Spektroskopia pojemnościowa głębokich poziomów defektowych (DLTS) w diodach Schottkyego z węglika krzemu (4H-SiC) implantowanych jonami

• Autorzy: Gielczuk Ł. , Dąbrowska-Szata M.

Warianty tytułu

EN

DLTS study of deep-level defects in ion implanted 4H-SiC Schottky diodes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań elektrycznie aktywnych głębokich poziomów defektów wykrytych w diodach Schottky'ego na bazie 4H-SiC typu n, implantowanych jonami Al*, za pomocą metody niestacjonarnej spektroskopii głębokich poziomów (DLTS). W badanych strukturach wykryto obecność pięciu głębokich pułapek elektronowych i wyznaczono ich charakterystyczne parametry elektryczne, takie jak: energia termicznej aktywacji, przekrój czynny na wychwyt nośników i koncentracja. Nie zaobserwowano natomiast żadnych pułapek dziurawych, związanych z implantacją jonami i wygrzewaniem poimplantacyjnym. Dominujący pik sygnału DLTS przypisano obecności głębokiego centrum Z1/Z2, podstawowego rodzimego defektu występującego w strukturze SiC, ograniczającego potencjalne zastosowanie tego materiału w przyrządach dużej mocy.

EN

In the paper, DLTS study of electrically active deep-level defects revealed in the n-type and ion implanted 4H-SiC Schottky diodes was presented. In the investigated structures, five majority deep-level electron traps were revealed and their fundamental parameters, such as thermal activation energy, capture cross section and trap concentration were determined. Any minority hole traps were not observed, as it was expected after ion implantation and post-implantation annealing processes. The dominant broad peak E4/E5 was attributed to the Z1/Z2 deep-level defect, i.e. primary intrinsic defect in SiC structures, which is known to limit considerably common applications of these structures in high-power devices.

Słowa kluczowe

PL

głębokie poziomy defektów; DLTS; węglik krzemu; SiC

EN

deep-level defects; DLTS; silicon carbide; SiC

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 53, nr 2
• Strony: 12--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gielczuk Ł.

autor

Dąbrowska-Szata M.

• Politechnika Wrocławska, Wydziałowy Zakład Technologii i Diagnostyki Struktur Mikroelektronicznych, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

• [1] Neudeck P. G., Silicon Carbide Technology, in: The VLSI Handbook. 2nd Edition, W-K Chen (Ed.) CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida. 2007, pp. 5.1-5.34.
• [2] Lebedev A. A., Deep-level Defects in SiC Materials and Devices, in Silicon Carbide Materials, Processing and Devices, Z. C. Feng, J. H. Zhao (Eds.), Taylor & Francis, New York. London, 2004, s. 128-168.
• [3] Lang D. V., Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors, J. Appl. Phys., 45, 1974, pp. 3023-3032.
• [4] Gelczuk Ł. i in.: Deep level defects in 4H-SiC Schottky diodes examined by DLTS Solid State Phenomena, 178-179, 2011, pp. 366-371.
• [5] Dąbrowska-Szata M., Spektroskopia głębokich poziomów w strukturach półprzewodnikowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2009, ss. 95-116.
• [6] Lefevre H. i Schulz M.: Double Correlation Technique (DDLTS)for the Analysis of Deep Level Profiles in Semiconductors, Appl. Phys., 12, 1977, pp. 45-53.
• [7] Dalibor T. i in.: Deep Defect Centers in Silicon Carbide Monitored with Deep Level Transient Spectroscopy Phys. Status Solidi A, 162, 1997, pp. 199-225.
• [8] Hemmingsson C. i in.: Deep level defects in electron-irradiated 4H-SiC epitaxial layers, J. Appl. Phys., 81, 1997, pp. 6155-6159.
• [9] Storasta L. i in.: Deep levels created by electron irradiation in 4H-SiC. J. Appl. Phys., 96, 2004, pp. 4909-4915.
• [10] Castaldini A. i in.: Deep lewels by proton and electron irradiation in 4H-SiC. J. Appl. Phys., 98, 2005, p. 53706.
• [11] Fabbri F., i in.: Comparision between cathodoluminescence spectroscopy and capacitance transient spectroscopy on Al+ ion implanted 4H-SiC p+/n diodes. Superlattices and Microstructures, 45, 2009, p. 383-387.
• [12] Skowronki M. i Ha.: Degradation of hexagonal silicon-carbide-based bipolar devices, J. Appl. Phys., 99, 2006, p. 011101.
• [13] Fang Z-Q. i in.: Characterization of deep centers in bulk n-type 4H-SiC. Physica B, 308-310, 2001, pp. 706-709.
• [14] Kimerling L. C. i, Patel J. R.: Defect states associated with dislocations in Silicon Appl. Phys. Lett., 34, 1979, pp. 73-75.
• [15] Gelczuk Ł., i in.: Distinguishing and identifing point and extended defects in DLTS measurements Materials Science-Poland, 23, 2005, pp. 625-641.
• [16] Hemmingsson C. G., i in.: Negative-U centers in 4H silicon carbide. Phys. Rev. B, 58, 1998, pp. R10119-R10122.
• [17] Pintilie I. i in.: Formation of the Z1,2 deep-level defects in 4H-SiC epitaxial layers: Evidence of nitrogen participation Appl. Phys. Lett. 81, 2002, pp. 4841-1843.
• [18] Eberlein T. A. G. i in.: Z1/Z2 Defects in 4H-SiC. Phys. Rev. Lett., 90, 2003, p. 225502.
• [19] Castaldini A. i in.: Assesment of the intrinsic nature of deep level Z1/Z2 by compensation effects in proton-irradiated 4H-SiC. Semicond. Sci. Technol., 21, 2006, pp. 724-728.
• [20] Chadi D. J. i Chang K. J.: Energetics of DX-center formation in GaAs and AlGaAs alloys. Phys. Rev. B, 39, 1989, pp. 10063-10074.
• [21] Klein P. B. i in.: Lifetime-limiting defects in n-4H-SiC epilayers Appl. Phys. Lett., 88, 2006, p. 052110.
• [22] Kawasuso A. i in.: Annealing behavior of vacancies and Z1/Z2, levels in electron-irradiated 4H-SiC studied by positron annihilation and deep-level transient spectroscopy. Appl. Phys. Lett., 79, 2001, pp. 3950-3952.
• [23] Zhang J. i in.: Electrically active defects in n-type 4H-silicon carbide grown in a vertical hot-wall reactor. J. Appl. Phys., 93, 2003, pp. 4708-4714.