Исследование омических контактов к легированным наногетероструктурам GaAs, InGaAs для полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Неженцев Алексей Викторович

• Неженцев Алексей Викторович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Неженцев Алексей Викторович

Введение

Глава 1 Омические контакты к наногетероструктурам на основе арсенида галлия

1.1 Омический контакт и методы измерения его сопротивления

1.2 Устройства на основе ОаЛБ гетероструктур

1.3 Теоретические основы

1.4 Омические контакты в СВЧ-электронике

1.5 Выводы

Глава 2. Описание топологии и технологии изготовления тестовой структуры для измерения контактного сопротивления

2.1 Изготовление тестовой структуры

2.2 Литография

2.3 Осаждение контактной системы

2.4 Термический отжиг

2.5 Измерение контактного сопротивления

2.6 Выводы

Глава 3. Оптимизация режимов вжигания омических контактов к наногетероструктурам на основе арсенида галлия

3.1 Омические контакты к ОаЛБ

3.2 Условия проведения эксперимента

3.3 Оптимизация режимов вжигания омических контактов

3.4 Выводы

Глава 4. Оптимизация режимов вжигания омических контактов к n-слоям

гетеробиполярных наногетероструктур на основе арсенида галлия

4.1 Переходный слой в приконтактной области

4.2 Теоретический расчёт глубины переходного слоя

4.4 Оптимизация режимов вжигания омических контактов

4.5 Выводы

Глава 5. Исследование сплавных омических контактов к эпитаксиальным слоям арсенида галлия, легированным теллуром

5.1 Омические контакты к легированным слоям

5.2. Изготовление омических контактов к слоям ОаЛБ, легированным теллуром

5.3 Влияние термической обработки на величину контактного сопротивления

5.4 Выводы

Глава 6. Исследование температурной зависимости сопротивления омических контактов к наногетероструктурам на основе GaAs и GaN

6.1 Введение

6.2 Теоретические основы

6.3 Температурная зависимость величины контактного сопротивления

6.4 Выводы

Заключение

Литература

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование омических контактов к легированным наногетероструктурам GaAs, InGaAs для полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов»

Актуальность работы

Бурное развитие средств связи и телекоммуникаций в последнее время обусловлено значительными успехами в области полупроводниковой СВЧ-электроники. Научно-технический прогресс в этой сфере в течение последних двух десятилетий привёл к появлению новых отраслей знаний и технологий, сделал возможным появление систем спутниковой связи и телевидения, беспроводных сетей обмена данными, систем глобальной навигации и позиционирования, новых поколений средств радиолокации. Основой элементной базы СВЧ-электроники стали полевой транзистор с высокой подвижностью электронов (high electron mobility transistor, HEMT) и гетеробиполярный транзистор (heterojuction bipolar transistor, HBT). Развитие технологии их изготовления, продвижение в нанометровый диапазон размеров затворов полевых транзисторов, толщин слоев эмиттера и базы обусловило освоение рабочих частот вплоть до терагерцового диапазона. После долгого периода отставания от мирового уровня, промышленность России стремится освоить передовые технологии СВЧ-электроники, что особенно актуально в условиях политики импортозамещения.

Эта работа посвящена одному из важнейших разделов технологии полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов, а именно технологии омических контактов. Омические контакты являются стоком и истоком полевых и контактами к слоям эмиттера, базы и коллектора гетеробиполярных транзисторов.

Главными требованиями к омическим контактам являются их низкое сопротивление (как сопротивление материала омических контактов, так и их контактное сопротивление к активным слоям гетероструктуры), температурная стабильность и малая шероховатость поверхности. Всем перечисленным требованиям отвечают несплавные омические контакты, однако для их изготовления выращивается тонкий слой узкозонного полупроводника, это

требует проведения дополнительного процесса эпитаксии. Более технологичным является сплавной омический контакт.

Технология изготовления сплавного омического контакта состоит из следующих процессов: литография, осаждение контактных слоев и термическая обработка, в ходе которой происходят диффузионные процессы между компонентами контакта и полупроводником для создания низкоомного слоя под контактом - области сплава. Металлические системы на основе эвтектического сплава германия и золота (AuGe) являются наиболее распространенными для изготовления омических контактов к п-слоям наногетероструктур на основе арсенида галлия и арсенида индия галлия. Осаждение может осуществляться испарением сплава AuGe, либо послойно (Ge/Au) с соответствующим соотношением толщин осаждаемых слоев. По поводу механизма формирования области сплава в настоящее время нет единого мнения. Некоторые исследователи полагают, что контакт формируется с помощью так называемых Аи-Ni-Ge спайков, которые образуются в осажденных слоях в процессе термической обработки и проникают в гетероструктуру [1,2]. Другие предполагают, что хорошие контакты содержат богатые никелем низкоомные фазы [3]. Однако в последнее время преобладает точка зрения, заключающаяся в том, что обогащенные металлом фазы только проникают в гетероструктуру на расстояние, меньшее толщины контактного слоя [4], после чего происходит легирование полупроводника германием. Процессы, происходящие на границе раздела металл/GaAs нетривиальны, удельное сопротивление Ni-Au-Ge/GaAs контакта очень чувствительно к процедуре термической обработки контакта. Разработанные металлические системы позволяют получать минимальный уровень контактного сопротивления на уровне 10-6 Ом*см2, однако литературные данные показывают, что протяженность переходного слоя при этом составляет несколько десятых долей микрона [5]. Это уже недопустимо как для контактных слоев HEMT-структур толщиной несколько сотен ангстрем, так и для вертикальных гетеробиполярных п^-п наногетероструктур с толщиной эмиттера

и базы около одной десятой микрона из-за возможности сквозного прокалывания наногетероструктуры.

В основном, для изготовления омических контактов к наногетероструктурам и-типа используются специальные сильно легированные кремнием слои арсенида галлия с концентрацией порядка 0,5-1 *1019 см-3 или слои 1п05Оа05Ав соединения. Сопротивление омического контакта зависит от уровня легирования контактного слоя. Альтернативой выступает использование сильнолегированных теллуром контактных слоев арсенида галлия. При этом стандартный уровень контактного сопротивления несплавных омических контактов к сильно легированным теллуром слоям арсенида галлия составляет порядка 10-6 Ом*см2 [6] и к 1п05Оа05Ав порядка 10-7 Ом*см2 [7]. Этот уровень оказывается приемлемым для многих применений. Однако, при продвижении элементной базы в миллиметровый и терагерцовый рабочие диапазоны, площадь контактных площадок полевых [8] и гетеробиполярных [9] транзисторов стремится к десяткам квадратных микрометров. В результате этого контактное сопротивление становится важным паразитным фактором и может достигать при таких размерах несколько десятков Ом, что сильно сказывается на параметрах высокочастотных устройств. Кроме того, слой 1п05Оа05Ав материала при высоком содержании 1и имеет существенную шероховатость, что приводит к проблемам с качеством субмикронных литографических процессов, точностью травления эмиттера в гетеробиполярном транзисторе и с травлением при изготовлении затвора в полевом НЕМТ. Заменой кремнию может выступать теллур, с его использованием возможно достижение концентрации до 1020 см-3. В этой связи большую актуальность приобретают задачи по исследованию влияния технологических параметров процессов изготовления, таких как напыление, вжигание, тип и степень легирования контактного слоя на уровень сопротивления, морфологию и глубину переходного слоя омических контактов.

Цель работы

Целью диссертационной работы является совершенствование технологических методов изготовления омических контактов к п-слоям наногетероструктур на основе арсенида галлия и индий-галлия арсенида для полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов. Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:

1. Провести расчет глубины проникновения компонентов металлической системы в полупроводник и исследовать границу раздела в процессе термической обработки.

2. Осадить металлические системы ЛuGe/Ni/Лu и Ge/Лu/Ni/Лu на контактные слои: GaЛs:Si, GaЛs:Te, а также InGaЛs.

3. Основываясь на результатах расчета разработать установку вжигания для проведения термической обработки образцов омических контактов.

4. Провести оптимизацию технологии изготовления омических контактов на основе металлических систем из сплава ЛuGe/Ni/Лu и нанометровых слоев Ge/Лu/Ni/Лu к наногетероструктурам на основе GaЛs, InGaЛs по времени и температуре термической обработки, а также давлению инертного газа в камере печи.

5. Исследовать омические контакты на основе металлической системы Ge/Лu/Ni/Лu к различным контактным слоям: GaЛs:Te и InGaЛs, провести сравнение параметров.

