Карбид кремниевый лавинно-пролетный диод тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Содержание.

Введение.

ГЛАВА 1 Карбид кремния - материал для полупроводниковых

СВЧ приборов.

1.1 Краткий обзор истории и современного состояния карбид кремниевой электроники.

1.2 Твердотельные источники СВЧ излучения.

1.3 Карбид кремния как перспективный материал для мощных лавинно-пролетных диодов.

1.4 Выводы и постановка задачи.

Глава 2 Формирование и исследование омических контактов к

4H-SiC с дырочным типом проводимости.

2.1 Выбор металлизации и способа формирования омических контактов к 4H-SiC с дырочным типом проводимости.

2.2 Формирование контактов.

2.3 Структурные характеристики контактов.

2.4 Электрические характеристики контактов.

2.5 Выводы.

Глава 3 Изготовление карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов.

3.1 Обоснование выбора метода изготовления эпитаксиальной структуры.

3.2 Определение типа профиля легирования SiC ЛПД.

3.3 Определение политипа карбида кремния для изготовления ЛПД.

3.4 Определение и контроль профиля легирования эпитаксиальной структуры SiC ЛПД.

3.5 Обоснование выбора конструкции диодного чипа карбид кремниевого ЛПД.

3.6 Изготовление карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов.

3.7 Выводы.

Глава 4 Электрические низкочастотные, импульсные и СВЧ характеристики карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов.

4.1 Низкочастотные электрические характеристики карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов.

4.2 Измерение импульсных электрических характеристик и определение насыщенной скорости дрейфа электронов в карбид кремниевых лавинно-пролетных диодах.т.

4.3 Измерение СВЧ характеристик карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов.

4.4 Выводы.

Твердотельные источники электромагнитного излучения находят широкое применение в науке и технике благодаря тому, что в отличие от ламповых, не требуют высоковольтных источников питания и дополнительного охлаждения, имеют высокую надежность и долговечность, технологичны в исполнении, имеют малые размеры и массу. Эти факторы являются решающими при разработке мобильных, малогабаритных, надежных и долговечных источников СВЧ излучения средней и малой мощности. В настоящее время, наряду с транзисторными монолитными и гибридными микросхемами, в таких устройствах продолжают использоваться в качестве активных элементов диоды Ганна (на частотах сантиметрового и длинноволновой части миллиметрового диапазона) и лавинно-пролетные диоды (на частотах вплоть до 300 ГГц). Это обусловлено в первую очередь тем, что и диоды Ганна (ДГ) и лавинно-пролетные диоды (ЛГТД), не требуют больших затрат на изготовление, в отличие от транзисторных источников, создание которых требует перехода к новым субмикронным стандартам технологии. Недостатком диодных источников СВЧ излучения является их чувствительность к нагрузке и необходимость индивидуальной настройки. Именно последний фактор ограничивает их применение уникальным и мелкосерийным оборудованием. Тем не менее, ЛПД применяются для создания приемо-передающих устройств в системах ближней радиолокации [1] и локальных компьютерных сетях [2], генераторов излучения для медицинских применений [3,4], научных исследований, промышленности [5].

Повышение мощности лавинно-пролетных диодов вызывает большой интерес, так как позволит расширить область их применения, но в настоящее время максимальная мощность кремниевых и арсенид галлиевых ЛПД практически совпадает с теоретическим пределом. Увеличение мощности СВЧ генераторов на лавинно-пролетных диодах возможно путем суммирования сигнала от нескольких меза-структур [6], или диодов [7]. При этом снижается эффективность генераторов и усложняется их изготовление и настройка. Другой путь повышения мощности - изготовление ЛПД из более широкозонных полупроводниковых материалов, таких как алмаз (££=5,48 эВ), нитрид галлия (£^=3,44эВ), нитрид алюминия (Eg=6,2 эВ), фосфид галлия (Eg=2,26 эВ), карбид кремния (Eg=2,2-3,3 эВ, в зависимости от политипа). Интересно отметить, что впервые "эффект генерации когерентных колебаний при лавинном пробое" был экспериментально обнаружен в германиевых диффузионных диодах СВЧ [8], и еще в 1966 году отмечалось, что благодаря тому, что в кремнии и арсениде галлия ширина запрещенной зоны примерно вдвое больше {Е=\,\2 эВ и Е= 1,43 эВ, соответственно), чем в германии (Eg= 0,66 эВ), эти материалы являются наиболее перспективными для создания ЛПД, однако «реализовать их преимущества пока не удается из-за неоднородности пробоя р-п перехода в этих материалах» [9]. С тех пор развитие технологии кремния и арсенида галлия не только позволило реализовать преимущества этих материалов по сравнению с германием, но и полностью заменить германиевые ЛПД диодами из кремния и арсенида галлия [10]. В последнее время большие успехи достигнуты в создании полупроводниковых приборов на основе карбида кремния (SiC). К настоящему времени из карбида кремния созданы прототипы практически всех видов дискретных приборов полупроводниковой электроники, включая выпрямительные диоды с р-п структурами и барьерами Шоттки, свето- и фотодиоды, туннельные диоды, стабилитроны, тиристоры, полевые и биполярные транзисторы [11]. Что же касается лавинно-пролетных диодов, то аналитические оценки параметров карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов впервые были проделаны почти 30 лет тому назад [12]. Было показано, что карбид кремниевые ЛПД должны превосходить кремниевые и арсенид галлиевые диоды по верхнему пределу рабочей частоты и максимальной мощности генерации. Однако, до сих пор генерация СВЧ излучения с помощью SiC ЛПД диодов не была продемонстрирована. В первую очередь это связано с технологическими трудностями изготовления таких диодов. Работа диода в режиме лавинного пробоя характеризуется высокой напряженностью электрического поля и большой тепловой мощностью выделяемой в р-п переходе. Это обуславливает жесткие требования как к собственно эпитаксиальным структурам, так и к используемым для изготовления диода контактам и процессу формирования меза-структур. В последние годы промышленностью освоен серийный выпуск высококачественных 4H-SiC эпитаксиальных слоев и структур со сложным профилем легирования [13]. Это позволяет предпринять новую попытку изготовления карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов, сосредоточив усилия на совершенствовании технологии изготовления карбид кремниевых диодных структур, в частности, на процессах формирования омических контактов и плазмохимического травления.

Демонстрация генерации СВЧ излучения карбид кремниевыми лавинно-пролетными диодами позволила бы получить новые экспериментальные данные, необходимые для проверки и уточнения параметров численной модели SiC ЛПД и последующего расчета и оптимизации конструкции карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов с целью достижения их предельно возможных характеристик. Исходя из сказанного, экспериментальное подтверждение возможности генерации СВЧ колебаний карбид кремниевым лавинно-пролетным диодом представляет собой важную и актуальную задачу.

Главной целью работы являлось изготовление карбид кремниевого лавинно-пролетного диода и экспериментальное получение генерации СВЧ колебаний с помощью SiC ЛПД.

Объектами исследования были карбид кремниевые диоды с р+-п-п+ эпитаксиальной структурой политипа 4H-SiC, выращенной на плоскости подложки, разориентированной относительно Si грани на 8° в направлении <1120>.

