Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии ин-ситу пассивации поверхности нитридных гетероструктур и создания невплавных омических контактов к ним

Номер контракта: 14.607.21.0116

Руководитель: Занавескин Максим Леонидович

Должность: Начальник отдела прикладных нанотехнологий Курчатовского НБИКС-Центра

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
транзисторы с высокой подвижностью электронов, нитридные гетероструктуры, нитрид галлия, ин-ситу пассивация, невплавные омические контакты, молекулярно-пучковая эпитаксия.

Цель проекта:
1. Задачи проекта - Разработка технологии формирования in-situ пассивации нитридных гетероструктур с двойным электронным ограничением путем осаждения слоев SiNx и GaN. - Разработка технологии формирования невплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам с двойным электронным ограничением путем селективного осаждения слоев GaN с высокой концентрацией донорной примеси кремния 2. Цель проекта: обеспечение исполнителя ПНИЭР по Лоту № 1 технологией ин-ситу пассивации поверхности нитридных гетероструктур и создания невплавных омических контактов к ним, для использования в ПНИЭР при разработке типового технологического процесса AlGaN DHFET25.

Основные планируемые результаты проекта:
1. По итогам проекта планируется разработать технологии, готовые к внедрению на производстве нитридных СВЧ устройств:
1.1. Технология формирования невплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам.
1.2.Технология формирования слоев in-situ пассивации нитридных гетероструктур.
2. 1. Традиционная технология формирования вплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам обладает рядом недостатков:
- Высокое сопротивление (более 0,5 Ом*мм)
- Деградация в процессе отжига, развитие границ и рельефа контактов
- Сложный и трудозатратный процесс оптимизации для гетероструктур различной архитектуры
Разрабатываемая в проекте технология формирования невплавных омических контактов не имеет указанных выше недостатков и удовлетворяет следующим требованиям:
- Универсальный технологический маршрут для различных типов гетероструктур
- Точный контроль геометрии контактов
- Сопротивление контактов 0,2 Ом*мм
2.2. Поверхность нитридных гетероструктур подвержена агрессивным воздействиям атмосферных газов и технологических сред (жидкостные травители, плазменное травление)
Ин-ситу пассивация формируется непосредственно после роста гетероструктуры в условиях высокого вакуума и впоследствии защищает верхние слои гетероструктур от агрессивных внешних воздействий . В результате in-situ пассивация выполняет ряд важных функций:
- Предотвращает деградацию приповерхностных слоев гетероструктур
- Предотвращает снижение токов насыщения
- Предотвращает снижение мощности сигнала с повышением частоты работы СВЧ устройства




Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечный продукт, создаваемый с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта - предварительные и оконечные усилителей мощности передающих модулей РЭА частотного диапазона от 4 до 18 ГГц, основанная на примененном стандартном технологическом процессе 0,25 мкм AlGaN DHFET (СтТП AlGaN DHFET025). Использование технологии in-situ пассивации в конечных изделиях позволит добиться улучшения стабильности работы усилителей частотного диапазона от 4 до 18 ГГц, применение технологии невплавных омических контактов позволит повысить выходную мощность и рабочие частоты нитридных устройств, а так же уменьшить общее тепловыделение и энергопотребление приборов.
2. Впервые в РФ предпринимается попытка разработки технологий формирования ин-ситу пассивации и невплавных омических контактов для внедрения на производство нитридных СВЧ устройств.
3. Вопросы формирования омических контактов и пассивации нитридных гетероструктур являются предметом активных исследований по всему миру, в том числе в США, Германии, Японии и других странах. На настоящий момент на базе НИЦ «Курчатовский институт» на экспериментальных образцах уже продемонстрирована возможность формирования невплавных омических контактов с сопротивлением менее 0,2 Ом*мм (ПЖТФ, том 40, вып.11, 2014), что является одним из лучших результатов, достигнутых в мире. Так же на базе НИЦ "Курчатовский институт" были изготовлены первые в России нитридные гетероструктуры со слоями in-situ пассивации SINx, выращенными методом аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии. Планируется, что разрабатываемые в ходе проекта технологии позволят серийно воспроизводить результаты, которые ранее были полученные только на экспериментальных образцах.
4. Заявленных результатов планируется достичь путем экспериментальной отработки и оптимизации процессов, входящих в состав разрабатываемых технологий. Имеющийся у коллектива исполнителей ПНИ научно-технический задел должен позволить решить поставленные в проекте задачи.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Основной областью применения предполагаемых результатов проекта является радиоэлектронная аппаратура и системы, в частности специализированные приемо-передающие модули (ППМ) систем связи и локации.
2. Важной особенностью разрабатываемых технологий является то, что их внедрение не потребует модернизации оборудования, необходимого для получения нитридных гетероструктур и стандартных процессов формирования топологических элементов. При этом использование технологии in-situ пассивации в конечных изделиях позволит добиться улучшения стабильности работы усилителей частотного диапазона от 4 до 18 ГГц, применение технологии невплавных омических контактов позволит повысить выходную мощность и рабочие частоты нитридных устройств, а так же уменьшить общее тепловыделение и энергопотребление приборов.
3. Одной из важнейших установленных особенностей невплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам является то, что процесс их формирования не требует адаптации для гетероструктур различной конструктуции. Это коренным образом отличает разрабатываемую технологию от традиционного способа изготовления омических контактов путем быстрого отжига многослойных пленок металлов, в которой незначительные изменения в конструкции гетероструктуры влекут за собой трудоемкую и дорогостоящую оптимизацию параметров технологического процесса. Таким образом, внедрение технологии формирования невплавных омических контактов позволит изменить подходы к разработке и проектированию нитридных СВЧ устройств и сократить трудозатраты на адаптацию процессов формирования контактов в новых типах нитридных приборов.
4. Планируемые результаты проекта имеют прямое отношение к системам передачи радиосигналов, которые на сегодняшний день являются важной неотъемлемой частью информационной инфраструктуры.

Текущие результаты проекта:
- Разработаны технологические маршруты изготовления образцов гетероструктур с in-situ пассивацией слоями GaN и SiNx
- Разработан технологический маршрут формирования невплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам
-Проведена наладка базовых технологических процессов, входящих в маршруты изготовления гетероструктур с in-situ пассивацией и в маршрут - формирования невплавных омических контактов
- Разработаны программы контроля свойств формируемых объектов, включающие использование разнообразных исследовательских и измерительных методик, доступных на базе НИЦ «Курчатовский институт» (атомно-силовая микроскопия, электронная сканирующая микроскопия, эллипсометрия, холловские измерения, рентгеноструктурный анализ и др.)