Работа соискателя выполнена в структурном подразделении «Кафедра квантовой физики» Национального исследовательского университета «МИЭТ» с использованием оборудования Национального исследовательского университета «МИЭТ».

Научная новизна работы

1. На основании данных расчета диффузионных профилей германия в арсениде галлия определены и экспериментально подтверждены температура и

время термической обработки, соответствующие минимальной толщине переходного слоя на границе раздела металл-полупроводник.

2. Предложено устройство термической обработки, учитывающее выявленную зависимость температуры структур от времени термообработки и обеспечивающее реализацию режима быстрого их охлаждения.

3. Установлена корреляция значения контактного сопротивления к легированным наногетероструктурам GaAs, InGaAs с технологическими режимами термообработки структур (изменением температуры и времени вжигания, величиной потока газа и дополнительным отжигом). Определен диапазон технологических параметров, соответствующий минимальному контактному сопротивлению.

4. Разработан режим термической обработки омических контактов, позволяющий уменьшить толщину переходного слоя границы раздела металлЮаАБ до нескольких сотен ангстрем при сохранении уровня контактного сопротивления (0.13-0.15 Ом*мм), гладкой морфологии поверхности и ровного края контактной площадки.

5. Разработанный режим термической обработки позволил изготовить сплавной омический контакт с низким удельным сопротивлением (5*10-8 Ом*см2) к сильнолегированным теллуром слоям арсенида галлия.

Практическая значимость работы

Разработанные методы осаждения металлических слоев и проведения термической обработки были использованы для изготовления полевых НЕМТ-транзисторов в НПП Салют, г. Нижний Новгород и при разработке ассиметричного дифференциального широкополосного усилителя на основе ОаАБ рНЕМТ (свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2018630103 2018 г.).

Режимы вжигания, полученные в ходе исследования влияния термообработки на границу раздела металл-полупроводник, были использованы для изготовления омических контактов к тонким и-слоям НВТ-транзисторов при

изготовлении фоточувствительного приемника со схемой Дарлингтона (свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2019630145 2019 г.), а также при выполнении НИР (Рег. № АААА-А17-117053110125-1).

Предложенный сплавной омический контакт к сильнолегированным теллуром слоям арсенида галлия (GaAs-n:Te) с сопротивлением менее 5*10-8 Ом*см2 может быть эффективно использован для создания элементной базы в миллиметровом и субтерагерцовом рабочих диапазонах с площадью контактных площадок несколько квадратных микрон. Использовался при выполнении ПНИЭР (Рег. № ААА-А16-116102810013-0).

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе в курсе «Приборы и интегральные схемы на основе арсенида галлия», читаемом для магистрантов 2-го года обучения.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Существует диапазон параметров процесса термической обработки (температура вжигания, время вжигания и величина потока инертного газа) омических контактов к п-слоям наногетероструктур на основе GaЛs и InGaЛs, при которых уровень контактного сопротивления минимален и слабо зависит от вариации параметров.

2. Механизм формирования омического контакта к наногетероструктурам на основе арсенида галлия, обеспечивающий замораживание «диффузионного фронта», проходит в три этапа. На первом этапе происходит легирование приповерхностного слоя арсенида галлия германием в присутствии золота. На втором этапе происходит эвтектическое сплавление Ge-Ли с одновременным прохождением верхнего слоя золота через слой никеля. На третьем этапе происходит активная диффузия золота сквозь пленку никеля и стягивание его в капли.

3. Сплавной омический контакт к GaЛs п-типа с легированием Те до уровня порядка 1019 см-3 имеет сопротивление в четыре раза ниже, чем в

структурах, где контактным слоем является In05Ga05As-n:Si и на порядок ниже, чем в структурах с контактным слоем GaAs-n:Si. Поверхность GaAs-n:Te слоя имеет более гладкую морфологию чем Ino.5Gao.sAs-n:Si.

Объекты и методы исследования

В качестве объектов исследования были выбраны омические контакты к наногетроструктурам на основе арсенида галлия и индий галлия арсенида.

Для изготовления омических контактов использовалась контактная фотолитография, электронно-лучевое и резистивное методы осаждения, проводился быстрый термический отжиг. Для измерения величины контактного сопротивления использовался метод длинной линии (МДЛ). Для исследования границы раздела металл-полупроводник использовалась растровая электронная микроскопия (РЭМ).

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были представлены в виде устных и стендовых докладов на 6 российских и международных конференциях, а также научных семинарах, основные из которых представлены ниже

1. 7th International School and Conference "Saint-Petersburg OPEN 2019" on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures, Saint-Petersburg, 2019.

2. 6-я Всероссийская молодёжная конференция по фундаментальным и инновационным вопросам современной физики - 2015, Москва, 15-20 ноября, 2015 г.

3. 19-й координационный научно-технический семинар по СВЧ-технике, Хахалы, 2017.

Публикации

Результаты диссертации были опубликованы в 12 научных работах, из которых 5 статей в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий ВАК Минобрнауки РФ.

Личный вклад

Все представленные в работе результаты были либо получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Автор принимал прямое участие в постановке задач, проведении исследований, анализе полученных результатов, а также в подготовке публикаций в научных журналах и докладов на тематических конференциях.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 119 страниц машинописного текста, включая 61 рисунок, 2 таблицы и список литературы из 110 наименований.

Глава 1 Омические контакты к наногетероструктурам на основе арсенида галлия

1.1 Омический контакт и методы измерения его сопротивления

Контакт металла и полупроводника, характеризующийся линейной симметричной вольт-амперной характеристикой (ВАХ), и называется омическим. Главным параметром такого контакта является его сопротивление, которое может быть приведено как к ширине контактной площадки (Я, Ом*мм), так и к её площади (р, Ом*см2). Оно включает в себя сопротивление материала контакта и границы раздела металл-полупроводник. Для полевых транзисторов сопротивление омических контактов приводят к ширине контактных площадок, так как ширина стока и истока определяет величину протекающего тока. В биполярных транзисторах ток протекает вертикально, и его величина определяется площадью контактной площадки, поэтому при расчете приводят контактное сопротивление к площади.

Наиболее распространенным способом измерения контактного сопротивления, является метод длинной линии (МДЛ). Для осуществления данного метода измерения необходима специальная тестовая структура, состоящая из ряда одинаковых прямоугольных контактов длиной Ь и шириной Ж, размещённых на расстоянии ё друг от друга (рисунок 1.1). Наименьшая погрешность измерения, связанная с краевым растеканием тока, достигается при Ж >> Ь. Сопротивление между двумя контактами:

Я = 2Як + ^^ , (1.1)

* ж

где 2Як - сопротивление двух контактов, через которые пропускают ток; Яов - поверхностное сопротивление полупроводникового слоя за пределами области контакта.

Рисунок 1.1 - Образец для измерений методом длинной линии [10]

Ток неравномерно вытекает со всей площади металлического контакта. Эта неоднородность учитывается формулой [10,11]:

ЬТЯ„„„„ _ ь

я =

ж

■соЛ(—),

Ьт

(1.2)

где Ьт гк/Яповк - длина переноса (расстояние, на котором ток уменьшается в е раз). Яповк - поверхностное сопротивление слоя полупроводника

расположенного под контактом. В ходе изготовления омических контактов для уменьшения их сопротивления, как правило, проводят термическую обработку. В процессе которой, в приконтактном слое происходит дополнительное легирование полупроводника компонентами металлизации, поэтому Яиов и Яповк не

равны между собой, однако в методе длинной линии полагают Япов « Япоек.

В случае если Ь > 2ЬТ, получаем, что со^Ь) стремится к 1, уравнение (1.1)

в таком случае принимает вид:

Я = 2

Ь х Я _ ё х Я

ж

ж

Наклон зависимости Я х Ж - / (ё) определяет Яиов, точка пересечения с осью ординат даст величину 2ЬгЯиов, точка пересечения с осью абсцисс Ьг (рисунок 1.2).

Расстояние между контактами с1

Рисунок 1.2 - Интерпретация экспериментальных данных, полученных методом длинной линии [10].

Удельное контактное сопротивление в этом случае определяется по формуле:

рк - ЬТ Япов

(1.3)

Из соотношения (1.3) видно, что величина Ьг играет роль эффективной длины переноса тока от края в глубь контакта, соответственно Ь Ж будет являться эффективной площадью контакта.

