СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СТРУКТУР

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СТРУКТУР


RU (11) 1632278 (13) C

(51) 5 H01L21/263 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4716113/25 
(22) Дата подачи заявки: 1989.07.10 
(45) Опубликовано: 1994.10.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Гусев В.М. и др. Получение p-n-переходов на эпитаксиальных пленках SiC методом ионного внедрения. - В сб.: Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников. Л., 1979, с.326-332. Авторское свидетельство СССР N 1517657, кл. H 01L 21/261, 1987. 
(71) Заявитель(и): Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе 
(72) Автор(ы): Водаков Ю.А.; Мохов Е.Н.; Роенков А.Д.; Веренчикова Р.Г.; Гирка А.И.; Свирида С.В.; Мокрушин А.Д.; Шишкин А.В. 
(73) Патентообладатель(и): Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СТРУКТУР 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к изготовлению источников света с излучением в зеленой, голубой и других областях спектра в зависимости от выбранного политока подложки. Целью изобретения является обеспечение воспроизводимости параметров. На подложке из SIC формируют p-n-переход, методом эпитаксии, сначала наносят слой SIC p-типа проводимости, а затем слой SIC n-типа проводимости. После этого проводят облучением электронами, при этом режимы облучения выбирают так, чтобы обеспечить однородное легирование люминесцентно-активного слоя радиационными дефектами с заданной и легко реализуемой концентрацией центров излучательной рекомбинации. В заключении проводят отжиг при температуре 1700 - 1800°С. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к изготовлению источников света с излучением в зеленой, голубой и в других областях спектра в зависимости от выбранного политипа подложки.

Целью изобретения является обеспечение воспроизводимости параметров структур.

Предлагаемый способ позволяет сначала сформировать качественный p-n-переход путем наращивания эпитаксиального слоя р-типа проводимости на слой n-типа проводимости, а затем с помощью облучения электронами и последующего отжига ввести в n-слой люминесцентно-активные центры. Необходимость наращивания слоя р-типа проводимости на слой SiC n-типа проводимости связана с тем, что эффективная излучательная рекомбинация возникает в слое SiC р-типа проводимости в случае инжекции дырок из слоя SiC р-типа проводимости. Сформированный p-n-переход должен обладать необходимыми физическими параметрами, обеспечивающими эффективную однородную инжекцию дырок в люминесцентно активный слой n-типа проводимости.

Необходимость облучения электронами созданного р-n-перехода обусловлена тем, что при этом обеспечивается практически однородное легирование люминесцентно-активного слоя радиационными дефектами с заданной и легко реализуемой концентрацией центров излучательной рекомбинации, что приводит к однородности люминесценции по площади всего образца и воспроизводимости параметров всех светодиодов, созданных на этом образце.

Энергия облучающих электронов лежит в пределах 2,0-5,0 МэВ. При облучении электронами с энергией меньше, чем 2,0 МэВ образуется недостаточная концентрация радиационных центров излучательной рекомбинации и эффективность люминесценции падает, т.е. ухудшаются параметры светодиодов. При облучении электронами с энергией больше, чем 5,0 МэВ образуются кластеры, которые могут сохраниться и после высокотемпературного отжига, что резко ухудшает воспроизводимость параметров светодиодов.

При облучении электронами дозами меньше, чем 1018 см-2 существенно уменьшается концентрация люминесцентно-активных радиационных центров, что приводит к уменьшению эффективности электролюминесценции и, следовательно, к ухудшению параметров светодиодов. При дозе электронов больше, чем 51018 см-2 необходимы более высокотемпературные отжиги для уменьшения концентрации радиационных безызлучательных центров рекомбинации. Однако, при температурах больше 1800оС начинается отжиг и люминесцентно-активных центров, что приводит к уменьшению эффективности люминесценции и ухудшению воспроизводимости параметров светодиодов.

При облучении при температуре ниже 30оС воспроизводимость параметров светодиодов снижается вследствие неоднородности распределения люминесцентно-активных центров из-за низких подвижностей возникающих радиационных дефектов. Облучение при температуре выше 500оС приводит к уменьшению количества центров излучательной рекомбинации из-за того, что возникающие радиационные дефекты, как установлено методом позитронной спектроскопии, при таких температурах облучения объединяются в более сложные комплексы, являющиеся центрами безызлучательной рекомбинации, что приводит к ухудшению параметров светодиодов.

При температурах отжига ниже 1700оС еще не образуется достаточное количество радиационных люминесцентно-активных центров и не полностью отжигаются центры безызлучательной рекомбинации, что приводит к ухудшению параметров светодиодов. При температуре отжига выше, чем 1800оС начинается отжиг самих люминесцентно-активных центров т.е. эффективность люминесценции падает и ухудшается воспроизведение параметров светодиодов.