Для достижения главной цели работы она была разбита на следующие основные задачи:

1. разработка технологии формирования омических контактов с удельным л ^ сопротивлением не более 10" Ом-см к карбиду кремния с дырочным типом проводимости и концентрацией акцепторной примеси не более 1019см"3;

2. определение профиля легирования эпитаксиальной структуры, политипа материала, конструкции и технологии изготовления карбид кремниевого диода, оптимизированного для проведения исследований с целью экспериментального обнаружения генерации СВЧ колебаний обусловленных лавинно-пролетным эффектом;

3. оптимизация процесса плазмохимического травления карбида кремния и формирования меза-структур, применимого для изготовления высоковольтных карбид кремниевых диодов с обратимым лавинным пробоем;

4. изготовление карбид кремниевых диодов с обратимым лавинным пробоем; исследование их низкочастотных электрических характеристик; подтверждение совместимости отдельных технологических операций в едином процессе изготовления SiC ЛПД и отсутствия влияния постростовой обработки на свойства эпитаксиальной структуры и ее электрические характеристики;

5. экспериментальное исследование импульсных вольт-амперных характеристик SiC ЛПД в режиме лавинного пробоя при большой плотности тока; определение насыщенной скорости дрейфа электронов и пролетной частоты диода;

6. экспериментальное исследование шумовых характеристик SiC ЛПД в режиме лавинного пробоя при малых плотностях тока; определение лавинной частоты диода;

7. изготовление импульсных СВЧ генераторов с карбид кремниевыми лавинно-пролетными диодами в качестве активного элемента; получение генерации СВЧ излучения; измерение частоты, мощности генерации и пороговой плотности тока.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые экспериментально получена генерация СВЧ излучения карбид кремниевыми лавинно-пролетными диодами, определена пороговая плотность тока и частота СВЧ колебаний для карбид кремниевой структуры с заданным политипом, ориентацией р-п перехода и профилем легирования. Частота генерации оказалась существенно ниже, чем предполагалось на основе расчетов с использованием известных литературных данных о насыщенной скорости дрейфа электронов (Vs) в карбиде кремния. С другой стороны, она лежит в диапазоне рабочих частот, рассчитанном с использованием величины Vs, полученной в настоящей работе на основе анализа импульсных вольт-амперных характеристик исследуемых диодов при большой плотности тока в режиме лавинного пробоя. Было получено, что величина Vs при комнатной температуре лежит в диапазоне (7,5 - 8)-106см/сек, что в три раза меньше значений насыщенной скорости дрейфа электронов, используемых до сих пор при численном моделировании SiC ЛПД.

Практическая значимость работы определяется тремя основными результатами, которые могут быть использованы при конструировании и изготовлении карбид кремниевых полупроводниковых приборов.

Наиболее важным результатом является то, что полученные экспериментально величины параметров, характеризующих работу исследуемых SiC ЛПД (частота генерации СВЧ излучения и величина насыщенной скорости дрейфа электронов в направлении перпендикулярном плоскости р-п перехода), существенно меняют сложившиеся представления о карбиде кремния, как о перспективном материале для изготовления ЛПД субмиллиметрового диапазона. А именно, верхний предел (обусловленный туннельным эффектом) частоты генерации 4H-SiC ЛПД с однопролетной р+-п-п+ структурой и плоскостью р-п перехода, разориентированной относительно Si грани на 8° в направлении <1120> равен 250 ГГц и не превышает максимальную частоту генерации кремниевых ЛПД. Измеренные в данной работе значения частоты генерации и пороговой плотности тока для 4H-SiC ЛПД, имеющего заданную ориентацию р-п перехода, профиль легирования эпитаксиальной структуры и геометрию диодного чипа, а также известное сопротивление подложки и омических контактов, могут быть использованы для проверки и уточнения параметров существующих численных моделей 4H-SiC ЛПД и последующего расчета и оптимизации конструкции 4H-SiC ЛПД с целью достижения их предельно возможных характеристик.

Вторым важным практическим результатом работы является разработка технологии изготовления термостабильных низкоомных омических контактов к 4H-SiC с дырочным типом проводимости и концентрацией акцепторной примеси (NA) меньше 1019см"3. Были получены

5 2 контакты с удельным сопротивлением 9-Ю'Ом-см при комнатной температуре и 3-Ю"50м-см2 при температуре 200°С. В настоящее время нет опубликованных данных о более низкоомных контактах к 4H-SiC с Л^<1019см"3. Была продемонстрирована совместимость технологии формирования этих контактов с процессом изготовления биполярных SiC приборов, в частности высоковольтных стабилитронов и высокочастотных карбид кремниевых диодов с мелкозалегающими р-п переходами.

И третьим важным практическим результатом работы является изготовление высоковольтных карбид кремниевых стабилитронов и исследование их электрических характеристик. SiC диоды с напряжением лавинного пробоя £/5=250-300 В имели температурный коэффициент напряжения пробоя равный 2,6-10"4К"1, дифференциальное сопротивление -170 Ом при лавинном токе 10 мА, максимальный рабочий ток в непрерывном режиме - 60 мА и обратный ток меньше 60 нА при напряжении смещения меньше 0,15UB. По всем эти параметрам изготовленные SiC диоды превосходят серийно выпускаемые промышленностью стабилитроны с такими же напряжениями пробоя.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. впервые экспериментально обнаружена генерация СВЧ излучения карбид кремниевыми лавинно-пролетными диодами;

2. частота автоколебаний, возникающих в 4H-SiC лавинно-пролетном диоде с однопролетной р+-п-п+ структурой, толщиной «-слоя равной 2 мкм и плоскостью р-п перехода, разориентированной на 8° в направлении <11 20> по отношению к базальной плоскости, лежит в X диапазоне (8,2 -12,4 ГГц);

3. пороговая плотность тока возникновения СВЧ колебаний на частоте 9,9 ГГц в 4H-SiC ЛПД с однопролетной р+-п-п+ структурой меньше или л равна 6 кА/см ;

4. последовательное напыление на поверхность карбида кремния пленки титана и никеля с последующим высокотемпературным отжигом приводит к одновременному образованию карбида титана и силицидов никеля вследствие твердофазной химической реакции осажденных металлов с карбидом кремния;

5. последовательное напыление на поверхность 4H-SiC с дырочным типом проводимости и концентрацией некомпенсированных акцепторов меньше

18 3

8-10 см" пленки алюминия (легирующая примесь), титана и никеля (контакт-образующие металлы) с последующим высокотемпературным отжигом приводит к формированию омического контакта с удельным сопротивлением меньше 5-10~5С)м-см2.

Апробация работы. Материалы, составляющие содержание диссертации, были доложены на

Первом Украинском симпозиуме "Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн" (Харьков, 15-17 октября 1991); 23-й Европейской конференции по твердотельным приборам (ESSDERC'93, Grenoble-France, 13-16 September 1993); - Пятой Международной конференции по карбиду кремния и сопутствующим материалам (International Conference on Silicon Carbide and Related Materials -ICSCRM-93, Washington DC, USA, November 1-3, 1993);

Международном симпозиуме по исследованию полупроводниковых приборов (Charlottesville, USA, ISDRS-93, December 1-3, 1993); рабочей школе НАТО по широкозонным полупроводникам (NATO Advanced Workshop in Wide Bandgap Electronic Materials, Minsk, Belarus, May 1-5, 1994);

Международном семинаре "Полупроводниковый карбид кремния и приборы на его основе - Semiconductor Silicon Carbide and SiC-Based Devices", (НовГУ, Новгород, 28-30 сентября, 1995);

Восьмой международной конференции по карбиду кремния и сопутствующим материалам (International Conference on Silicon Carbide and Related Materials - ICSCRM-99, Research Triangle Park, NC, 1999); Весеннем совещании Общества исследования материалов, 2000 (MRS Spring 2000 Meeting, San Francisco, California, Symposium T: wide band-gap electronic devices, April 24-28, 2000);

5-ом рабочем совещании EXMATEC-2000 ("Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies", Heraklion, Greece, May 21-24, 2000);

24-ом рабочем совещании ио полупроводниковым соединениям и интегральным схемам (24th Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits, Agean Sea, Greece, May 29 - June 02, 2000); Третьей Европейской конференции по карбиду кремния и сопутствующим материалам (Third European Conference on Silicon Carbide and Related Materials - ECSCRM-2000, Kloster-Banz, Germany, 2000);

- Весеннем совещании Общества исследования материалов, 2001 (2001 MRS Spring Meeting, Symposium E: Wide-Bandgap Electronics, San Francisco, California, USA, April 16-20, 2001);

25-ом рабочем совещании по полупроводниковым соединениям и интегральным схемам (25th Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits, Cagliari, Italy, May 27 - 30, 2001);

- Пятой Российской конференции по физике полупроводников, Нижний Новгород, 10-14 сентября, 2001;

Девятой международной конференции по карбиду кремния и сопутствующим материалам (International Conference on Silicon Carbide and Related Materials - ICSCRM-2001, Tsukuba, Japan, Oct. 28 - Nov. 2, 2001).