Другим способом определения сопротивления омических контактов является метод Кокса-Стрека (рисунок 1.3). Он используется для экспериментального определения контактного сопротивления к толстым слоям. Полное сопротивление между верхним и нижним контактами [12]:

Я - Як + Яоб

где Я -р /(ли,2) - контактное сопротивление образца, а Яоб -

рБ (аг) 2а

объемное сопротивление образца. Здесь г - толщина пленки, а - радиус верхнего

контакта, р - удельное сопротивление активного слоя, а функция И учитывает

конфигурацию линий тока в активном слое и имеет вид: И (а / г)

аг^ (2г / а)

п

Рисунок 1.3 сопротивления [10].

Метод Кокса-Стрека для определения контактного

Для определения рконт и поправок на сопротивление проводов экспериментально определяют значения Я для верхних контактов разной площади и строят графики зависимости величины (Я - Яоб) от 1/ а2. Для

эпитаксиальных слоев арсенида галлия данный способ позволяет определять контактные сопротивления до 10-6 Ом*см2 с точностью 25%.

Еще одним способом определения контактного сопротивления является четырехточечный метод. Постановка зондов показана на рисунке 1.4, ток протекает через контакты 1 и 4, напряжение снимают зонды 2 и 3.

Рисунок 1.4 - Четырех точечный метод измерения контактного сопротивления [10].

Сопротивление вычисляется по следующей формуле [13]:

где а - радиус контактов, d - расстояние между центрами контактов. Равенство (1.4) справедливо при а <<d. Значения рк близкие к 10-6 Ом*см2, могут быть измерены с помощью этого метода с точностью около 10%.

Продвижение элементной базы в миллиметровый и терагерцовый рабочие диапазоны, приводит к уменьшению размеров контактных площадок полевых [15] и гетеробиполярных [16] транзисторов. В результате этого контактное сопротивление становится важным паразитным фактором и может достигать несколько десятков Ом, что сильно сказывается на параметрах высокочастотных устройств. Оптимальным сопротивлением контакта считается сопротивление около 1 Ом. Так при ширине контактной площадки полевого транзистора 100 мкм контактное сопротивление, приведенное к ширине должно быть около 0.1 Ом*мм. Если рассматривать вертикальные структуры, то при площади контакта 1 мкм2 контактное сопротивление должно составлять около 10-8 ом*см2.

Проведенное в работе [14] сравнение методов измерения контактного сопротивления показало, что наименее точным является метод Кокса-Стрэка,

(1.4)

поэтому его использование обосновано только в случае измерения параметров контактов к объемным материалам. МДЛ напротив обладает достаточно высокой точностью и является наиболее оптимальным для измерения контактных сопротивлений.

1.2 Устройства на основе СаАэ гетероструктур

Достоинства GaAs в качестве базового материала для полупроводниковых приборов определяются его уникальными свойствами. Транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе арсенида галлия был впервые представлен в 1979 году (рисунок 1.5А). На данный момент в высокочастотной области (миллиметровый диапазон) HEMT-транзисторы практически являются основной элементной базой для создания радиотехнических систем [17]. Ещё одним важным прибором на основе арсенида галлия является гетеробиполярный транзистор (НВТ) [18]. К началу 1990-х годов GaAs HBT нашли свою нишу в высокопроизводительных аэрокосмических и оборонных приложениях. HBT представляет собой вертикальное устройство (рисунок 1.5Б), где ток течет от эмиттера, через базовый слой к коллектору. В результате НВТ способен работать при гораздо более высоких плотностях мощности, чем полевой транзистор, что позволяет уменьшить размер кристалла.

Рисунок 1.5 - Устройства на основе ОаЛБ: А) Структура НЕМТ транзистора с Т-образным затвором [17], Б) гетеробиполярного транзистора (НВТ) [18],

Сопротивление омических контактов сказывается на параметрах полупроводниковых приборов. Поскольку вносит ощутимый вклад в сопротивление активных слоёв транзисторов: стока и истока для полевого, эмиттера и коллектора для биполярного.

Крутизна (как полевого, так и биполярного транзистора) — величина, характеризующая действие управляющего электрода (затвора или базы соответственно) на управляемый прибором ток. Поскольку контактное сопротивление в полевом транзисторе - это сопротивление стока и истока (R = Rc = R), то основные параметры будут иметь вид:

Для полевого транзистора крутизну можно выразить [10]:

S=QIc = Uc-и * dRKa" = Uc-и * (1 5)

д¥3 R2 dU3 (RKaH + 2RK )2 dU3 K ' J

R -полное сопротивление транзистора и равно R = R + RaH + R; RaH -

сопротивление канала.

В работе [19] получено выражение для тока насыщения с учетом сопротивления истока, соответственно зависимость от величины контактного сопротивления будет следующей:

j _ 1 + 2ARk (U3_и - UT) - [1 + 4ARk (U3_и - UT )]1/2

с-инас 2.AR2 '

где Ur - пороговое напряжение, A - константа.

Качество омических контактов сказывается и на усилительных свойствах транзисторов. Так усиление полевого транзистора по напряжению подключенного по схеме с общим истоком (ОИ) имеет вид:

K = s x Rh (1.7)

где S - крутизна, а R - сопротивление нагрузки. То есть усиление зависит от крутизны, поэтому, подставляя (1.5) в (1.7) получим:

K =--^- xdRKaH X R (1.8)

" (Ran + 2Rk )2 dU3 H v 7

Формулы (1.5, 1.6 и 1.8) показывают влияние контактного сопротивления на характеристики полевого транзистора.

Для биполярного транзистора схема включения с общим эмиттером (ОЭ) является наиболее распространенной, т. к. это дает наибольшее усиление по мощности. В силу экспоненциального характера зависимости тока коллектора от напряжения на базе, крутизна биполярного транзистора прямо пропорциональна току коллектора [20]:

61^ I.

Б = -

кол _ кол

6иб фт

где фт - температурный потенциал.

Сопротивление коллектора в общем случае определяется сопротивлениями полупроводникового слоя коллектора () и омического контакта (К) к нему: Кол ~ Кп + К. Следовательно, контактное сопротивление влияет на крутизну следующим образом:

Б--^кол--(1.9)

Фт X (Кпп + К )

Такой же подход к другому важному параметру - коэффициенту усиления по току:

п_ ^кол _ икол К ^ икол К (1 10)

1б иб Кол ~ иб (Япп+Як) (. )

Также стоит отметить и коэффициент усиления по напряжению, принимая во внимание что сопротивление эмиттера это складывается из сопротивления полупроводникового слоя и контакта к нему (К « Кп + К):

Кн «ЬккоК = аК Кн (1.11)

Н 1Э К К Кп + К

где а - коэффициент передачи тока эмиттера или коэффициент передачи по току эмиттер — коллектор.

Из формул (1.9-1.11) видно, что основные параметры биполярного транзистора ухудшаются с увеличением сопротивления омических контактов к эмиттеру и коллектору.

Вследствие того, что омический контакт представляет собой резистор, протекание тока по нему вызывает хаотичное (тепловое) движение носителей заряда. Среднеквадратичное значение возникающей ЭДС теплового шума омического контакта определяется формулой Найквиста [21]:

< е2 >= 4кТЯк (1.12)

Где к - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, Я = Як -

сопротивление контакта. Данный эффект негативно сказывается на работе полупроводникового прибора. Величина ЭДС шумового тока полевых и биполярных транзисторов прямопропорциональна (формула 1.12) величине сопротивления омического контакта к активным слоям данных приборов.

Из всего выше сказанного следует, что понижение уровня сопротивления омических контактов приведет к улучшению целого ряда параметров приборов, изготовленных на основе эпитаксиальных слоев арсенида галлия.

1.3 Теоретические основы

Основным механизмом протекания тока для омических контактов является полевая эмиссия [22]. Удельное контактное сопротивлением (гк), по определению

рК = —при и = 0. При протекании тока через контакт металл-полупроводник

( дЗ ^

1эи J

по механизму полевой эмиссии удельное контактное сопротивление [22,23]:

( ~ ■ ( * у/2^

Рк Х ^

2фБ ТПСпп

V N У

qh

(1.13)

У

где q - заряд электрона, ф - высота потенциального барьера И - постоянная Планка,

N - концентрация донорной примеси,

т - эффективная масса электрона, и

£ии - диэлектрическая проницаемость полупроводника.

Как видно из формулы (1.13) повышение степени легирования приводит к понижению уровня удельного контактного сопротивления. Также видно, что высота потенциального барьера играет существенную роль. В работе [24] проведены теоретические расчеты влияния этих параметров. Математическая модель позволяла произвольно варьировать высоту потенциального барьера и концентрацию донорной примеси в достаточно широком диапазоне, результат приведен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Расчетная зависимость сопротивления омического контакта к ОаЛБ от концентрации нескомпенсированных доноров и высоты потенциального барьера в случае протекания тока по механизму полевой эмиссии [24].

Как видно из рисунка 1.6 теоретически при высоких концентрациях доноров возможно получение омических контактов к ОаЛБ с сопротивлением

менее 10-8 Ом*см2, также с ростом концентрации влияние высоты барьера на уровень контактного сопротивления уменьшается.

Самым распространенным способом получения невыпрямляющих контактов к GaAs является создание высоколегированного слоя за счет диффузии компонентов металлов в полупроводник во время специальной термической обработки. В результате образуется область сплава или переходный слой. Реакции, происходящие во время термообработки на границе раздела металл-GaAs, приводят к образованию бинарных и тройных соединений металл-полупроводник [25]. В работе [26] предложена модель, согласно которой величина контактного сопротивления определяется состоянием границы раздела сплавной и несплавной областей. Другая точка зрения приведена в работе [27]: согласно ей, исключительно граница металл-полупроводник определяет уровень сопротивления контакта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Неженцев Алексей Викторович, 2021 год

Температура. °C

Рисунок 6.4 - Зависимость сопротивления омических контактов от температуры на основе композиции Ti/Al/Ni/Au полученных при различных температурах вжигания и TiN к GaN при температуре вжигания 870 °C.

Из рисунка 6.2 видно, что сопротивление омических контактов к арсениду галлия полученных при температуре вжигания 398 и 450 °C практически не зависит от температуры, следовательно, ток в них протекает по закону полевой эмиссии (6.2). Вжигание при 278 °C приводит к термополевой эмиссии (6.3): величина контактного сопротивления уменьшается с ростом температуры.

Для изготовления омических контактов к GaN на основе композиции Ti/Al/Ni/Au в которых ток протекает по механизму полевой эмиссии, необходимо проводить вжигание при температурах 870 и 880 °C, на основе композиции TiN -870 °C. Термополевая эмиссия получается вжиганием композиции Ti/Al/Ni/Au при температуре 850 °C.

6.4 Выводы

В ходе исследования механизмов переноса тока в омичесих контактах к GaAs и GaN определны оптимальные параметры вжигания. Омический контакт на снове композиции AuGe к GaAs, полученный вжиганием в течение 60 секунд

при температуре 398 °C имеет минимальный уровень контактного сопротивления, не зависящий от температуры. Омические контакты на основе Ti/Al и TiN к GaN термостобильны, если возжены при 870 °C в течение 30 секунд. Для композиции Ti/Al/Ni/Au минимальное сопротивление составило 0,2 Ом*мм, а для TiN - 0,9 Ом*мм.

В данной работе проведено исследование омических контактов на основе эвтектического сплава германий-золото к GaAs и InGaAs наногетероструктурам. Расчет диффузионных профилей германия в арсениде галлия позволил определить оптимальные температуру и время термической обработки, соответствующие минимальной толщине переходного слоя. Была исследована зависимость температуры образца от времени нагрева для промышленной установки быстрого термического отжига (БТО), которая показала необходимость режима быстрого охлаждения для реализации теоретически рассчитанных времени и температуры отжига. Реализовать такой процесс (вжигание) позволила установка оригинальной конструкции.

Исследование влияния на контактное сопротивление к наногетероструктурам изменения температуры вжигания, потока газа и дополнительного отжига показало существование диапазона оптимальных параметров процесса, при которых уровень контактного сопротивления минимален и слабо зависит от вариации параметров вжигания.

Оптимизация режима термообработки омических контактов на основе композиции Ge/Au/Ni/Au позволила уменьшить толщину переходного слоя до нескольких сотен ангстрем при сохранении уровня контактного сопротивления 0.13-0.15 Ом*мм и гладкой морфологии поверхности и ровного края контакта. Исследование границы раздела в ходе проведения процесса термической обработки позволило предложить механизм формирования омического контакта на основе эвтектического сплава германий-золото к арсениду галлия и индий галлия арсениду.

Сильнолегированные теллуром слои арсенида галлия используются для изготовления несплавных омических контактов к тонким слоям гетеробиполярных структур, так такой контакт не имеет области сплава и его использование исключает проплавление контактного слоя в процессе вжигания. Исходя из предложенного механизма формирования омического контакта с

минимальной толщиной переходного слоя предложен и исследован сплавной омический контакт к GaAs:Te.

Исследование влияния температуры на величину контактного сопротивления показало, что оптимизированные омические контакты имеют высокую термостабильность.

Основные выводы:

1. Были определены оптимальные параметры процесса, при которых уровень контактного сопротивления минимален и слабо зависит от вариации параметров.

2. Оптимизация режима термообработки омических контактов на основе послойно осажденной композиции Ge/Au/Ni/Au позволила уменьшить толщину переходного слоя до нескольких сотен ангстрем при сохранении уровня контактного сопротивления 0.13-0.15 Ом*мм, гладкой морфологии поверхности и ровного края контакта.

3. Исследование изменения границы раздела металл-полупроводник в процессе термической обработки позволило предложить трехэтапный механизм формирования омического контакта к индий арсениду галлия в условиях «замораживания» диффузионного фронта. На первом этапе происходит легирование приповерхностного слоя арсенида галлия германием в присутствии золота. На втором этапе происходит эвтектическое сплавление Ge-Au с одновременным прохождением верхнего слоя золота через слой никеля. И только на третьем этапе происходит активная диффузия золота сквозь пленку никеля и стягивание его в капли.

4. Основываясь на концепции «замораживания диффузионного фронта», предложен и исследован сплавной омический контакт к GaAs с легированием Te до уровня порядка 1019 см-3. Его сопротивление в четыре раза ниже, чем в структурах где контактным слоем является In0.5Ga0.5As-n:Si и на порядок ниже, чем в GaAs-n:Si.

5. Легированные теллуром слои арсенида галлия имеют более гладкую морфологию поверхности, по сравнению с легированными кремнием. Это особенно важно для точного травления при изготовлении затвора полевого транзистора и базы гетеробиполярного транзистора.

6. Омический контакт на снове слоев Ge/Au/Ni/Au к n-GaAs:Si, полученный вжиганием в течение 60 секунд при температуре 398 имеет минимальный уровень контактного сопротивления, не зависящий от температуры.

В заключении автор считает своей приятной обязанностью выразить искреннюю благодарность В.Е. Землякову за постоянное внимание и помощь на всех этапах работы.

1. Taylor, R. P. Physical and electrical investigation of ohmic contacts to AlGaAs/GaAs heterostructures / Taylor R. P., P. T. Coleridge, M. Davies, Y. Feng, J. P. McCaffrey, and P. A. Marshall // Journal of Applied Physics. - 1994. - Vol. 76. - №.

12. P. 7966-7972.

2. Taylor, R. P. et al. Can ohmic spikes define quantum systems?/ Taylor, R. P., Newbury, R., Sachrajda, A. S., Feng, Y., Coleridge, P. T., McCaffrey, J. P., Davies M., Bird, J. P. // Japanese journal of applied physics. - 1997. - Vol. 36. - №. 6S. P. 39643967.

3. Zwicknagl, P. Very low resistance Au/Ge/Ni/Ag based Ohmic contact formation to Al0.25/Ga0.75As/GaAs and Al0.48In0.52As/Ga0.47In0.53As heterostructures: A behavioral comparison/ Zwicknagl, P., Mukherjee, S. D., Capani, P. M., Lee, H., Griem, H. T., Rathbun, L., Eastman, L. F. // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics Processing and Phenomena. - 1986. - Vol. 4. - №. 2. P. 476-484.

4. Woodall, J. M. Contacts to GaAs devices / Woodall J. M., Braslau N., Freeouf J. L / Woodall, J. M., Braslau N., Freeouf J. L. // Physics of Thin Fihn. - 2016. - Vol.

13. P. 199-225.

5. Kamada, M., Investigation of orientation effect on contact resistance in selectively doped AlGaAs/GaAs heterostructures. / Kamada, M., Suzuki, T., Nakamura, F., Mori, Y., Arai, M. // Applied physics letters/ -1986 -Vol. 49(19), P. 1263-1265.

6. Данильцев, В. М. Сильно легированные слои GaAs: Te, полученные в процессе МОГФЭ с использованием диизопропилтеллурида в качестве источника. / Данильцев, В. М., Демидов, Е. В., Дроздов, М. Н., Дроздов, Ю. Н., Краев, С. А., Суровегина, Е. А., Шашкин В.И., Юнин, П. А. //Физика и техника полупроводников. - 2016. - Т. 50. - №. 11. - С. 1459-1462.

7. Shen, L. P. Ohmic contacts with ultra-low optical loss on heavily doped n-type InGaAs and InGaAsP for InP-based photonic membranes / L. Shen P. J. van Veldhoven

Y. Jiao, Member, V. Dolores-Calzadilla J. J. G. M. van der Tol G. Roelkens, Member, M. K. Smit, Fellow //IEEE Photonics Journal. - 2016. -Vol. 8. - №. 1. - P. 1-10.

8. Yermolayev, D. M. Terahertz detection in a slit-grating-gate field-effect-transistor structure / Yermolayev, D. M., Marem'yanin, K. M., Fateev, D. V., Morozov, S. V., Maleev, N. A., Zemlyakov, V. E., Gavrilenko V. I., Shapoval S. Yu., Popov, V. V. //Solid-State Electronics. - 2013. - Vol. 86. - P. 64-67.

9. Catalano, A. P. Numerical analysis of the thermal behavior sensitivity to technology parameters and operating conditions in InGaP/ Catalano, A. P., Magnani,

A., d'Alessandro, V., Codecasa, L., Rinaldi, N., Moser, B., & Zampardi, P. J. //GaAs HBTs //Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS), 2017 IEEE. -2017. - P. 1-4.

10. Шур, М. Современные приборы на основе арсенида галлия //Москва. -1991. - С. 632.

11. Lijadi, M. F. Floating contact transmission line modelling: An improved method for ohmic contact resistance measurement / Lijadi M. F. Pardo, N. Bardou, J. Pelouard // ol.-State Electron. - 2005. - No.49. - P. 1655-1661.

12. Cox, R. H. Ohmic contacts for GaAs devices / Cox R. H., Strack H. //Solid-State Electronics. - 1967. - Т. 10. - №. 12. - P. 1213-1218.

13. Brooks, R. D. Spreading resistance between constant potential surfaces / Brooks R. D., Mattes H. G. // Bell System Technical Journal. - 1971. - Т. 50. - №. 3. -С. 775-784.

14. Шеремет, В. Н. Метрологические аспекты измерения сопротивления омических контактов / Шеремет В. Н //Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. - 2010. - Т. 53. - №. 3. - С. 3-12.

15. Bhatti, A. S. Spatially resolved Raman scattering from hot acoustic and optic plasmons / Bhatti, A. S., Richards, D., Hughes, H. P., Ritchie, D. A. //Physical Review

B. - 1996. - Т. 53. - №. 16. - С. 11016.

16. Reid, A. R. Weak scaling of thermal resistance in AlGaAs-GaAs heterojunction bipolar transistors / Reid, A. R., Kleckner, T. C., Jackson, M. K.,

Zampardi, P. J. //Proceedings of the 2000 BIPOLAR/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (Cat. No. 00CH37124). - IEEE, 2000. - P. 130-133.

17. Mimura, T. Development of high electron mobility transistor / Mimura T. //Japanese journal of applied physics. - 2005. - V. 44. - №. 12 R. - P. 8263.

18. Fresina, M. Trends in GaAs HBTs for wireless and RF / Fresina M. // IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting. - IEEE, 2011. - P. 150-153

19. Shur, M. S. Analytical models of GaAs FET's //IEEE Transactions on Electron Devices. - 1985. - Vol. 32. - №. 1. - P. 70-72.

20. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника /Титце У., Шенк К. М.-ДМК-Пресс, 2007. Том I. — 12-е изд. — 832 с.

21. Callen, H. B. Irreversibility and generalized noise / Callen H. B., Welton T. A. //Physical Review. - 1951. - Т. 83. - №. 1. - С. 34.

22. Бланк, Т. В. Механизмы протекания тока в омических контактах металл-полупроводник / Бланк Т. В., Гольдберг Ю. А. //Физика и техника полупроводников. - 2007. - Т. 41. - №. 11. - С. 1281-1308.

23. Piotrowska, A. Ohmic contacts to GaAs: fundamentals and practice / Piotrowska A //Acta Physica Polonica Series A. - 1993. - Т. 84. - С. 491-491.

24. Cho, S. M. Specific resistivity of ohmic contacts to n-type direct bandap III-V compound semiconductors / Cho S. M., Lee J. D., Lee H. H. //Journal of applied physics. - 1991. - Т. 70. - №. 1. - С. 282-287.

25. Beyers, R. Phase equilibria in metal-gallium-arsenic systems: Thermodynamic considerations for metallization materials / Beyers R., Kim K. B., Sinclair R. //Journal of applied physics. - 1987. - Т. 61. - №. 6. - С. 2195-2202.

26. Braslau, N. Alloyed ohmic contacts to GaAs / Braslau N. //Journal of Vacuum Science and Technology. - 1981. - Т. 19. - №. 3. - С. 803-807.

27. Reeves, G. K. Obtaining the specific contact resistance from transmission line model measurements Reeves G. K., Harrison H. B. //IEEE Electron device letters. -1982. - Т. 3. - №. 5. - С. 111-113.

28. Бланк, Т. В. Особенности механизма протекания тока в омическом контакте к GaP / Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг, О.В. Константинов, В.Г. Никитин, Е.А. Поссе // Письма ЖТФ, 30 (19), 17 (2004). - Т. 1000. - С. 12-24.

29. Бланк, Т. В. Протекание тока по металлическим шунтам в омических контактах к широкозонным полупроводникам AIIIBV / Бланк Т. В., Гольдберг Ю. А., Поссе Е. А. //Физика и техника полупроводников. - 2009. - Т. 43. - №. 9. - С. 1204-1209.

30. Gunn, J. B. Instabilities of current in III-V semiconductors / Gunn J. B. //IBM Journal of Research and Development. - 1964. - Т. 8. - №. 2. - С. 141-159.

31. Hansen, M. Constitution of Binary Alloys / M. Hansen, K. Andeko, // McGraw Hill, New York (1958) P.261-262.

32. Kim, T. The effects of germanium concentration on the compound formation and morphology of gold-based contacts to gallium arsenide / Kim T., Chung D. D. L. //Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics Processing and Phenomena. - 1986. - Т. 4. - №. 3. - С. 762-768.

33. Auvray, P. Formation, microstructure et résistances des contacts Au-Ge/n-GaAs, Au-Ge/n-InP, Au- Zn/p-InP et Au-Be/p-InP / P.Auvray A.Guivarc'h H.L'Haridon J.P.Mercier P.Henoc //Thin Solid Films. - 1985. - Т. 127. - №. 1-2. - С. 39-68.

34. Marlow, G. S. Characteristics of Au-Ge-based ohmic contacts to n-GaAs including the effects of aging / Marlow G. S., Das M. B., Tongson L. //Solid-State Electronics. - 1983. - Т. 26. - №. 4. - С. 259-266.

35. Lakhani, A. A. Application of a resonant tunnelling structure to demonstrate subsurface damage and surface migration on InGaAs during AuGe contact anneal / Lakhani A. A., Potter R. C., Beyea D. M. //Semiconductor science and technology. -1988. - Т. 3. - №. 6. - P. 605.

36. Kim, T-J. Ohmic contacts to GaAs epitaxial layers / T-J. Kim, P.H. Holloway. // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. - 1997. - 22 (3). - P. 239-273.

37. Braslau, N. Metal-semiconductor contacts for GaAs bulk effect devices / Braslau N., Gunn J. B., Staples J. L. //Solid-State Electronics. - 1967. - T. 10. - №. 5. -P. 381-383.

38. Chabasseur-Molyneux, V. Transport through an array of small ohmic contacts alloyed to the two-dimensional electron gas of a GaAs/AlGaAs heterostructure / Chabasseur-Molyneux, V., Frost, J. E. F., Simmons, M. Y., Ritchie, D. A., Pepper, M. //Applied physics letters. - 1996. - T. 68. - №. 24. - C. 3434-3436.

39. Taylor, R. P. Investigation of the current injection properties of ohmic spikes in nanostructures / Taylor, R. P., Newbury, R., Sachrajda, A. S., Feng, Y., Coleridge, P. T., Davies, M., & McCaffrey, J. P. //Superlattices and microstructures. - 1998. - T. 24. - №. 5. - P. 337-345.

40. Messica, A. Refractory metal-based low-resistance ohmic contacts for submicron GaAs heterostructure devices/ Messica A., Meirav U., Shtrikman H. //Thin Solid Films. - 1995. - T. 257. - №. 1. - C. 54-57.

41. Koop, E. J. On the annealing mechanism of AuGe/Ni/Au ohmic contacts to a two-dimensional electron gas in GaAs/AlxGal- xAs heterostr uctures / E. J. Koop,1 M. J. Iqbal, F. Limbach, M. Boute, B. J. van Wees, D. Reuter, A. D. Wieck, B. J. Kooi, and C. H. van der Wal //Semiconductor Science and Technology. - 2013. - Vol. 28. -№. 2. - P. 025006.

42. Erofeev, E. V. Investigation of AuGeNi Ohmic Contact to ni-GaAs Deposited by Different Methods / E.V. Erofeev, V.A. Kagadei, S.V. Ishutkin, and K.S. Nosaeva // 9 th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. - 2008. - P. 498-500.

43. Arutyunov, V. S. Oxidative conversion of methane / Arutyunov V. S., Krylov O. V. //Russian chemical reviews. - 2005. - Vol. 74. - №. 12. - P. 1111.

44. O'connor, P. Gold-germanium-based ohmic contacts to the two-dimensional electron gas at selectively doped semiconductor heterointerfaces / A. Dori, P. O'Connor, M. Feuer // IEEE transactions on electron devices. - 1987. - Vol. 34. - №. 4. - P. 765771.

45. Lumpkin, N. E. Investigation of low-and high-resistance Ni-Ge-Au ohmic contacts to n+ GaAs using electron microbeam and surface analytical techniques / Lumpkin N. E., Lumpkin G. R., Butcher K. S. A. Investigation //Journal of materials research. - 1996. - T. 11. - №. 5. - P. 1244-1254.

46. Shen, T. C. Recent developments in ohmic contacts for III-V compound semiconductors / Shen T. C., Gao G. B., Morkoc H. //Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 1992. - T. 10. - №. 5. - P. 2113-2132.

47. Wang, L. C. Low-temperature-processed (150-175 °C) Ge/Pd-based Ohmic contacts (pc= 1x 10-6 Q cm2) to n-GaAs / Wang L. C., Hao P. H., Wu B. J. //Applied physics letters. - 1995. - Vol. 67. - №. 4. - P. 509-511.

48. Hao, P. H. On the low resistance Au/Ge/Pd ohmic contact to n-GaAs / P. H. Hao, L. C. Wang, Fei Deng, S. S. Lau //Journal of applied physics. - 1996. - Vol. 79. -№. 8. - P. 4211-4215.

49. Wang, L. C. Ohmic contact formation mechanism of the Au/Ge/Pd/n-GaAs system formed below 200° C / Wang, L. C., Hao, P. H., Cheng, J. Y., Deng, F., Lau, S. S. //Journal of applied physics. - 1996. - Vol. 79. - №. 8. - P. 4216-4220.

50. Aboelfotoh, M. O. Microstructure characterization of Cu3Ge/n-type GaAs ohmic contacts Aboelfotoh, M. O., Oktyabrsky, S., Narayan, J., & Woodall, J. M. //Journal of applied physics. - 1994. - Vol. 76. - №. 10. - P. 5760-5763.

51. Aboelfotoh, M. O. Electrical and microstructural characteristics of Ge/Cu ohmic contacts to n-type GaAs / Aboelfotoh, M. O., Oktyabrsky, S., Narayan, J., Woodall, J. M. //Journal of materials research. - 1997. - Vol. 12. - №. 9. - P. 23252331.

52. Oku, T. Development of Thermally Stable NiGe—based Ohmic Contacts to n-type GaAs / Oku, T., Kawata, H. R., Otsuki, A., Murakami, M. //Control of Semiconductor Interfaces. - Elsevier, 1994. - P. 175-180.

53. Kawata, H. R. NiGe-based ohmic contacts to n-type GaAs. II. Effects of Au addition /Kawata, H. R., Oku, T., Otsuki, A., Murakami, M. //Journal of applied physics. - 1994. - Vol. 75. - №. 5. - P. 2530-253

54. Murakami, M. Development of refractory ohmic contact materials for gallium arsenide compound semiconductors / Murakami, M //Science and Technology of Advanced Materials. - 2002. - T. 3. - №. 1. - C. 1-27.

55. Iliadis, A. A. Lateral diffusion effects in AuGe based source-drain contacts to AllnAs/InGaAs/InP doped channel MODFETs / Iliadis, A. A., Zahurak, J. K., Neal, T., & Masselink, W. T. //Journal of electronic materials. - 1999. - Vol. 28. - №. 8. - P. 944-948.

56. Kim, I. H. Pd/Si-based ohmic contacts to n-type InGaAs for AlGaAs/GaAs HBTs /Kim I. H. //Materials Letters. - 2004. - Vol. 58. - №. 6. - P. 1107-1112.

57. Cole, M. W. A materials study of PtTiGePd ohmic contacts to p+-AlGaAs as a function of annealing temperature / Cole, M. W., Han, W. Y., Casas, L. M., Jones, K. A. //Journal of applied physics. - 1995. - Vol. 77. - №. 10. - P. 5225-5230.

58. Kim, I. H. A study on Au/Ni/Au/Ge/Pd ohmic contact and its application to AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistors / Kim, I. H., Park, S. H., Lee, T. W., & Park, M. P.//Applied physics letters. - 1997. - T. 71. - №. 13. - P. 1854-1856.

59. Yearsley, J. D. Ultra low-resistance palladium silicide Ohmic contacts to lightly doped n-InGaAs / Yearsley, J. D., Lin, J. C., Hwang, E., Datta, S., Mohney, S. E. //Journal of Applied Physics. - 2012. - Vol. 112. - №. 5. - P. 054510.

60. Downey, B. P. Numerical study of reduced contact resistance via nanoscale topography at metal/semiconductor interfaces / Downey B. P., Datta S., Mohney S. E. //Semiconductor science and technology. - 2009. - Vol. 25. - №. 1. - P. 015010.

61. Kim, I. H. Pd/ge/pd/ti/au ohmic contact to n-type ingaas / Kim I. H. //Materials Letters. - 2002. - Vol. 54. - №. 4. - P. 323-327.

62. Galiana, B. Te doping of GaAs using metalorganic vapor phase epitaxy: Volatile versus nonvolatile behavior / Galiana, B., Rey-Stolle, I., Algora, C., Garcia, I. //Journal of Applied Physics. - 2008. - Vol. 104. - №. 11. - P. 114906.

63. Mayer, J. W., Lau S. S. Electronic materials science: for integrated circuits in Si and GaAs./ Mayer J. W., Lau S. S. - Prentice Hall, 1990.

64. Kamp, M. Te doping of GaAs using diethyl-tellurium / Kamp, M., Mörsch, G., Gräber, J., Lüth, H. //Journal of applied physics. - 1994. - Vol. 76. - №. 3. - P. 1974-1976.

65. Park, Y. Precipitation of Tellurium-Rich Phase in Heavily Diethyltellurium-Doped GaAs during Organometallic Vapor Phase Epitaxy / Park Y., Qian W., Skowronski M. //Journal of the Electrochemical Society. - 1995. - T. 142. - №. 12. -C.4294.

66. Lee, S. H. Te doping of GalnP: Ordering and step structure / Lee, S. H., Fetzer, C. Y., Stringfellow, G. B., Lee, D. H., Seong//Journal of applied physics. -1999. - Vol. 85. - №. 7. - P. 3590-3596.

67. Paquette, B. Inhibition of Te surfactant effect on surface morphology of heavily Te-doped GaAs / Paquette, B., Ilahi, B., Aimez, V., & Ares, R. //Journal of Crystal Growth. - 2013. - Vol. 383. - P. 30-35.

68. Orzali, T. Heavily tellurium doped n-type InGaAs grown by MOCVD on 300 mm Si wafers / Orzali T., Vert A, Lee T.P, Norvilas A., Huang G, Herman J.L., Hill J.W., //Journal of Crystal Growth. - 2015. - Vol. 426. - P. 243-247.

69. Law, J. J. M. Co-doping of InxGal- xAs with silicon and tellurium for improved ultra-low contact resistance / Law, J. J. M., Carter, A. D., Lee, S., Huang, C. Y., Lu, H., Rodwell, M. J. W., & Gossard, A. C. //Journal of Crystal Growth. - 2013. -T. 378. - P. 92-95.

70. Byrnes, D. P. Optimization of tellurium doped InGaAs grown by MOCVD for solar cell tunnel junctions application / Byrnes, D. P., Ebert, C., Pulwin, Z., Krahnert, A., & Ramos, F. //2014 IEEE 40th Photovoltaic Specialist Conference (PVSC). - IEEE, 2014. - P. 1135-1138.

71. Panish, M. B. Sn incorporation into InP grown by molecular beam epitaxy: A secondary-ion mass spectrometry study / Panish M. B., Hamm R. A., Hopkins L. C. //Applied physics letters. - 1990. - Vol. 56. - №. 23. - P. 2301-2303.

72. Baraskar, A. High doping effects on in-situ Ohmic contacts to n-InAs / A. Baraskar, V. Jain, M. A. Wistey, U. Singisetti, Y. J. Lee , B. Thibeault, A. Gossard, and J. W. Rodwell //22nd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM). - IEEE, 2010. - P. 1-4.

73. Jiang, L. Effects of V/III ratio on InGaAs and InP grown at low temperature by LP-MOCVD / Jiang, L., Lin, T., Wei, X., Wang, G. H., Zhang, G. Z., Zhang, H. B., & Ma, X. Y. //Journal of crystal growth. - 2004. - Vol. 260. - №. 1-2. - P. 23-27.

74. Pinzone, C. J. Heavily-doped n-type InP and InGaAs grown by metalorganic chemical vapor deposition using tetraethyltin / Pinzone, C. J., Gerrard, N. D., Dupuis, R. D., Ha, N. T., Luftman, H. S. //Journal of applied physics. - 1990. - Т. 67. - №. 11.

- P. 6823-6829.

75. Тумаев, Е. Н., Скачков А. Ф. Легирование эпитаксиальных слоев GaxIn (1-x)PySb(1-y) примесью теллура / Тумаев Е. Н., Скачков А. Ф. //Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2014. - №. 102.

76. Chang, W. H. Optimization of Ohmic metal contacts for advanced GaAs-based CMOS device / W. H. Chang, T. H. Chiang, T. D. Lin, Y. H. Chen, K. H. Wu, and T. S. Huang, M. Hong //Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. - 2012. - Vol. 30. - №. 2. - P. 02B123.

77. Kim, S. H. et al. Non-alloyed ohmic contacts on GaAs using metal-interlayer-semiconductor structure with SF 6 plasma treatment / Kim, S. H., Kim, G. S., Kim, S. W., Kim, J. K., Choi, C., Park, J. H., Yu, H. Y. //IEEE Electron Device Letters. - 2016.

- Vol. 37. - №. 4. - P. 373-376.

78. Huo, P. Ti/Pd/Ag contacts to n-type GaAs for high current density devices / Huo P., Rey-Stolle I. //Journal of Electronic Materials. - 2016. - Vol. 45. - №. 6. - P. 2769-2775.

79. Моро, У. Микролитография. Принципы, методы, материалы. В двух частях. Ч.2. - М.: Мир - 1990.

80. Смирнов, А. И. Электронно-лучевое напыление: технология и оборудование / Смирнов А. И. //Наноиндустрия. - 2012. - Vol. 36. - №. 6. - P. 2835.

81. Kuan, T. S. Electron microscope studies of an alloyed Au/Ni/Au-Ge ohmic contact to GaAs / Kuan, T. S., Batson, P. E., Jackson, T. N., Rupprecht, H., & Wilkie, E. L. //Journal of applied physics. - 1983. - Vol. 54. - №. 12. - P. 6952-6957.

82. Иванов, В. Н. Морфология и структура вплавных омических контактов к электронному арсениду галлия / Иванов, В. Н., Коваленко, Л. Е., Сумская, Т. С., Челюбеев, В. Н., Яшник, В. М. //Электронная техника. сер. 2 Полупроводниковые приборы, вып. - 1988. - Vol. 4. - №. 195. - P. 49-53.

83. Iliadis, A. Metallurgical behaviour of Ni/Au-Ge ohmic contacts to GaAs / Iliadis A., Singer K. E. //Solid state communications. - 1984. - Vol. 49. - №. 1. - P. 99101.

84. Wang, L. C. Low-resistance nonspiking ohmic contact for AlGaAs/GaAs high electron mobility transistors using the Ge/Pd scheme / Wang, L. C., Lau, S. S., Hsieh, E. K., & Velebir, J. R. //Applied physics letters. - 1989. - Vol. 54. - №. 26. - P. 2677-2679.

85. Jones, K. A. Contact resistances of NiGeAu, PdGeTiPt, and TiPd ohmic contacts to GaAs and their temperature dependence from 4.2 to 350 K / Jones K. A., Linfield E. H., Frost J. E. F. //Applied physics letters. - 1996. - Vol. 69. - №. 27. - P. 4197-4199.

86. Каргин, Н. И. Формирование омических контактов в транзисторе с высокой подвижностью электронов с метаморфным гетеропереходом на основе арсенида галлия / Каргин, Н. И., Кузнецов, А. Л., Сейдман, Л. А., Чашкин, Н. А., & Шостаченко, С. А.// Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. - 2014. - №. 1. - P. 232.

87. Иващук, А. В. Тепловые режимы формирования омических контактов к арсениду галлия / Иващук А. В. //Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2000. Т. 6. -№. 5. C. 43-45.

88. Relling, E. Solid state diffusion in GaAs/AuGe/Ni and GaAs/Ni/AuGe/Ni ohmic contacts / Relling E., Botha A. P. //Applied surface science. - 1989. - Vol. 35. -№. 3. - P. 380-387.

89. Nebauer, E. Ge and Au profiles in GaAs produced from AuGe contacts and studied by SIMS / Nebauer E., Trapp M. //Physica status solidi (a). - 1984. - Vol. 84. -№. 1. - P. 39-42.

90. Gupta, R. P. Gallium-vacancy-dependent diffusion model of ohmic contacts to GaAs / Gupta R. P., Khokle W. S. //Solid-state electronics. - 1985. - Vol. 28. - №. 8. - P. 823-830.

91. Christou, A. Solid phase formation in Au: Ge/Ni, Ag/In/Ge, In/Au: Ge GaAs ohmic contact systems / Christou A. //Solid-State Electronics. - 1979. - Vol. 22. - №. 2. - P. 141-149.

92. van Engelen6 J. P. Optical design of a novel wide-band membrane electro-absorption modulator based on bandfilling / van Engelen, J. P., Shen, L., Roelkens, G., Jiao, Y., Smit, M. K., van der Tol, J. J. G. M. //Proceedings Symposium IEEE Photonics Society Benelux. - 2016. - P. 227-230.

93. Qin, H. Excitation of terahertz plasmon in two-dimensional electron gas Qin, H., Yu, Y., Li, X., Sun, J., & Huang, Y. //Terahertz Science and Technology. - 2016. -Vol. 9. - №. 2. - P. 71.

94. Catalano, A. P. Influence of layout and technology parameters on the thermal behavior of InGaP/GaAs HBTs /Catalano, A. P., Magnani, A., d'Alessandro, V., Codecasa, L., Zampardi, P. J., Moser, B., & Rinaldi, N. //2017 13th Conference on Ph. D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME). - IEEE, 2017. - P. 233-236.

95. Неженцев, А. В. Оптимизация режимов вжигания омических контактов к наногетероструктурам на основе арсенида галлия / Егоркин В.И, Земляков В.Е., Неженцев А.В., Гармаш В.И. // Электронная техника. Серия 2: Полупроводниковые приборы. - 2015. - №. 2-3. - С. 96-102.

96. Huo, P. Comparison of Ti/Pd/Ag, Pd/Ti/Pd/Ag and Pd/Ge/Ti/Pd/Ag contacts to n-type GaAs for electronic devices handling high current densities /Huo P., Galiana

B., Rey-Stolle I. //Semiconductor Science and Technology. - 2017. - Vol. 32. - №. 4. -P. 045006.

