Освоение технологии обработки монокристаллов карбида кремния диаметром до 150 мм

Объект НИР - разработка технологических решений, получение и исследование монокристаллов карбида кремния. Цель НИР - разработка технологии синтеза и обработки монокристаллов карбида кремния для создания приборов силовой и СВЧ-электроники на его основе. Содержание НИР включает освоение технологии синтеза монокристаллов карбида кремния диаметром до 100 мм 4Н политипа из исходного высокочистого порошка карбида кремния методом высокотемпературной сублимации, освоение технологии обработки монокристаллов карбида кремния диаметром до 150 мм и получение подложек, разработку технологии синтеза монокристаллов карбида кремния диаметром до 150 мм, исследование структуры и свойств кристаллов, подложек и приборов на базе карбида кремния. В рамках выполнения проекта на втором этапе исследован фрактальный характер наноразмерных неоднородностей в монокристаллах карбида кремния методом малоуглового рентгеновского рассеяния. В кристаллах политипов 4H-SiC и 6H-SiC обнаружены линейные фракталы с фрактальными размерностями 1,24 - 1,86 в виде изогнутых цепочек дискретных неоднородностей масштаба 150 - 485 Å. Дефектную структуру образцов 6H-SiC дополняют массовые фракталы - кластеры дефектов размерами 170 - 360 Å с фрактальными размерностями 2,11 - 2,80, которые в кристаллах 4H-SiC не обнаружены. Фрактальный режим рассеяния X-ray в малые углы наблюдается для поверхностей раздела неоднородностей масштаба 37 - 112 Å карбида кремния политипа 4H, причем один из образцов имеет сильно изрезанные, складчатые поверхности с фрактальной размерностью 2,74. Фрактальная размерность поверхностей раздела неоднородностей другого образца политипа 4H меньше - 2,25. Указанный режим рассеяния X-ray фотонов для 6H-SiC нехарактерен. Таким образом, метод малоуглового рентгеновского рассеяния может быть с успехом применен для мониторинга качества кристаллов, эпитаксиальных структур и подложек, получаемых из объемных кристаллов карбида кремния. Исследована структура монокристаллов карбида кремния методом рентгеновской топографии. Показано, что кристаллическая структура монокристаллической подложки 4H-SiC имеет блочную структуру с незначительной разориентацией блоков относительно друг друга, в связи с чем ее следует считать объектом высокого качества. Синтезированные на поверхности подложки эпитаксиальные слои принадлежат к структурному политипу 4H-SiC, поверхности образцов имеют блочную структуру, включающую кристаллические блоки различной ориентации и размеров. Часть поверхности эпитаксиальных слоев имеет дефекты в виде мелких трещин (пор), блочная структура состоит их различных по масштабам кристаллических образований, наблюдаются малоразмерные структурные неоднородности. Метод рентгеновской микротопографии применим для детального анализа микрометровых структурных неоднородностей поверхностей кристаллов карбида кремния. Установка для автоматизированного измерения вольт-амперных характеристик силовых диодов на базе карбида кремния в диапазоне рабочих температур от -70°С до +180°С дополнена блоком для измерения вольт-фарадных характеристик диодов. Проведена отработка методик измерений в соответствии с действующим отечественными стандартами измерений параметров полупроводниковых диодов. Представлены: методики исследования нано- и микронеоднородностей структуры монокристаллов карбида кремния с размерами ~10 нм на базе методов малоуглового рентгеновского рассеяния и рентгеновской микротопографии; установка для измерения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик силовых диодов на базе карбида кремния в диапазоне рабочих температур от -70°С до +180°С; заявка на получение охранного документа - свидетельства о регистрации программы для ЭВМ и базы данных «Программа для распознавания изображений микрообъектов на базе нейронной сети прямого распространения». Представлены методические материалы к лабораторному практикуму «Изучение вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик приборов на базе широкозонных полупроводников». Подана заявка на получение свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ, подготовлены методические материалы к лабораторному практикуму.