Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка СВЧ транзистора с шириной затвора не менее 2 мм на основе наногетероструктур AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния

Номер контракта: 14.575.21.0019

Руководитель: Неволин Владимир Кириллович

Должность: Руководитель НОЦ ЗМНТ

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
транзистор, наногетероструктура, двумерный электронный газ, нанолитография, нитрид галлия, нитрид алюминия

Цель проекта:
1. Одним из перспективных направлений в микро- и наноэлектроники на сегодняшний момент является разработка нитридных полупроводниковых гетероструктур типа AlхGa1-хN/GaN на подложках кремния и карбида кремния и СВЧ приборов на их основе. Электрофизические свойства данных нитридных материалов являются хорошей основой для построения как малошумящих так и мощных СВЧ транзисторов и малых интегральных схем. Однако, стоит отметить проблему получения низкодефектных слоев гетероструктур AlN/GaN и AlGaN/GaN на кремниевых подложках. Разработка методов создания переходных и буферных слоев на чужеродных подложках, а также четких низкодефектных гетерограниц с отсутствием разрывов в наноразмерных слоях и с минимальным содержанием фоновой примеси является актуальной проблемой исследовательских лабораторий, работающих в данном направлении. Структурные дефекты и возможные примеси напрямую связаны с электрофизическими характеристиками двумерного электронного газа, образующегося в гетероструктуре, вследствие поляризационного и пьезоэлектрического эффекта в нитридных слоях. 2.Цель проекта: Разработать СВЧ транзистор с шириной затвора не менее 2 мм на основе наногетероструктур AlN/GaN на кремниевых и карбидкремниевых подложках. Исследовать качество гетероперехода AlN/GaN и его влияние на параметры создаваемых транзисторов.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В результате работы методом МЛЭ с аммиачным источником на подложках кремния и карбида кремния сформированы приборные наногетероструктуры на основе гетероструктур типа AlN/GaN. Отработана оптимальная конструкция наногетероструктуры с толщиной барьерного слоя порядка 5 нм. Разработана серия методик, определенных в техническом задании, необходимых для контроля эпитаксиального выращивания и выполнения литографических операций формирования макета мощного транзистора для СВЧ диапазона на основе гетероструктур типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния. Проведены экспериментальные исследования макета мощного транзистора СВЧ диапазона.
2.Разработанные экспериментальные образцы транзисторных гетероструктур с наноразмерным барьером показали максимальную подвижность электронов в двумерном канале 1600 см^2/В*с, при концентрации носителей заряда в двумерном канале 1,1*10^13 см^-2. Разработанные макеты транзисторы имели длину затвора 200 нм и ширину более 2 мм.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечным продуктом данных исследований является мощный транзистор СВЧ диапазона на основе наногетероструктур типа AlN/GaN. При выполнении проекта заложены физико-технологические основы формирования наногетероструктур и наноразмерной литографии на их поверхности. Разработаны основные методики и оптимизированы технологии для создания лабораторного технологического регламента создания СВЧ транзисторов на основе нитридных гетероструктур.
2. Предлагаемые методики являются новыми в области предложения технологических параметров создания гетероструктур типа AlN/GaN методом молекулярно-лучевой эпитаксии с аммиачным источником азота, а также в области новых литографических методик, таких как литография фокусированным ионным пучком с использованием многослойного резиста. Также новизну представляют параметры других разработанных методик создания транзисторных структур и контроля этого процесса.
3. Результаты проекта сопоставимы с лучшими российскими работами в области разработки методов создания приборных наногетероструктур на основе нитрида галлия для СВЧ электроники и соответствуют мировому уровню.
4. Результаты достигнуты благодаря высокой квалификации исполнителя проекта, имеющейся в наличии исполнителя материально-технической базы, а также благодаря заделу имеющемуся у исполнителя.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Результаты проведенного ПНИ могут быть использованы для проведения прикладных НИР и опытно-конструкторских работ (ОКР), направленных на создание компонентов электронной базы, транзисторных и диодных гетероструктур, а также НЭМС и сенсорной техники с использованием низкоразмерных структур.
2. Возможными формами коммерциализации полученных результатов может быть создание малых интегральных схем различного назначения на основе нитридов металлов третьей группы. Потенциальными потребителями могут быть НПП (например, ОАО НПП «Исток» ), работающие в области производства электронной компонентной базы с субмикронными топологическим нормами.
3.Совершенствование GaN-технологии существенно улучшит параметры усилителей мощности, модуляторов и других ключевых устройств современных радиоэлектронных систем. Непрерывное усовершенствование беспроводных систем, электрических транспортных систем и их контроллеров, а также малогабаритных твердотельных радаров позволит обеспечить развитие рынка и окупаемость результатов разработок.
Результаты могут быть направлены на разработку и создание новых функциональных приборов и устройств на эффектах наноразмерной физики и технологии. Предполагается, что разработанные новые технологические решения воплотятся в результате дальнейших ПНИ и ОКР в относительно недорогую технологию изготовления приборов с наноразмерными элементами с возможностью тиражирования.
4.Развитие технологий создания транзисторов СВЧ диапазона повышенной мощности привлечет дополнительный интерес к разработкам радиоэлектронных приборов на их основе, возможно также на основе международного сотрудничества. Доведение до потребителя результатов ПНИ показали возрастающий интерес к электронике на основе гетеростуктур на базе нитрида галлия, что возможно привлечет все больше исследователей в обсуждение проблем в данной области на конференциях и выставках.

Текущие результаты проекта:
Результаты проекта:
1 Методика формирования приборных гетероструктур типа AlN/GaN методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) с аммиачным источником на подложках кремния и карбида кремния.
2 Методика исследования дефектности выращиваемых гетероструктур типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния.
3 Методика контроля наноразмерных литографических операций.
4 Методики зондового, электронного и ионного исследования процессов зарождения и роста на подложках кремния и карбида кремния наноразмерных эпитаксиальных пленок.
5 Методика контроля качества омических контактов, нанесенных на гетероструктуры типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния.
6 Методика формирования протяженных металлических наноразмерных структур на поверхности эпитаксиальных гетероструктур типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния с помощью ионно-лучевой литографии с использованием полимерного резиста.
7 Экспериментальный образец транзисторной структуры на основе гетероструктур типа AlN/GaN, созданных методом МЛЭ с аммиачным источником.
8 Макет мощного транзистора для СВЧ диапазона на основе гетероструктур типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния.
9 Методика корпусирования транзисторных структур на основе гетероструктур типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния.
10 Методика экспериментальных исследований макета мощного транзистора на разработанных гетероструктурах типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния для СВЧ диапазона.
11 Методика расчета эффективного теплоотвода разрабатываемых макетов мощного СВЧ транзистора.
12 Лабораторный технологический регламент получения транзисторов на базе гетероструктур типа AlN/GaN на подложках кремния и карбида кремния, работающих в СВЧ диапазоне и имеющих ширину затвора более 2 мм.
13 Проект ТЗ на проведение ОТР по теме: Разработка технологии для новых типов монолитных интегральных схем на основе мощных СВЧ транзисторов на базе гетероструктур типа AlN/GaN на подложках карбида кремния.