Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0116

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0116
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Название доклада
Разработка технологии ин-ситу пассивации поверхности нитридных гетероструктур и создания невплавных омических контактов к ним
Докладчик
Занавескин Максим Леонидович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Обеспечение исполнителя ПНИЭР по Лоту № 1 (ОАО «СВЕТЛАНА-РОСТ») 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
Задача 1. Разработка технологии формирования невплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам с двойным электронным ограничением путем селективного осаждения слоев GaN с высокой концентрацией донорной примеси кремния
Задача 2. Разработка технологии формирования in-situ пассивации нитридных гетероструктур с двойным электронным ограничением путем осаждения слоев SiNx и GaN.
Актуальность и новизна исследования
Уникальные физические свойства III-нитридов (AlN, GaN) позволяют создавать на основе нитридных гетероструктур СВЧ устройства, которые сочетают в себе высокие рабочие частоты и высокую удельную мощность и на порядок превосходят свои аналоги на базе GaAs по мощностным характеристикам.
Критическими вопросами нитридной технологии являются создание омических контактов к проводящему каналу гетероструктур, а также деградация поверхности гетероструктур при взаимодействии с различными средами в процессе изготовления устройств. Традиционным подходом создания омических контактов к нитридным гетероструктурам является формирование многослойных стеков металлов с их последующим отжигом. Недостатками подхода являются: высокое удельное сопротивление (0,4 - 0,5 Ом*мм), развитие границ контактов при отжиге и трудоемкий процесс адаптации технологического процесса при изменении конструкции гетероструктуры. Для защиты поверхности гетероструктур используются пассивирующие диэлектрические слои. Проблемой при этом является необходимость извлечения гетероструктур из ростовой установки на воздух для проведения процесса нанесения пассивирующего слоя. Взаимодействие поверхности гетероструктуры с атмосферными газами приводит к ее деградации.
Данное исследование посвящено разработке технологий формирования невплавных омических контактов и слоев пассивации, наносимых без извлечения гетероструктур из условий высокого вакуума. Разрабатываемые технологии лишены недостатков традиционных подходов.
Описание исследования

Суть прикладного научного исследования состояла в том, чтобы перевести результаты передовых научных исследований и научные наработки коллектива исполнителей из области научных изысканий на отельных образцах в воспроизводимую технологию, пригодную для внедрения в производство полупроводниковых устройств.

Для этого необходимо было методически изучить влияние пассивирующих слоев на электрофизические характеристики гетероструктур AlGaN с двойным электронным ограничением, а также требовалось выявить критические аспекты процесса формирования невплавных омических контактов, чтобы стабильно и воспроизводимо обеспечивать низкое сопротивление омических контактов к двумерному газу. В качестве пассивирующих слоев исследовались пленки GaN и SiN, осаждаемые ин-ситу в той же установке, которая использовалась для роста гетероструктур, без извлечения образцов из условий высокого вакуума. Для разработки технологии формирования невплавных омических контактов был использован подход, при котором контакт к двумерному газу формируется за счет селективного осаждения пленок нитрида галлия с высокой концентрацией легирующей примеси кремния.

Методология работы основывалась на экспериментальной реализации технологических процессов и операций, входящих в процесс формирования гетероструктур AlGaN с двойным электронным ограничением с невплавными омическими контактами и ин-ситу пассивацией. Первоначально были разработаны проект технологического маршрута изготовления образцов, программы и методики характеризации параметров образцов на различных этапах технологического процесса создания гетероструктур с невплавными омическими контактами и ин-ситу пассивацией, а также методики характеризации базовых процессов, входящих в состав общего технологического процесса формирования образцов. Были проведены эксперименты по росту и характеризации гетероструктур с двумерным электронным газом, экспериментальная отработка базовых, для выявления рабочих диапазонов параметров данных процессов. Были разработаны тестовые модули для характеризации гетероструктур с невплавными омическими контактами. Далее был последовательно реализован полный цикл процессов для создания гетероструктур с невплавными омическими контактами и ин-ситу пассивацией и испытания полученных объектов. На основании проведенных испытаний были произведены корректировки технологического маршрута и параметров процессов на отдельных этапах маршрута.

Результаты исследования

По результатам исследования была разработана конструкторская и технологическая документация, которая в совокупности регламентирует требования к процессам формирования ин-ситу пассивации, топологии элементов на основе невплавных омических контактов, требования к составу и параметрам процессов, входящих в технологический маршрут изготовления гетероструктур с невплавными омическими контактами. Разработанная документация также включает в себя описание средств и методов характеризации получаемых объектов.

Помимо документации были получены образцы гетероструктур AlGaN, имеющие на поверхности слои ин-ситу пассивации GaN и SiN, с невплавными омическими контактами. Проведенные на полученных образцах испытания показали, что слои пассивации позволяют избежать деградации электрофизических параметров двумерного электронного газа в гетероструктурах. Также испытания показали, что невплавные омические контакты, сформированные по разработанной в ходе ПНИ технологии, обеспечивают сопротивления контактов к двумерному электронному газу менее 0,2 Ом*мм. Данная величина контактного сопротивления находится на уровне передовых научных разработок.

Практическая значимость исследования
Одной из важнейших установленных особенностей невплавных омических контактов к нитридным гетероструктурам является то, что процесс их формирования не требует адаптации для гетероструктур различной конструкции. 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.
Конечный продукт, создаваемый с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта - предварительные и оконечные усилители мощности передающих модулей РЭА частотного диапазона от 4 до 18 ГГц, основанные на примененном стандартном технологическом процессе 0,25 мкм AlGaN DHFET (СтТП AlGaN DHFET025). Планируется, что результаты проекта будут использованы для запуска серийного производства данных устройств на базе производственных мощностей ПАО «РАДИОФИЗИКА». ПАО «РАДИОФИЗИКА» специализируется на создании высокотехнологичных, наукоемких продуктов и решений, реализуемых в крупных проектах по созданию новейшей радиоэлектронной аппаратуры, как в интересах народного хозяйства, так и в целях укрепления обороноспособности страны.