Результаты работы были доложены на научных семинарах в отделе физики полупроводниковых приборов ФТИ им. А. Ф. Иоффе (г. Санкт-Петербург), на кафедре микроэлектроники Санкт-Петербургского Государственного Электротехнического Университета "ЛЭТИ" (г. Санкт-Петербург), Westinghouse International Science & Technology Center (Pittsburg, PA, USA), Howard University (Washington DC, USA), Cree Research, Inc.

13

Durham, NC, USA), Microelectronics Research Group, Institute of Electronic Structure and Laser, FO.R.T.H (Heraklion, Greece), НИИ «Орион» (г. Киев, Украина), НПО «Светлана-Электронприбор (г. Санкт-Петербург).

Результаты работы были также представлены и отмечены премией на конкурсе лучших работ отделения твердотельной электроники ФТИ им. А. Ф. Иоффе за 2000-й год и включены в сборник основных научных результатов ФТИ им. А. Ф. Иоффе за 2000-й год.

Материалы, составляющие содержание диссертации, были опубликованы в 27 печатных работах [14 - 40].

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 205 страниц, включая 46 рисунков и список литературы из 190 наименований.

4.4 Выводы

В этой главе дано детальное описание измерения электрических низкочастотных, импульсных и СВЧ характеристик карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов. Изготовленные 4H-SiC диоды с р+-п-п+ эпитаксиальной структурой имели напряжение лавинного пробоя в диапазоне от 250 до 300 В и рекордно низкое удельное сопротивление для

5 2 диодов с таким напряжением пробоя: RD~S,4x 10" Ом-см . В режиме лавинного пробоя эти диоды имели положительный ТКН лавинного пробоя, величина которого (2,6x10"4К1) в четыре раза меньше, чем у серийно выпускаемых стабилитронов с таким же напряжением пробоя. Дифференциальное сопротивление в режиме лавинного пробоя, обратный ток при напряжении равном 0,75 от напряжения пробоя так же были меньше, чем у серийно выпускаемых стабилитронов. В непрерывном режиме работы в области лавинного пробоя диоды рассеивали удельную мощность до 280 кВт/см2 и оставались работоспособными при плотности лавинного тока до 950 А/см2. Следует отметить, что карбид кремниевые стабилитроны с напряжением пробоя 45-60 В были продемонстрированы ранее [186], однако показать их преимущества по сравнению с промышленно выпускаемыми приборами не удалось. Это связано с тем, что при таких относительно невысоких напряжениях пробоя дифференциальное сопротивление карбид кремниевого диода в области лавинного пробоя определяется в основном сопротивлением подложки и контактов, величина которого, не смотря на прогресс SiC технологии, превышает сопротивление подложки и контактов кремниевых и арсенид галлиевых диодов. Однако дифференциальное сопротивление высоковольтных стабилитронов в области лавинного пробоя определяется лавинным сопротивлением базы диода. При одинаковой величине напряжения лавинного пробоя толщина базы меньше, а уровень ее легирования выше в SiC диодах, чем в Si и GaAs, и следовательно высоковольтные карбид кремниевые стабилитроны должны иметь меньшее дифференциальное сопротивление, чем серийные приборы. Такие высоковольтные SiC стабилитроны с напряжением лавинного пробоя 250 -300 В были изготовлены и их преимущества с точки зрения меньшего дифференциального сопротивления по сравнению с серийными диодами было впервые экспериментально продемонстрировано в настоящей работе.

В режиме коротких импульсов тока с большой скважностью (длительность импульса не более ЮОнсек при скважности не менее 700) диоды рассеивали удельную мощность до 7,4 МВт/см и оставались У работоспособными при плотности лавинного тока до 24 кА/см . Для определения пролетной частоты исследуемых диодов были исследованы импульсные вольт-амперные характеристики диодов. Измерение дифференциального сопротивления диодов при большой плотности тока в режиме лавинного пробоя позволило рассчитать насыщенную скорость дрейфа электронов вдоль оси с в 4H-SiC при комнатной температуре в приближении бесконечно тонкой области лавинного умножения. Было получено, что величина Vs при комнатной температуре лежит в диапазоне от 7,5-106 до 8-106см/сек, что в три раза меньше значений насыщенной скорости дрейфа электронов, измеренной ранее в направлении перпендикулярном оси с, и использованной при численном моделировании SiC ЛПД. Проведенная оценка насыщенной скорости дрейфа электронов позволила определить верхнюю границу рабочего диапазона частот исследуемых диодных структур. Она совпадает с пролетной частотой диода и равна 20 ГГц. Нижняя граница рабочего диапазона частот исследуемых диодных структур, соответствующая лавинной частоте диода, была определена по резкому спаду спектральной плотности мощности шума и оказалась равной 5 ГГц. Для тестирования работы исследуемых 4H-SiC диодов в качестве импульсных ЛПД они были смонтированы в широкополосный микрополосковый СВЧ генератор. Генерация СВЧ излучения была обнаружена в Х-диапазоне (8,2 - 12,4 ГГц) при пропускании импульсного тока с амплитудой больше 0,3 А через диоды с диаметром меза-структуры 80 мкм и напряжением лавинного пробоя 297 В. Эта величина амплитуды импульсного тока соответствует пороговой плотности тока 6 кА/см . Максимальная наблюдаемая в эксперименте мощность составляла 300 мВт при пропускании через диод импульсного тока с амплитудой 0.35 А, длительностью 40 нсек и скважностью 700.

Пороговый характер зависимости мощности СВЧ излучения от плотности тока, изменение частоты и амплитуды СВЧ колебаний в течение импульса, а также совпадение частоты генерации диода с диапазоном частот, предсказанным на основе проведенных экспериментальных оценок лавинной и пролетной частот исследуемых диодов, позволяют утверждать, что наблюдаемая генерация СВЧ излучения исследуемыми SiC диодами обусловлена отрицательным дифференциальным сопротивлением диода, возникающим вследствие лавинно-пролетного эффекта.

Наблюдавшаяся в эксперименте пороговая плотность тока 6 кА/см может быть уменьшена за счет оптимизации структуры диода и технологии его изготовления. Невысокая мощность генерации по сравнению с величинами, предсказанными ранее аналитическими оценками и численными расчетами, обусловлена тем, что главной целью данной работы была демонстрация генерации СВЧ излучения карбид кремниевым лавинно-пролетным диодом, а не оптимизация его конструкции и режимов работы. Поэтому для изготовления диодов была использована не самая эффективная, но наименее чувствительная к разбросу параметров карбид кремниевая эпитаксиальная структура, для СВЧ тестирования диодов был использован низкодобротный, но широкополосный микрополосковый генератор, а СВЧ измерения проводились при токах незначительно превышающих пороговые.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главной научной задачей настоящей работы являлось изготовление карбид кремниевого лавинно-пролетного диода и экспериментальное получение генерации СВЧ колебаний с помощью SiC ЛПД. Эта задача была успешно выполнена и впервые была экспериментально получена генерация СВЧ излучения карбид кремниевыми лавинно-пролетными диодами. В ходе выполнения данной работы были получены следующие результаты:

Разработаны и изготовлены термостабильные низкоомные омические контакты к 4H-SiC с дырочным типом проводимости и концентрацией

19 3 акцепторов меньше 10 см" . Были получены контакты с удельным сопротивлением 9'10"50м-см2 при комнатной температуре и 3-10"50м-см2 при температуре 200°С. В настоящее время нет опубликованных данных о более низкоомных контактах к 4H-SiC с Na<1019cm"3. Были исследованы структурные и электрические свойства этих контактов. Было показано, что контакты имеют двухслойную структуру содержащую Ni2Si и TiC, которая формируется во время краткосрочного высокотемпературного отжига путем химического взаимодействия SiC и многослойного металлического покрытия, нанесенного на SiC при комнатной температуре и содержащего А1, Ti, Pt, №. Была показана хорошая однородность и воспроизводимость этого процесса. Предложенные контакты имели хорошую морфологию, слои золота напыленные на эти контакты при комнатной температуре, обладали отличной адгезией, что позволило применить эти контакты для изготовления приборов с использованием процесса взрывной фотолитографии.