П р и м е р 1. В качестве подложки используют кристаллы SiC политипа 6Н n-типа проводимости с концентрацией нескомпенсированных доноров (Nd-Na) = 4 х 1018 см-3, определяемой по оптическому поглощению. Плотность дислокаций выходящих на базисную плоскость (0001), не более 103 см-2. Травлением в КОН при температуре 400оС в течение 15 мин с поверхности подложки удаляют слой толщиной 20 мкм. После травления идентифицировались полярные грани (0001). Эпитаксиальные слои формируют на плоскости (0001)С, которая предпочтительна с точки зрения создания меза-структур. Эпитаксиальное наращивание слоев n- и р-типа проводимости осуществляют сублимацией. Рост слоев n-типа проводимости производят в вакууме 10-3 Па, при температуре 1750оС в течение 1 ч. Далее образцы контролируют по толщине слоя и концентрации (Nd-Na). Толщина слоя измеряется на приготовленных торцовых шлифах с помощью микроскопа МДЛ с точностью до 1 мкм и она составляет 15 мкм. Концентрация (Nd-Na) определяется методом локального пробоя поверхностных диодов и составляет 41017 см-3. Рост слоя р-типа проводимости проводится в атмосфере Ar в присутствии паров Al ( 100 Па) при температуре 2500оС. Продолжительность роста 20 мин. Толщина наращенного слоя 5 мкм. На полученных структурах измеряют концентрацию акцепторной примеси Al, которая была на уровне 51020 см-3.

После формирования р-n-перехода образец облучают потоком электронов на линейном ускорителе. Доза облучения 1018 см-2, энергия электронов 2,0 МэВ, температура облучения 30оС. Полученные структуры отжигают в атмосфере аргона при температуре 1700оС в течение 10 мин.

Далее для измерения параметров электролюминесценции формируют омические контакты: к р-слою - металлический Al и к n-слою сплав (Ni + W).

Затем методом фотолитографии и травления в КОН создают изолированные светодиодные структуры (до 200 структур на одном кристалле) и проводят измерения спектра электролюминесценции и внешний квантовый выход диодной структуры. Относительные измерения квантового выхода на всех структурах проводят с помощью фотометрической головки для измерения интегральной мощности с эталонным фотоэлементом. Максимум излучения лежит в спектральной области 530 нм. Внешний квантовый выход был равен 2,010-4 с разбросом по всем структурам не более 10%, что полностью обеспечивает воспроизводимость параметров светодиодов, расположенных на одной подложке и расширяет область их использования.

П р и м е р 2. Условия приготовления подложек, режимы наращивания р-слоев, последовательность операций такие же, как в примере 1. Доза облучения электронами 2,51018, энергия 3,5 МэВ, температура облучения 300оС, температура отжига 1750оС, время отжига 10 мин. Внешний квантовый выход 2,510-4 с разбросом по всем структурам не более 10%, что обеспечивает воспроизводимость параметров светодиодов на одной подложке и расширяет область их использования.

П р и м е р 3. Условия приготовления подложек, режимы наращивания р-n-слоев, последовательность операций такие же, как в примере 1. Доза облучения электронами 51018 см-2, энергия электронов 5 МэВ, температура облучения 500оС, температура отжига 1800оС, время отжига 10 мин. Внешний квантовый выход 2,310-4, с разбросом по всем структурам не более 10%, что обеспечивает воспроизводимость параметров светодиодов на одной подложке и расширяет область их использования.

П р и м е р 4. Условия приготовления подложек, режимы наращивания р-n-слоев, последовательность операций такие же, как в примере 1. Доза облучения 51017 см-2, энергия 1,4 МэВ, температура облучения 0оС, температура отжига 1650оС, время отжига 10 мин. Квантовый выход светодиодов 810-5, с разбросом по всем структурам не менее 30%.

П р и м е р 5. Условия приготовления подложек, режимы наращивания р-n-слоев, последовательность операций такие же, как в примере 1. Доза облучения электронами 1019 см-2, энергия электронов 6 МэВ, температура облучения 600оС, температура отжига 1850оС, время отжига 10 мин. Квантовый выход светодиодов 10-4, с разбросом по всем структурам не менее 30%.

Как видно из примеров 4 и 5, где приведены запредельные параметры облучения электродами и отжига структур, положительный эффект резко снижается.

П р и м е р 6. В качестве подложки используют кристаллы SiC политипа 4Н n-типа проводимости с концентрацией нескомпенсированных доноров (Nd - Na) = 41018 см-3. Условия подготовки подложек, режимы наращивания р-n-слоев, последовательность операций такие же, как в примере 1. Доза облучения электронами 2,51018, энергия 3,5 МэВ, температура облучения 300оС, температура отжига 1750оС, время отжига 10 мин.

Максимум излучения светодиодных структур лежит в спектральной области 4850А. Внешний квантовый выход был равен 110-4 с разбросом по всем структурам не более 10%, что полностью обеспечивает воспроизводимость параметров светодиодов, расположенных на одной подложке и расширяет область их использования.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления светодиода обеспечивает воспроизводимость параметров светодиодов, созданных на одной подложке и расширяет область их использования (например, для создания модулей для записи и воспроизведения информации в аналоговых режимах).

Дополнительными преимуществами можно считать упрощения и оптимизацию технологии, так как отсутствует опасность испарения тонкого р-слоя и то, что получаемые предлагаемым способом светодиоды обладают высоким быстродействием (время срабатывания 10 нс), что обеспечивает высокую плотность записи и воспроизведения информации в оптоэлектронных системах. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СТРУКТУР путем эпитаксиального наращивания на подложку SiC слоя SiC n-типа проводимости, на слой SiC n-типа проводимости слоя SiC p-типа проводимости, облучения и отжига, отличающийся тем, что, с целью обеспечения воспроизводимости параметров, облучение проводят электронами с энергией 2 - 5 МэВ дозой 1018 - 5 1018 см-2 при температуре 30 - 500oС, а отжиг проводят при температуре 1700 - 1800oС.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru