937 12948.

34. S. E. Saddow, M. S. Mazzola, S. V. Rendakova and V. A. Dmitriev. Silicon carbide CVD homoepitaxy on wafers with reduced micropipe density. Materials.Science and Engineering B. 1999. - V.61 - 62. PP. 158 - 160.

35. Anne Henry, Stefano Leone, Henke Pedersen et. al. Growth of 4H-SiC Epitaxial Layers on 4° Off-Axis Si-Face Substrates. Materials Science Forum. Silicon Carbide and Related Materials 2008. -V. 615 - 617. - PP. 81 - 84.

36. Балландович, B.C. Отжиг глубоких центров бора в карбиде кремния / B.C. Балландович, E.H. Мохов // Физика и техника полупроводников: 2002.- Т. 36. Вып. 2. - С. 167- 173.

37. A.A. Лебедев. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния // Физика и техника полупроводников. 1999. - Т. 33. - Вып. 2. - С. 129 - 155.

38. Калинина, Е.В. Структура и свойства р-п-переходов полученных ионным легированием n-SiC / Е. В. Калинина, А. В. Прокофьева, A.B. Суворов и др. // Физика и техника полупроводников. 1978. - Т. 12. - С. 2305- 2308.

39. Калинина, E.B. Электрические свойства структуры р-п-п+ в карбиде кремния, полученной ионным легированием алюминия / Е. В. Калинина, Ю.А. Водаков, К.Д. Демаков и др. // Физика и техника полупроводников. -1987.-Т. 21.-№9.- С. 1685- 1689.

40. Калинина, Е.В. Структура и свойства ионно-легированных р-п-переходов в SiC / Е. В. Калинина, А. В. Прокофьева, A.B. Суворов и др. // Физика и техника полупроводников. 1980. - Т. 14. № 6. - С. 1099 - 1102.

41. В.А. Гудков. Влияние поверхностной диссоциации на свойства ионно-имплантированных р-слоев карбида кремния / В.А. Гудков, Г.А. Крысов, В.В. Макаров // Физика и техника полупроводников. 1986 - T.20f-Вып. 1.-С. 170- 172. .

42. Е.В. Калинина. Управление электрофизическими параметрами слоев карбида кремния и создание приборов для эксплуатации в экстремальных условиях. Автореферат дисс.- д-р.-физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 2009г.

43. Kalinina Е. High-dose Al-implanted 4Н SiC p+-n-n+ junctions (4H SiCp+-n-n+ переходы, полученные высокодозной имплантацией Al). Е. Kalinina,

44. G. Kholujanov, V. Solov'ev et. al. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. №19. P. 3051.

45. Laurent Ottaviane, Erwan Morvan, Marie-Laure Locatelli, etc. Aluminum multiple implantations in 6H-SiC at 300 К // Solid -State Electronics 43 (1999) P.2215 2223.

46. Джибути, З.В: О возможности понижения температур отжига радиационных дефектов в имплантированном ионами карбиде кремния / З.В. Джибути, Н.Д. Долидзе, Г.Ш. Нарсия, Г.Л. Эристави // Письма в ЖТФ. 1997. - Т. 23. - № 19. - С. 26 - 29.

47. А.Ф. Комаров. Моделирование процесса двухпучковой высокодозной ионной имплантации в твердотельные мишени // Журнал технической физики. 2001. - Т.71. - Вып. 11.-С.119 - 123.

48. В.М. Король. Диффузия имплантированного натрия в кислородном кремнии / В.М. Король, С.А. Веденяпин, А.В. Заставной, V. Ovchinnikov // Физика и техника полупроводников, 2008'. Т. 42. - Выт 9.* - С. 1140 - 1144.

49. А.Ф. Буренков, Ф;Ф. Комаров, М.А. Кумахов, М.М. Темкин. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. Минск: Изд. БГУ им. Ленина. 1980. -232 с.

50. Gibbons J.F., Mylroie S. Estimation of impurety profiles in ion implanted amorphous targets using joned Gaussian distributions. - Appl. Phys. Lett., 1973.-V. 22-P. 268.

51. J.B. Sanders. Ranges of projectiles in amorphous materials. Canad. - J.1. Phys. 1968 V. 46.-P. 455.

52. Эгамбердиев, Б. Э. Исследование методом розерфордовского обратного рассеяния распределения ионно-имплантиованных атомов марганца в кремнии / Б. Э. Эгамбердиев, М.Ю. Адылов // Письма в ЖТФ, 2000. Т. 27. - Вып. 4. - С. 82 - 88.

53. Александров, О.В. Перераспределение А1 в имплантированных слоях SiC в процессе термического отжига / О.В. Александров, Е.В. Калинина // Физика и техника полупроводников. 2009. - Т. 43. - Вып.5. - С. 584 - 589.

54. Агеев О.А. Проблемы технологии контактов к карбиду кремния. -Таганрог: Изд. ТРТУ. 2005. - 250 с.

55. Веренчикова, Р.Г. Влияние термического отжига на свойства-барьеров Шоттки Cr-SiC п- и р-типа электропроводности / Р.Г. Веренчикова,

56. B.И. Санкин // Физика и техника полупроводников. 1988. - Т. 22. - Вып. 9.1. C. 1692- 1695.

57. F. Goesmann, R. Schmid-Fetzer. Stability of W as electrical contact on 6H-SiC: phase relation and interface reaction in the ternary system W-Si-C // Materials Science and Engineering. 1995. - V. 34. - P. 224 - 231.

58. A.K. Chaddha, J.D. Parsons, G.B. Kruaval. Thermally stable, low1. S 7specific resistance (1,30-10 Q-спг) TiC Ohmic contacts to n-type 6H-SiC // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 66. - P. 760.

59. A.L. Syrkin, A.N. Andreev, A.A. Lebedev et al. Metal-n-6H-SiC surface barrier height Experimental data and description in the traditional terms // J. Appl. Phys.- 1995L-V. 78. -P. 5511.

60. L.M. Porter, R.F. Davis. A critical review of ohmic and rectifying contacts for siliconxarbide7/ Materials Science'and'Engineering.- 1995. V. 34. -P. 83 - 105.

61. T. Uemoto. Reduction of ohmic contact resistance on n-type 6H-SiC by heavy doping // Jpn. J. Appl. Phys. 1995. - V. 34. - P. 7.

62. M. J. Bozack. Surface studies on SiC as related to contacts // Phys. stat. sol. 1997.-V. 202.- P. 549i

63. L. Grofton, M. Porter, J. R!. Williams. The physics of ohmic contacts to SiC // Phys. Stat. Sol. 1997. - V. 202. - P. 581.

64. T. Jang, L.M. Porter, G. Rutsch et al. Tantalum carbide ohmic contacts to n-type silicon carbide // Appl. Phys. Lett. 1999. - V. 75. - P. 3956.

65. J. Labis, A. Ohi, M. Hirai. Interfacial reaction study of thermally annealed Ti film on 4H-SiC by soft X-ray, emission spectroscopy // Surface Science. 2001. - V. 493. - P. 447.

66. D. Defives, O. Durand, F. Wyczisk et al. Electrical behaviour and microstructural analysis of metal Schottky contacts on 4H-SiC // Microelectronic Engineering. 2001. - V. 55. - P. 369 - 374.

67. S.-K. Lee, C.-M. Zetterling, M. Ostling, et al. Low resistivity ohmic contacts on 4H-silicon carbide for high power and high temperature device applications // Microelectronic Engineering 60. 2002. - P. 261 - 268.

68. J. Wan, M. A. Capano, M. R. Melloch. Formation of low resistivity ohmic contacts to n-type 3C-SiC // Solid-Stat Electronics. 2002.- V. 46. - P. 1227- 1230.

69. M.G. Rastegaeva, A.N. Andreev, A.A. Petrov et al. The influence of temperature treatment on the formation of Ni-based Schottky diodes and ohmic contacts to n-6H-SiC // Materials Science and Engineering. 1997. - V. 46. P. 254 -258.

70. F. Roccaforte, F. La Via, V. Raineri et al. Improvement of high temperature stability of nickel contacts on n-type 6H-SiC // Applied Surface Science. 2001. - V. 184. P. 295 - 298.

71. Ts. Marinova, A. Kakanakova-Georgieva, V. Krastev et al. Nickel based ohmic contacts on SiC // Mat. Sci. & Eng. 1997. - V. 46. - P. 223 - 226.

72. J. Crofton, P. G. McMullin, J. R. Williams, M. J. Bozack. High-temperature ohmic contact to n-type 6H-SiC using nickel // J. Appl. Phys. 1995. -V. 77.-P. 1317.

73. L.D. Madsen, E.B. Svedberg, H.H. Radamson et al. Phase Formation Sequence of Nickel Silicides from Rapid Thermal Annealing of Ni on 4H-SiC // Mater. Sci. Forum. 1998. - V. 264/268. P. 799 - 804.

74. A. Bachli, M.-A. Nicolet, L. Baud. Nickel film on (001) SiC: Thermally induced reactions // Materials Science and Engineering. 1998. - V. 56. - P. 11 -23.

75. S.M. Gasser, A. Bachli, C.M. Garland et al. Reaction-of Ni films with (001) 3C-SiC at 700 °C // Microelectronic Eng. 1997. - V. 37/38. - P. 529.

76. Ohdomari, S. Sha, H. Aochi et al. Investigation of thin-films Ni/single-crystal SiC interface reaction // J. Appl. Phys. 1987. - V. 62. - P. 3747.

77. Исмаилова Н.П. Структура и электрофизические свойства гетеропереходов n-SiC/p-(SiC)l-x(AlN)x: Дис. . канд. физ.-мат. наук. -Махачкала, 2003. 152с.

78. В. Meyer, U. Gottlieb, О. Laborde et al. Intrinsic properties of NiSi // J. Alloys and Compounds. 1997. - V. 262/263. - P. 235.

79. А.Н. Reader, А.Н. Van Ommen, P.J.W. Weijs et al. Transition metal silicides in silicon technology // Rep. Prog. Phys. 1992. - V. 56. - P.u 1397.

80. F. La Via, F. Roccaforte, A. Makhtari, V. Raineri' et al: Structural and electrical characterisation5 of titanium and»nickel silicide contacts on silicon carbide // Microelectronic Engineering. 2002. - V. 60. - P. 269 - 282.

81. MiXevit, Г. Grimberg, B.-Z. Weiss. Interaction of NigoTiio alloy thin film with 6H-SiC single crystal // J. Appl. Phys. 1996. - V. 80. - P. 167.

82. R. Getto, J. Freytag, M. Kopnarski, H. Oechsner. Characterization of sputtered titanium silicide ohmic contacts on n-type 6H-silicon carbide // Materials Science and Engineering. 1999. - V. 61/62. - P. 270 - 274.

83. S.-K. Lee, C.-M. Zetterling, M. Ostling et al. Low resistivity ohmic titanium carbide contacts to n- and p-type 4H-silicon carbide // Solid-State Electronics. 2000. - V. 44. - P. 1179.

84. F. Goesmann, R. Schmid-Fetzer. Temperature-dependent interface reactions and electrical contact properties of titanium on 6H-SiC // Semicond. Sci. Technol. 1995. - V. 10 - P. 1653 - 1658.

85. A. Makhtari, F. La Via, V. Raineri et al. Structural characterisation of titanium silicon carbide reaction // Microelectronic Engineering. 2001. - V. 55. -P. 375.

86. L. Li, I.S.T. Tsong. Surface structure and morphology induced by ultrathin Ti films on 6H-SiC(0001) and (0001) // Surface Science. 1996. - V. 364. - P. 54 - 60.

87. Getto R., Freytag J., Kopnarski M., Oechsner H. Characterization of sputtered titanium silicide ohmic contacts on n-type 6H-silicon carbide // Materials Science and Engineering B61-62. 1999. - PP. 270-274.

88. L. Kassamakova, R. Kakanakov, I. Kassamakov et al; Al/Si ohmic .contacts to p-type 4H-SiC for power devices // Materials Science Forum. 2000. -V. 338/342.-P. 1009.

89. R. Kakanakov, L. Kassamakova, I. Kassamakov et al. Improved Al/Si ohmic contacts to p-type 4H-SiC // Materials Science and Engineering. 2001. - V. 80.-P. 374.

90. R. Konishi, R. Yasukochi, О. Nakatsuka et al. Development of Ni/Al and Ni/Ti/Al ohmic contact materials for p-type 4H-SiC // Materials Science and Engineering. 2003. - V. 98. - P. 286.

91. F Moscatellil, A Scorzonil, A Poggi et.al. Improved electrical characterization of Al-Ti ohmic contacts on p-type ion implanted 6H-SiC. Semicond. Sci. Technol. January. 2003. - V. 18. - PP. 554 - 559.

92. Интернет-ресурс: http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/SiC/index.html

93. Агеев О. А. Быстрая термообработка некогерентным РЖ-излучением контактов к карбиду кремния Таганрог: ТРТУ. - 2003. - 128с.

94. Yu. Goldberg, М. Е. Levinshtein, S. L. Rumyantsev. In Properties of Advanced SemiconductorMaterials GaN, A1N, SiC, BN, SiC, SiGe // J. Mater. Res. New York. 2001. - V. 13. - № 6. - P. 93 - 148.

95. M. U. Gutkin. Ramification of micropipes in SiC crystals // Journal of Applied Physics. 2002. - V. 92. - № 2. - P. 5 - 8.

96. Стрельчук A. M. Механизмы тока и процессы рекомбинации носителей заряда в SiC р-п-структурах: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 1992. - 244с.

97. Калинина, Е.В. Электрические свойства карбид-кремниевых р-п-переходов, полученных имплантацией алюминия / Е. В. Калинина, А. В. Суворов, Г. Ф. Холуянов // Физика и техника полупроводников. 1980. - Т. 14. - Вып. 6. - С. 333 - 339.

98. Кузнецов, Н.И. Влияние глубоких уровней на релаксацию тока в бН-БКИ-диодах / Н.И. Кузнецов, J.A. Edmond // Физика и техника полупроводников. 1997. - Т. 31. - № 10. - С. 1220 - 1224.

99. S. Soloviev. Forward voltage drop degradation in diffused SiC p-i-n diodes / S. Soloviev, D. Cherednichenko, Y. Gao et. al. // Journal of Applied Physics. 2004. - Vol. 95. - № 8. - PP. 4376 - 4380.

100. Патент РФ №2340041 «Высоковольтный диод на основе 6Н карбида кремния» от 27 ноября 2008г. Н.И. Каргин, Р.В. Рыжук.