Была продемонстрирована совместимость технологии формирования этих контактов с процессом изготовления биполярных SiC приборов, в частности высоковольтных стабилитронов и высокочастотных карбид кремниевых диодов. Были изготовлены 4H-SiC р+-п диоды с рекордно

5 2 низкими удельными последовательными сопротивлениями (~8-10" Ом-см ) и исследованы их электрические низкочастотные и высокочастотные характеристики. Диоды имели классические вольтамперные характеристики в интервале температур от 300 до 800 К с коэффициентом идеальности близким к 2, что подтвердило применимость предложенной технологии для формирования омических контактов к эпитаксиальным структурам с мелкозалегающими р-п переходами. ВАХ диодов были так же исследованы в области пробоя. Было показано, что диоды имеют однородный лавинный пробой при напряжении JJq от 250 до 300 В, а основной вклад в их дифференциальное сопротивление в области лавинного пробоя определяется лавинным сопротивлением структуры, а не сопротивлением контактов и подложки. Так, диоды с диаметром меза-структуры 200 мкм имели сопротивление 170 Ом при лавинном токе 10 мА, максимальный ток в непрерывном режиме 60 мА, токи утечки ~60 нА при U=0,15UB. Эти параметры существенно превосходят параметры стабилитронов, выпускаемых серийно. ВАХ диодов были исследованы также в режиме коротких импульсов. Это позволило измерить напряжение пробоя путем экстраполяции ВАХ из области высоких плотностей тока, температурный коэффициент напряжения пробоя (2,6-10"4К1), который оказался в четыре раза меньше, чем для кремниевых диодов с такими же напряжениями пробоя, впервые оценить насыщенную скорость дрейфа электронов (от 7,5-106 до 8-106см/сек) в 4H-SiC вдоль оси с при комнатной температуре при полях соответствующих лавинному пробою структуры. Эта величина была использована для расчета пролетной частоты исследуемых диодов, соответствующей верхнему пределу частоты СВЧ колебаний, возникновение которых обусловлено лавинно-пролетным механизмом.

Была измерена спектральная плотность шумовой мощности (СПМШ) изготовленных диодов при малых плотностях тока (~10 А/см). Это позволило определить частоту лавинного резонанса этих диодов, которая оказалась близка к 5 ГГц, где наблюдался резкий спад СПМШ. Таким образом, был определен возможный диапазон частоты генерации SiC ЛПД, лежащий между частотой лавинного резонанса и пролетной частотой данной структуры (-20 ГГц), рассчитанной по измеренной ранее насыщенной скорости дрейфа электронов.

Для измерения частоты и мощности генерации диодные чипы были смонтированы непосредственно в широкополосные микрополосковые генераторы, сконструированные для этого диапазона частот. Генерация СВЧ излучения была обнаружена в X диапазоне (8,2-12,4 ГГц) при работе диодов в импульсном режиме и при превышении пороговой плотности тока 6 кА/см . Была получена импульсная генерация СВЧ излучения мощностью 300 мВт на частоте 9,9 ГГц при длительности импульса тока питания 40 нсек, амплитуде 0,35 А и скважности 700. Таким образом, была достигнута главная цель работы - экспериментальное получение генерации СВЧ колебаний с помощью SiC ЛПД.

Частота генерации исследуемых диодов оказалась существенно ниже, чем предполагалось на основе расчетов с использованием известных литературных данных о насыщенной скорости дрейфа электронов в карбиде кремния. С другой стороны, она лежит в диапазоне рабочих частот, рассчитанном с использованием величины Vs, полученной в настоящей работе на основе анализа импульсных вольт-амперных характеристик исследуемых диодов при большой плотности тока в режиме лавинного пробоя. Это существенно меняет сложившиеся представления о карбиде кремния, как о перспективном материале для изготовления ЛПД субмиллиметрового диапазона. Для сравнения в Таблице 1.4 приведены в круглых скобках значения критериев качества Джонсона и Кейса, а также туннельного и диффузионного предела частоты для 4H-SiC ЛПД, рассчитанные с учетом результатов, полученных в настоящей работе. Видно, что частотные пределы для 4H-SiC ЛПД, а также критерий качества Джонсона, определяющий электрические ограничения на работу диода, которые преобладают над тепловыми при работе диода на высоких частотах, в несколько раз меньше, чем предполагалось ранее. Действительно, туннельный пробой в 4H-SiC р-п переходах наблюдается при напряжении пробоя порядка ЗОВ, что соответствует ширине ОПЗ в резком р+-п переходе порядка 0,15 мкм. Диод с такой длиной пролетной области должен иметь пролетную частоту порядка 250 ГГц. То есть, верхний предел частоты генерации 4H-SiC ЛПД, обусловленный туннельным эффектом, равен 250 ГГц и не превышает максимальную частоту генерации кремниевых ЛПД. Однако следует отметить, что это утверждение справедливо только для однопролетных рл-п-п структур, изготовленных из карбида кремния политипа 4Н, имеющих плоский профиль легирования базы и плоскость р-п перехода, разориентированную относительно Si грани на 8° в направлении <1120>. SiC ЛПД, изготовленные из карбида кремния других политипов, или имеющие другую ориентацию р-п перехода, могут иметь более высокий предел частоты генерации. Тем не менее, дальнейшая оптимизация конструкции и исследование характеристик 4H-SiC ЛПД, имеющего эпитаксиальную структуру с плоскостью р-п перехода, разориентированной относительно Si грани на 8° в направлении <1120>, представляет значительный интерес, так как такие диоды хотя и будут иметь рабочую частоту не превышающую максимальную рабочую частоту кремниевых ЛПД, но могут превосходить их по максимальной мощности СВЧ излучения. Новые экспериментальные данные, полученные в данной диссертационной работе, а именно величина насыщенной скорости дрейфа электронов, частота генерации и пороговая плотность тока для 4H-SiC ЛПД, имеющего заданную ориентацию р-п перехода, профиль легирования эпитаксиальной структуры и

176 геометрию диодного чипа, а также известное сопротивление подложки и омических контактов, должны быть использованы для проверки и уточнения параметров существующих численных моделей 4H-SiC ЛПД и последующего расчета и оптимизации конструкции 4H-SiC ЛПД с целью достижения их предельно возможных характеристик.

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе, РАН, г. Санкт-Петербург, в сотрудничестве с НПО «Светлана-Электронприбор», г. Санкт-Петербург, НИИ «Орион», г. Киев, Украина, Institute of Electronic Structure & Laser (IESL), Heraklion, Greece и Institut National Polytechnique de Grenoble, Grenoble, France.

1. Первый Украинский симпозиум «Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн». - Тезисы докладов, в двух частях, Часть И. - Харьков, 1991г. - 162 с.

2. Бецкий О. В., ГолантМ. Б., Девятков Н. Д. Миллиметровые волны в биологии. Сер. Физика. -1988. - Вып.6. С. 64-89.

3. Фундаментальные и прикладные аспекты применения миллиметрового электромагнитного излучения в медицине. Тезисы докладов, 1 Всесоюзный симпозиум. -Киев. -1989. - 391 с.

4. Перегонов С. А. Перспективы применения маломощной СВЧ-техники в народном хозяйстве. // Обзоры по электронной технике. Сер 1. Электроника СВЧ. -1989.- Вып. 19(1501). С. 69 - 78.

5. Шухостанов А. К., Ташилов А. С. Успехи в конструировании мощных кремниевых лавинно-пролетных диодов миллиметрового диапазона. // Электронная промышленность. 1992. - В.6. - С. 53-56.

6. Russell К. J. Microwave Power Combining Techniques, IEEE Trans, on MTT. -1979. V. MTT-27. - N 5. - P. 472-479.

7. Тагер А. С. Лавинно-пролетный диод и его применение в технике СВЧ. // УФН. 1966. - Т.90. - Вып. 6. - С. 631-666.

8. Каталог фирмы Hughes "Millimeter wave products for 1989/1990. USA. -1989.

9. IvanovP. A. and Chelnokov V. E. Resent developments in SiC single-crystal electronics. // Semicond. Sci. Technol. 1992. - V.7. - P.863-880.

10. Keys R. W. Silicon carbide from the perspective of physical limits on semiconductor devices. // Silicon Carbide, 1973, Columbia. 1974. - P. 534541.

11. Cree Research, Inc. Properties and Specifications for 6H- 4H-Silicon Carbide, //http://www.cree.com/standard. 1998.

12. Vassilevski К. V., Dmitriev V. A., Zorenko A. V. Silicon Carbide Diode Operating at Avalanche Breakdown Current Density of 60 kA/cm2. // Journal of Appl. Physics. 1993. - V.74. - N.12. - P.7612-7614.

13. Василевский К. В., Дмитриев В. А., Новожилов В. В., Сыркин А. Л., Челноков В. Е., Черенков А. Е. Обращенная меза-структура из карбида кремния. // Письма в ЖТФ. 1992. - Т. 18. - Вып.24. - С.28-31.

14. Vassilevski К. V., Dmitriev V. A. Silicon Carbide Read Structure. // Proc. of International Semiconductor Device Research Symposium, December 1-3, 1993, Omni Charlottesville Hotel, USA. 1993. - P.573-576.

15. Vassilevski К. V., Zorenko А. V. Silicon Carbide Varactor Operating at

16. Frequency about 140 GHz. // Полупроводниковый карбид кремния и приборы на его основе Semiconductor Silicon Carbide and SiC-Based Devices, тезисы докладов международного семинара. - НовГУ, сост. В. Е. Удальцов. - Новгород. - 1995. - С. 43-44.

17. Sizov У. Е., Vassilevski К. У. Reactive Ion Etching of Silicon Carbide with Fluorine-Containing Plasmas. // NATO ASI series, 3. High Technology, Wide Bandgap Electronic Materials. Kluwer Academic Publishers. - 1995. - P.427-430.

18. Vassilevski К. V., Zorenko A. V., Novozhilov V. V. Temperature Dependence of Avalanche Breakdown Voltage of pn-Junctions in 6H-SiC at High Current Density. // Inst. Phys. Conf. Ser. 1994. - No 137. - P.659-661.

19. Vassilevski K., Zekentes K., Constantinidis G., Nikitina I. Phase Formation at Rapid Thermal Annealing of Al/Ti/Ni Ohmic Contacts on 4H-SiC. // Materials Science & Engineering B. 2001. - V. 80. - N.l-3. - P. 370-373.

20. Vassilevski К. V., Constantinidis G., Papanicolaou N., Martin N., Zekentes K. Study of Annealing conditions on the formation of ohmic contacts on p+ 4H-SiC layers grown by CVD and LPE. // Mat. Sci. and Eng.

21. B. 1999. - V. 61-62. - P. 296-300.

22. Nikolaev A. E., Rendakova S. V., Nikitina I. P., Vassilevski К. V., Dmitriev V. A. GaN Grown by Hydride Vapor Phase Epitaxy on p-Type 6H-SiC Layers. // Journal of Electronic Materials. 1998. - V.27. - N. 4. -P. 288-291.

23. Василевский К. В. Исследование динамических характеристик ЛПД на карбиде кремния. // Тез. докладов 1 украинского симпозиума "Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн", 15-17 октября 1991, Харьков. 1991. - часть 1. - С. 172-173.

24. Василевский К. В. Расчет динамических характеристик лавинно-пролетного диода на карбиде кремния. // ФТП. 1992. - Т.26. - В. 10.1. C.1775-1783.

25. Vassilevski К. V., Dmitriev V. A., Zorenko А. V. On the way to the Silicon carbide IMP ATT. // Proceedigs of the 23rd European Solid State Device Research Conference, 13-16 September 1993, Grenoble-France. -1993. -P. 69-72.

26. Vassilevski K., Zekentes K., Constantinidis G., Strel'chuk A. Fabrication and electrical characterization of 4H-SiC p+-n-n+ diodes with low differential resistance. // Solid State Electronics. 2000. - V.44. - No.7. - P.l 173-1177.

27. Vassilevski K., Zekentes K., Bogdanova E. V., LagadasM., Zorenko A. Silicon Carbide Zener Diodes. // Materials Science Forum. 2001. - Vols. 353-356.-P. 735.

28. Vassilevski K., ZekentesK., Zorenko A., Romanov L. Isothermal I-V characteristics of 4H-SiC pn diodes with low series differential resistivity at avalanche breakdown. // Mat. Res. Soc. Symp. 2000. - V. 622. - Tl.8.1-Tl.8.6.

29. Vassilevski К. V., ZekentesK., Zorenko A. V., Romanov L. P. Experimental Determination of Electron Drift Velocity in 4H-SiC p+-n-n+ Avalanche Diodes. // IEEE Electron Device Letters. 2000. - V. 21. -No. 10. - P. 485-488.

30. Vassilevski К. V., Zorenko A. V., Zekentes K. Experimental observation of microwave oscillations produced by pulsed silicon carbide IMP ATT diode. // Electronics Letters. 2001. - V. 37. - No. 7. - P. 466-467.

31. Василевский К., Лебедев А. Карбид кремниевый лавинно-пролетныйдиод. 11 V Российская конференция по физике полупроводников, 10-14 сентября, 2001, Нижний Новгород, Тезисы докладов. 2001. - Т. 1. -С. 209.

32. Vassilevski К. V., Zorenko А. V., Zekentes К. X-band Silicon Carbide IMP ATT Oscillator. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 2001. - V. 680E. -P. ЕЮ.11.1-6.

33. Hunter С. E., VerbiestD. S. Silicon carbide gemstones. // Patent USA. -1998.-No. 05762896.

34. Moissan H. // Compt. rend. Acad. Sci. Paris. 1905. - V. 140. - P. 405.

35. Минералогия карбида кремния (карбид кремния в техническом камней горных породах). / Деркаченко JI. И., Зарецкая Г. М., Обухов А. П., Соколова Т. В., Филоненко Н. Е. Изд. «Наука», Ленингр. отд., Л. -1972. - 140 с.

36. Berzelius J. J. Ann. Phys. 1824. - V. 1. - P. 169. Описание данной работы можно найти в Паршин А. П., Гропянов В.М., Логунов Ю. В. Абразивные материально - Л. Машиностроение, 1983. - 231 с.

37. Cowles A. H., Cowles E.H. // U.S. Patent. 1885. - No. 319945.

38. Lee Т. H. The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits. -Cambridge University Press. 1998. - 600 p., Chapter One: A Nonlinear History of Radio, p. 4.

39. DunwoodyH. Wireless telegraph system. // US Patent. 1906. -No. US00837616.

40. Pierce G. W. Crystal Rectifiers for Electric Currents and Electric Oscillations. PART I. CARBORUNDUM. // Phys. Rev. (Series I). 1907.1. V. 25.-P. 31-60.

41. Round H. J., A note on carborundum. // Electrical World. 1907. - V. 49. -P. 309.

42. Лосев О. В. Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами. // Телеграфия и телефония без проводов. 1927. - Т. 44. -В. 5. - с.485-494.

43. Ржанов А. В. Кристаллические усилители. // в кн. "Кристаллические детекторы". Изд. Сов. Радио, М. - 1950. - 327с.

44. LelyJ. A., Darstellung von Einkristallen von Silicium Carbid und Beherrschung von Art und Menge der Eingebautem Verunreingungen. // Ber. Deut. Keram. Ges. -1955. -V. 32. P. 229 - 236.

45. Silicon Carbide, A High Temperature Semiconductor. Ed. by J. R. O'Connor and С. E. Smiltens. - Pergamon, New York. - 1960. - P.521.

46. Карбид кремния (строение, свойства и области применения). Под ред. И. Н. Францевича. - Киев, Наукова Думка, 1966. - 283 с.

47. Silicon Carbide-1968. ed. by H. К. Henisch and R. Roy. - Pergamon, New York, 1969. (Карбид кремния. - под ред. Г. Хениша и Р. Роя. - пер. с англ. С. Н. Горина. - М. Мир, 1972.)

48. Таиров Ю. М., Цветков В. Ф. Полупроводниковые соединения AIVBIV. // в кн. Справочник по электротехническим материалам, под. ред. Ю. В. Корецкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. Т. 3, Л. Энергоатомиздат, 1988.- 728 с.

49. Готра 3. Ю. Справочник по технологии микроэлектронных устройств. -Львов, Каменяр, 1986. 287 с.

50. Tairov Y. М. and Tsvetkov V. F. Investigation of growth processes of ingots of silicon carbide single crystals. // J. Cryst. Growth,. 1978. - V. 43. -P. 209-212.

51. Kuroda N., Shibahara K., Yoo W., Nishino S., Matsunami H. Step-Controlled VPE Growth of SiC Single Crystals at Low Temperatures. // Extended Abstracts of the 19th Conference on Solid State Devices and Materials, Tokyo, Japan. 1987. - P. 227-230.

52. Matsunami H., Shibahara K., Kuroda N., Yoo W., Nishino S. VPE Growth of SiC on Step-Controlled Substrates. // Springer Proceedings in Physics. 1989. V. 34. - eds. G. L. Harris, C. Y.-W. Yang. - P. 34-39.

53. Kim H. J., Davis R. F. Theoretical and Empirical Studies of Impurity Incorporation into SiC Thin Films during Epitaxial Growth. // Journal of Electrochemical Society. 1986. - V. 133. - P. 2350-2357.

54. Аникин M. M., Лебедев А. А., Попов И. В., Стрельчук A.M., Суворов А. В., Сыркин А. Л., Челноков В. Е. Исследование вольтамперных характеристик диодных структур на основе карбида кремния. // ФТП. 1986. - Т.20. - В.5. - С.844-848.

55. Сыркин А. Л., Таиров Ю. М., Цветков В. Ф., Челноков В. Е. Электрические характеристики эпитаксиальных р+-п-п+- структур на основе карбида кремния политипа 6Н. // ФТП. 1988. - Т.22. - В.2. -С.298-301.

56. Дмитриев В. А., Иванов П. А., Коркин И. В., Морозенко Я. В., Попов И. В., Сидорова Т. А., Стрельчук A.M., Челноков В. Е. Карбид-кремниевые р-п-структуры, полученные жидкостной эпитаксией. // Письма в ЖТФ. 1985. - Т.П. - В.4. - С.238-241.

57. Dmitriev V. A. Silicon carbide and SiC-AIN solid solution p-n structures grown by liquid-phase epitaxy. // Physica B. 1993. - V.185. - P. 440-452.

58. Dmitriev V. A., Elfimov L. В., Il'inskaya N. D., Rendakova S. V. Liquid-Pase Epitaxy of Silicon Carbide at Temperatures of 1100-1200°C. // Springer Preceed. in Phys. -1992. V.56, "Amorphous and Crystalline Silicon Carbide III". - P.307-311.

59. Дмитриев В. А., Рендакова С. В., Челноков В. Е. Метод изготовления карбид кремниевых рп структур политипа 6Н. // а.с. № 1726571. 15 декабря, 1991.

60. Аникин М. М., Евстропов В. В.,Попов И. В.,Растегаев В. П., Стрельчук А. М., Сыркин А. Л. Неклассический термоинжекционный ток в карбидкремниевых р-п-структурах. // ФТП. 1989. - Т.23. - В.4. -с.647-651.

61. Аникин М. М., Евстропов В. В., Попов И. В., Стрельчук A.M., Сыркин А. Л. Разновидность неклассического термоинжекдионного тока в карбид кремниевых рп-структурах. // ФТП. 1989. - Т.23. - В.10. - с.1813-1818.

62. Аникин М. М., Вайнштейн С. Н., Левинштейн М. Е., Стрельчук А. М., Сыркин А. Л. Об отрицательном температурном коэффициенте напряжения пробоя в карбидкремниевых р-п-переходах. // Письма в ЖТФ. 1988. - Т. 14. - В.6. - с. 545-547.

63. Аникин М. М., Левинштейн М. Е., Попов И. В., Растегаев В. П., Стрельчук А. М., Сыркин А. Л. Температурная зависимость напряжения лавинного пробоя в карбидкремниевых р-п переходах. // ФТП. 1988. - Т.22. - В.9. - с.1574-1579.

64. Кондратьев Б. С., Попов И. В., Стрельчук А. М., Тиранов М. Л. Электрические характеристики и температурный коэффициент напряжения пробоя микроплазм в низковольтных карбид-кремниевых р-п-структурах. // ФТП. 1990. - Т.24. - В.4. - с.647-652.

65. Аникин М. М., Зубрилов А. С., Лебедев А. А., Стрельчук А. М., Черенков А. Е. Рекомбинационные процессы в 6H-SiC р-п-структурах и влияние на них глубоких центров. // ФТП. 1991. - Т.25. - В.З. - С. 479486.

66. Евстропов В. В., Киселев К. В., Петрович И. Л., Царенков Б. В. Ток, обусловленный рекомбинацией через многоуровневый центр в слое объемного заряда р-п-структуры. // ФТП. 1984. - Т.18. - В.10. - с.1852-1858.

67. Константинов А. О. Температурная зависимость ударной ионизации и лавинного пробоя в карбиде кремния. // ФТП. 1989. - Т.23. - В.1. -с.52-57.

68. Strel'chuk A. M. Lifetimes and diffusion lengths of nonequilibrium charge carriers in SiC p-n structures. // Semiconductors. 1995. Y.29. - No.7. -p.614-623.81. 1995 Annual Report, Cree Research, Inc.

69. Morkoc H., Strire S., Gao G. В., Lin M. E., Sverdlov В., Burns M. Large-band-gap SiC, III-V nitride, and II-VI Zn-Se-based semiconductors. // J. Appl. Phys. 1994. - Y.76. - No.3. - P.1363-1396.

70. Nakamura S., Senoh M., Iwasa N, Nagahama S. High-power InGaN single-quantum well-structure blue and violet light-emitting diodes. // Appl. Phys. Lett. 1995. - V.67. - No. 13. - P. 1868-1870.

71. Nakamura S. InGaN Light-emitting diodes with quantum well structures. // Mat. Res. Soc. Symp. 1996. - V.395. - P. 879.

72. McGarrity J. М., Scozzie J., Delancey W. M., McLeann F. B. High temperature radiation damage in SiC JFETs. // Transaction of Second Int. High Temperature Elactronics Conference, Omni Charlotte Hotel, north Caroline. 1994. - P.p259-p263.

73. Аникин M. M., Левин В. И., Стрельчук А. М. Высокотемпературный диод на п -подложках из объемных монокристаллов карбида кремния. И Изв. ЛЭТИ. 1990. - В.420. - С. 80-84.

74. Capano М. A., Trew R. J. Silicon Carbide Electronic materials and Devices. // MRS Bulletin. 1997. - V.22. - No. 3. - P.19-20.

75. Choyke W. J., Pensl G. Physical Properties of SiC. // MRS Bulletin. 1997. -V. 22.-No. 3.-P. 25-29.

76. Palmour J. W., Kong H.-Sh, Waltz D. G, Edmond J. A, Carter С. H. 6H-Silicon Carbide Transistors for High Temperature Operation. // Proc. of the

77. First International High Temperature Electronics, D. B. King and F.V.Thome, eds., (Sandia National Labs, Albuquerque, NM). 1991. -P. 511.

78. Moore K., Trew R. Radio-frequency power transistors based on 6H- and 4H-SiC. // MRS Bulletin. 1997. - V. 22. - No. 3. - P. 50-56.

79. Fissel A., Schroter В., Kaiser U., Richter W. Advances in the molecular-beam epitaxial growth of artificially layered heteropolytypic structures of SiC. // Applied Physics Letters. 2000. - V. 77. - No. 15. - P. 2418-2420.

80. Sullivan G. J., Chen M. Y., Higgins J. A., Yang J. W., Chen Q., Pierson R. L., McDermott В. T. High-Power 10 GHz Operation of AlGaN HFET's on insulating SiC. // IEEE EDL. 1998. - V. 19. - No. 6. - P. 198200.

81. Slack G. A. Nonmetallic crystals with high thermal conductivity // J. Phys. Chem. Solids. 1973. - V. 4. - P. 321-335.

82. Morkoc H., Strite S., Gao G. В., Lin M. E., Sverdlov В., Burns M., Large-band-gap SiC, III-V nitride, and II-VI ZnSe-based semiconductor device technologies. // J. Appl. Phys. 1994. - V. 76. - No. 3. - P.l363-1398.

83. Макмиллан P. У. Источники излучения ближнего миллиметрового диапазона. // ТИИЭР/ 1985. Т.73. - Вып. 1. - С. 96-119.

84. Extended interaction oscillators selection guide. // Varian of Conada Data sheet, Varian Canada, 45 River Drive, Georgetown, Coanada. -1985.

85. Acker A. E. Interest in mm waves spurs tube growth. // Microwaves. 1982. -V. 21. - P. 55-74.

86. Chen Y. C. 94 GHz High Power InGaAs/InAlAs/InP HEMT Amplifier. // IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1997.- V. 7. - No. 5, P. 133.

87. Chirped HBTs. // Compaund Semiconductor. 1996. - No. 1. - P. 23.

88. Lowbridge P. L. Low-cost mm-wave radar for cruise control. // III-Vs Review. 1995. - V. 8. - No. 5. - P. 44-48.

89. Gallagher J. J. InP: a promissing material for EHF semiconductors. // Microwaves. 1982. - V. 21. - No. 2. - P. 77-84.

90. Fank F. В., Crowley J. D. Gunn effect devices move up in frequency and become more versatile. // Microwave Journal. 1982.- V. 25. No. 9. -P. 143-147.

91. Арчер Дж. У. Малошумящие гетеродинные приемники ближнего миллиметрового диапазона для радиоастрономических наблюдений. // ТИИЭР/ 1985.-Т. 73.-В. 1.-С. 119- 142.

92. Read W. Т. A Proposed High-Frequency Negative Resistance Diode. // Bell Syst, Tech. Journal. 1958. - V. 37. - P. 401.

93. Каталог DOK Ltd. Millimetre Wave Department of ELVA-1 Ltd. // http://www.nienschanz.ru/elva-1

94. Purcell J. J. Millimetre wavelength impatt sources. // The Radio and Electronic Engineer. 1979. - V. 49. - No. 7/8. - P. 347-350.

95. EiseleH. GaAs W-band IMPATT Diodes: The First Step to Higher Frequencies. Microwave Journal. - 1991. - No. 5. - P. 275-282.

96. Behr W., Luy J. F. High Power Operation Mode of Pulsed IMPATT Diodes. // IEEE EDL. 1990. - V. 11. - No. 5. - P.206-208.

97. Dalle C., Rolland P.-A., Lleti G. Flat Doping Profile Double-Drift Silicon Impatt for reliable CW High Power High-Efficiency generation in the 94GHz Window. // IEEE Trans, on ED. 1990. - V. 37. - No 1. - P. 227-236.

98. Тагер А. С. Предельные параметры полупроводниковых СВЧ приборов и их связь с характеристиками полупроводникового материала. // Изв. ВУЗов СССР Радиоэлектроника. - 1979. - Том XXII. - № 10. - С. 5-16.

99. Jonson E. О. Physical limitations on frequency and power parameters of transistors. // RCA Rev. 1965. - V. 26. - P. 163-177.

100. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. Кн.2. М.: Мир, 1984. -456 с.

101. Тагер А. С. Перспективы применения широкозонных материалов в полупроводниковой электронике СВЧ // В кн. Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников (II Всесоюзное совещание по широкозонным полупроводникам), Ленинград, 1979. С.211-225.

102. Konstantinov А. О., Wahab Q., Nordell N., Linderfelt U. Ionisation Rates and Critical Fields in 4H-SiC Junction Devices. // Mat. Sceince Forum. -1998. V. 264-268. - P. 513-516.

103. Dmitriev V. A., Irvine K. G., Edmond J. A., Carter С. H., Jr., Kuznetsov N. I., Zubrilov A. S., Kalinina E. V., Tsvetkov D. V. Nitride pn junctions on SiC substrates. // Ins. Phys. Conf. Ser. 1996. - No. 142. -P. 1019-1022.

104. Khan I. A., Cooper J. A., Jr. Measurements of High Field Electron Transport in Silicon Carbide. // Mat. Sceince Forum. 1998. - V. 264-268. - P. 509512.

105. Mansour N. S., Kim K. W., Littlejohn M. A. Theoretical study of electron transport in gallium nitride. // J. Appl. Phys. 1995. - V. 77. - No. 6. -P. 2834-2836.

106. Rode D. L., Gaskill D. K. Electron Hall mobility of n-GaN. // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 66. - No. 15. -P. 1972-1973.

107. Clark W., Gedridge R. High power SiC IMP ATT diode development. // Workshop on SiC materials and devices, September 10-11, 1992, Charlottesville, USA. 1992. - P. 6-10.

108. Konstantinov A. O., Nordell N., Wahab Q., Linderfelt U. Temperature dependence of avalanche breakdown for epitaxial diodes in 4H silicon carbide. //Appl. Phys. Lett. V. 73. - P. 1850-1852.

109. Fong Т. Т., Kuno H. J. Millimeter-Wave Pulsed IMP ATT Sources. // IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1979. - V. 27. - No. 5. -P. 1243-1249.

110. Mehdi I., Haddad G.I., Mains R.K. Microwave and millimeter-wave power generation in silicon carbide avalanche devices. // J. Appl. Phys. 1988. -V. 64. - No. 3. - P. 1533-1540.

111. Muench W., Pettenpaul E. Saturated Electron Drift Velocity in 6H Silicon Carbide. // J.Appl.Phys. 1977. - V.48. - No. 11. - P. 4823-4825.

112. Дмитриев А. П., Константинов А. О., Литвинов Д. П., Санкин В. И. Ударния ионизация и сверхрешетка в 6H-SiC. // ФТП. 1983. - Т. 17. -В. 6.-С. 1093-1098.

113. Olzhansen H.J. // Diss. Dokt.-Ing., Fak. Maschin. Hannover. 1983.

114. Лисенков Г. Б., Мельников А. И., Першин Ю. К., Снегирев В. П., Тагер А. С. Исследование СВЧ -шума лавинного пробоя р-п перехода в карбиде кремния. // Электрон, техн. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1987. -В.З. - С.65-66.

115. October 9-11, 1991, Santa Clara, CA, USA. Springer Yerlag, Berlin. Springer Proc. Phys. 1992. - V. 71. - P. 176-182.

116. Kassamakova L, Kakanakov R, Nordell N, Savage S. Thermostable Ohmic Contacts on p-Type SiC. // Material Science Forum. 1998. Y. 264-268. -P. 787-790.

117. Crofton J, Barnes P.A,Williams J.R, Edmond J.A. Contact resistance measurements on p-type 6H-SiC. // Appl. Phys. Lett. 1993. - V. 62. -No. 4.-P. 384-386.

118. Uemoto T. Reduction of Ohmic Contact Resistance on n-Type 6H-SiC by Heavy Doping. // Jpn. J. Appl. Phys. 1995. - V. 34. - Part 2. - No. 1A. -P. L7-L9.

119. Crofton J, Beyer L., Williams J. R, Luckowski E. D, Mohney S.E, Delucca J. M. Titanium and aluminum-titanium ohmic contacts to p-type SiC. // Solid State Electronics. 1997. - V. 41. - P. 1725-1729.

120. Nordell N, Savage S., Schoner A. Aluminium doped 6H SiC: CVD growth and formation of ohmic contacts. // Inst. Phys. Conf, Ser. 142. 1995. -P. 573-576.

121. Liu S, Scofield J.D. Ohmic Contacts to p-Type SiC with Improved Thermal Stability. // Materials Science Forum. 1998. - V. 264-268. - P. 791-794.