97. Kolawa, E. Stable solid-phase contact to n-GaAs / Kolawa, E., Flick, W. , Nieh, C.W., Molarius, J.M., Nicolet, M.-A., Tandon, J.L., Madok, J.H., So, F.C.T. //IEEE transactions on electron devices. - 1989. - T. 36. - №. 6. - C. 1223-1225.

98. Massies, J. Monocrystalline aluminium ohmic contact to n-GaAs by H2S adsorption / Massies, J., Chaplart, J., Laviron, M., & Linh, N. T. //Applied Physics Letters. - 1981. - Vol. 38. - №. 9. - P. 693-695.

99. Stringfellow, G. B. Organometallic vapor-phase epitaxy: theory and practice./ Stringfellow G. B. - Elsevier, 1999.

100. Houng, Y. M. Te doping of GaAs and AlxGa1- xAs using diethyltellurium in low pressure OMVPE / Houng Y. M., Low T. S. //Journal of Crystal Growth. - 1986. - Vol. 77. - №. 1-3. - P. 272-280.

101. Lewis, C. R. H2Se "memory effects" upon doping profiles in GaAs grown by metalorganic chemical vapor deposition (MO-CVD) / Lewis C. R., Ludowise M. J., Dietze W. //Journal of electronic materials. - 1984. - Vol. 13. - №. 3. - P. 447-461.

102. Fan, Z. Very low resistance multilayer Ohmic contact to n-GaN," / Fan Z. SN Mohammad, W. Kim, 0. Aktas, AE Botchkarev, and H. Morkoc //Phys. Lett. -1996. - Vol. 68. - №. 12. - P. 1672-1674.

103. Bright, A. N. Correlation of contact resistance with microstructure for Au/Ni/Al/Ti/AlGaN/GaN ohmic contacts using transmission electron microscopy / Bright, A. N., Thomas, P. J., Weyland, M., Tricker, D. M., Humphreys, C. J., & Davies, R. //Journal of Applied Physics. - 2001. - Vol. 89. - №. 6. - P. 3143-3150.

104. Motayed, A. Electrical, thermal, and microstructural characteristics of Ti/Al/Ti/Au multilayer Ohmic contacts to n-type GaN / Motayed, A., Bathe, R., Wood, M. C., Diouf, O. S., Vispute, R. D., & Mohammad, S. N. //Journal of applied physics. -2003. - Vol. 93. - №. 2. - P. 1087-1094.

105. Fay, M. W. Structural and electrical characterization of AuPdAlTi ohmic contacts to Al Ga NN Ga N with varying Ti content / Fay, M. W., Moldovan, G., Weston,

N. J., Brown, P. D., Harrison, I., Hilton, K. P., ... & Martin, T. //Journal of applied physics. - 2004. - Vol. 96. - №. 10. - P. 5588-5595.

106. Kwak, J. S. et al. Low resistance Al/Ti/n-GaN ohmic contacts with improved surface morphology and thermal stability / Kwak, J. S., Mohney, S. E., Lin, J. Y., & Kern, R. S. //Semiconductor science and technology. - 2000. - Vol. 15. - №. 7. - P. 756.

107. Wu, C. L. Heteroepitaxy of GaN on Si (111) realized with a coincident-interface AlN/p-Si 3 N 4 (0001) double-buffer structure / Wu, C. L., Wang, J. C., Chan, M. H., Chen, T. T., & Gwo, S. //Applied physics letters. - 2003. - Vol. 83. - №. 22. -P. 4530-4532.

108. Rawdanowicz, T. A. Epitaxial GaN on Si (111): Process control of Si N x interlayer formation / Rawdanowicz T. A., Narayan J. //Applied physics letters. - 2004. - Vol. 85. - №. 1. - P. 133-135.

109. Komiyama, J. Suppression of crack generation in GaN epitaxy on Si using cubic SiC as intermediate layers / Komiyama, J., Abe, Y., Suzuki, S., & Nakanishi, H. //Applied physics letters. - 2006. - Vol. 88. - №. 9. - P. 091901.

110. Guo, Z. J. Modeling, simulation and measurement of the dynamic performance of an ohmic contact, electrostatically actuated RF MEMS switch / Guo Z. J., McGruer N. E., Adams G. G. //Journal of Micromechanics and Microengineering. -2007. - T. 17. - №. 9. - P. 1899.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Результатов диссертационной работы Неженцева Алексея Викторовича на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К ЛЕГИРОВАННЫМ НАНОГЕТЕРОСТРУКГУРАМ GaAs, InGaAs ДЛЯ ПОЛЕВЫХ И ГЕТЕРОБИПОЛЯРНЫХ СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.27.01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах».

Результаты диссертационной работы Неженцева A.B., посвященной исследованию омических контактов к легированным наногетероструктурам GaAs, InGaAs для полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов, а именно:

- методика осаждения контактных слоев металлов;

- методика проведения термообработки образцов омических контактов используются в технологии изготовления омических контактов для

полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов в Hl 111 «Салют».

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Результатов диссертационной работы Неженцева ^ек^я Викторовича на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К ЛЕГИРОВАННЫМ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУРАМ GaAs, InüaAs ДЛЯ НОЛЕВЫХ И ГЕТЕРОБИПОЛЯРНЫХ СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук 05 27 01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты. микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах».

Результаты диссертационной работы Неженцева A.B., посвященной исследованию омических контактов к легированным наногетероструктурам GaAs, InGaAs для полевых и плеробиполярных СВЧ-траюисгоров, а именно:

- методика осаждения контактных слоев металлов;

- методика проведения термообработки образцов омических контактов используются в технологии омических контактов для полевых СВЧ-

транзисторов изготовленных из легированных наногетероструктур GaAs, InGaAs в АО «Светлана-Элекпронприбор». В частности, при выполнении составной части опытно-конструкторской работы «Разработка дизайна и технологии изготовления драйверов управления на основе эпнтаксиальных гетероструктур группы АЗВ5 и трансфер технологии на производство АО «Свеглана-Электронприбор», шифр «Переключатель-ИЗ-МИЭТ»

Зам .директора по полупроводник^»' S^X . 07/// ^ R Гп.„ьев направлению АО «Свеглана-Эл^онприбор^\ Д/ ю.н.еоловьев

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по учебной работе Национального исследовательского университета «МИ », д/ir.H., профессор

\Ш^ШМ JL

И.Г. Игнатова

Ш»

2020 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Результатов диссертационной работы Неженцева Алексея Викторовича на тему «ИССЛЕЛОВАНИЕ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К ЛЕГИРОВАННЫМ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУРАМ GaAs, InGaAs ДЛЯ ПОЛЕВЫХ И ГЕТЕРОБИПОЛЯРНЫХ СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.27.01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах».

Результаты диссертационной работы Неженцева A.B., посвященной исследованию омических контактов к легированным наногетсроструктурам GaAs, InGaAs для полевых и гетеробиполярных СВЧ-транзисторов, а именно:

- методика осаждения контактных слоев металлов;

- методика проведения термообработки образцов омических контактов используются в учебном процессе в курсе «Приборы и интегральные

схемы на основе арсенида галлия», читаемом для магистрантов 2-го курса.

Заведующий кафелрой

Квантовой физики и наноэлектроники

УТВЕРЖДАЮ Зам. генерального дирсктори

директор но научной работе АО «Hill! «Истою^им. Шокина» Щербаков C.U. « /О 20^.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

результатов диссертационной работы Неженцева Алексея Викторовича на тему «Исследование омических конгакгои к легированным наногетероструггурам GaAs, InGaAs для полевых н гетеробиполярных СВЧ-транзисторов», представленной на соискание ученой степени кандидат технических наук 05.27.01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нанаэлектроника, приборы на квантовых эффектах».

Результаты диссертационной работы Неженцева A.B.. посвященной исследованию омических контактов к легированным huhoi стерострухтурам GaAs, InGaAs д,тя полевых и гетеробиполярных ('ВЧ-транзнсторов, а именно:

- методика осаждения контактных слоев металлов;

- методика проведения термообработки образцов омических контактов использовались в АО «НПП «Исток« им. Шокина» при проведении прикладных научных исследований и экспериментальных разработок «Исследование и разработка конструкций и технологий гетеробиполярных транзисторов на основе гстсрострухтур арсенала паллия, необходимых для монолитных схем СВЧ-генераторов с ультранизкими фазовыми шумами коротковолновой части сантиметрового диапазона», № госрегистрашш

AAAA-AI6-116102810013-0

Начальник HI IK-4

Котекнн Р. А