122. Petit J. B, Neudeck P. G, Salupo C. S, Larkin D. J, Powell J. A. Metal contacts to n- and p-type 6H-SiC: electrical characteristics and high-temperature stability. // In: Silicon Carbide and Related Materials. Proc. 5th

123. Conf. Eds. M. G. Spencer et al. November 1-3, 1993, Washington, DC, USA. IOP Publ., Bristol, UK. Inst. Phys. Conf. Ser. 137. - 1994. - P. 679682.

124. Glass R. C., Palmour J. W., Davis R. F., Porter L. M. Method of Forming Ohmic Contact to p-Type Wide bandgap Semiconductors and Resulting Ohmic Contact Structure. // US Patent. 1994. - No. 5323022.

125. Lundberg N., Ostling M. Thermally stable low ohmic contacts to p-type 6H-SiC using cobalt silicides. // Solid State Electronics. 1996. - V. 39. -No. 11.-P, 1559-1565.

126. Vodakov Y., Mokhov E. N., Ramm M. G., Roenkov A. D. Doping Peculiarities of SiC Epitaxial Layers Grown by Sublimation "Sandwich Method". // "Amorphous and Crystalline Silicon Carbide III", Springer Proceedings in Phys. 1992. V. 56. - P. 329-334.

127. Spie(3 L., Nennewitz O., Breternitz V. Ohmic contacts to p-type 6H-silicon carbide. //Appl. Surf. Sci. 1995. - V. 91. - P.347.

128. Spie(3 L., Nennewitz O., Pezoldt J. Aluminium implantation of p-SiC for ohmic contacts. // Diamond and Related Materials. 1997. - V. 6. - No. 10. -P. 1414-1419.

129. Tone K., Weiner S. R., Zhao J. H. Electric Characterization of p-type 6H-SiC Layers created by С and Al со-implantation. // Mat. Sci. Forum. 1998. - V. 264-268. - P. 689-692.

130. Pensl G., Afanas'ev V. V., Bassler M., Schadt M., Troffer Т., Heindl J., Strunk H. P., Maier M., Choyke W. J. Electrical Properties of silicon carbide polytypes. // Inst Phys. Conf., 142. 1995. - P. 275- 280.

131. Rendakova S. V., Ivantsov V., Dmitriev V. A. High quality 6H- and 4H-SiC pn structures with stable electric breackdown grown by liquid phase epitaxy. // Mat. Sci. Forum. 1998. - V. 264-268. - P. 163-166.

132. Краткая химическая энциклопедия, Ред. кол. И. JI. Кнунянц (отв. ред.) и др. Т.2, М.: «Советская Энциклопедия», 1963. 1184 стб. с илл.

133. Burkman D. С., Deal D., Grant D. С., Peterson С. A. Aqueous Cleaning Processes. // Handbook of semiconductor wafer cleaning technology, science, technology, and applications, ed. W. Kern, Noyes Publication, USA. 1993.-P.120.

134. Boberg G., Stolt L., Tove P. A., Norde H. Contact resistance measurements of platinum-silicide and chromium contacts to highly doped n and p silicon. //Physica Scripta. 1981. - V. 24. - P. 405-407.

135. Marlow G. S., Das M. B. The effects of contact size and non-zero metal resistance on the determination of specific contact resistance. // Solid-State Electronics. 1982. -V. 25. - No 2. - P. 91-94.

136. Marshall E. D., Murakami M. Contacts to Semiconductors, Fundamentals and Technology, Ed. L.J. Brillson, Noyes Publications, USA, 1993. - P. 89.

137. Troffer Т., Schadt M., Frank Т., Itoh H., Pensl G., Heindl J., Strunk H. P.,

138. Mayer M. Doping of SiC by Implantation of Boron and Aluminum. // phys. stat. sol. (a). 1997. - V. 162. - No. 1. - P. 277-298.

139. Agarwal A., Ryu S-H., Das M., Lipkin L., Palmour J., Saks N. Large Area 4H-SiC Power MOSFETs. // Proc. of 2001 Int. Symp. on Power Devices & 1С, Osaka. -2001. P. 183-186.

140. Holzman E., Robertson R. S. Solid-state microwave power oscillator design.- ISBN 0890064873. Boston: Artech House, 1992. - 462 p.

141. Тагер А. С., Вальд-Перлов В. M. Лавинно-пролетные диоды и их применение в технике СВЧ. М.: Сов. Радио, 1968. - 468 с.

142. Schaffer W. J., Kong Н. S., Negley G. N., Palmour J. W. Hall effect and CV measurements on epitaxial 6H- and 4H-SiC. // Inst. Phys. Conf. Ser. 1994. -No. 137, P. 155-159.

143. Son N. Т., Chen W. M., Kordina O., Konstantinov A. O., Monemar В., Janzen E. Electron effective masses in 4H-SiC. // Appl. Phys. Lett. 1995. -V. 66.-No. 9.-P. 1074-1076.

144. Son N. Т., Kordina O., Konstantinov A. O., Chen W. M., Soman E., Monemar В., Janzen E. Electron effective masses and mobilities in high-purity 6H-SiC chemical vapor deposition layers. // Appl. Phys. Lett. 1994.- V. 65. No. 25. - P. 3209-3211.

145. Mickevicius R., Zhao J. H. Comparative Monte Carlo Study of Electron Transport in ЗС, 4H and 6H Silicon Carbide. // Mat. Sci. Forum. 1998. -V. 264-268.-P. 291-294.

146. Kinoshita Т., Itoh К. M., Muto J., Schadt M., Pensl G., Takeda K. Calculation of the Anisotropy of the Hall Mobility in n-Type 4H and 6H SiC. //Mat. Sci. Forum. 1998. - V. 264-268. - P. 295-298.

147. Конуэлл Э. Кинетические свойства полупроводников в сильных электрических полях. М.: Мир, 1970, 267 с. - С. 82.

148. Кюрегян А. С., Юрков С. Н. Напряжение лавинного пробоя р-ппереходов на основе Si, Ge, SiC, GaAs, GaP и InP при комнатной температуре. //ФТП. 1989. - Т.23. - В.10. - С.1819-1827.

149. Levinshtein М. Е., Rumyantsev S. L, Shur М. S. Properties of Advanced Semiconductor Materials : GaN, A1N, InN, BN, SiC, SiGe. John Wiley & Sons, Inc., 2001. - ISBN 0-471-35827-4. - 165 p.

150. De Loach В. C., Jr. Modes of avalanche diodes and their associated circuits. // IEEE Journ. Solid State Circuits. 1969. - V. SC-4. - P. 376-3 84.

151. Eisele Н. Selective Etching technology for 94 GHz GaAs IMP ATT Diodes on Diamond Heat Sinks. // Solid State Electronics. 1989. - V. 32. - No. 3. -P. 253-258.

152. Katsuno M., Ohtani N., Takahashi J., Yashiro H., Kanaya M., Shinoyama S. Etching Kinetics of a-SiC Single Crystals by Molted KOH. // Mat. Sci. Forum. 1998. V. 264-268. - P. 837-840.

153. Stein R. A., Rupp R. Electrolitic etching of silicon carbide. // Inst. Phys. Conf. Ser. 137. 1993. - P. 561-563.

154. Harris С. I., Glass R., Kordina O., Syvajarvi M., Janzen E. Electrochemical and photo-assisted electrochemical etching of 6H-SiC. // Inst. Phys. Conf. Ser. 137. 1993. - P. 617-620.

155. Popov I. V., Syrkin A. L. and Chelnokov V. E. Reactive Ion Plasma Etching of Silicon Carbide. // Sov. Tech. Phys. Lett. 1996. - T. 12. - B. 2. - C. 99.

156. Sah C.-T., Noyce R. N., Shockley W. Carrier generation and recombination in p-n junctions and p-n junction characteristics. // Proceedings of the IRE. -1957.-V. 45.-P. 1228-1243.

157. Evstropov V. V, Kiselev К. V, Petrovich I. L, Tsarenkov В. V. Current due to recombination via multilevel centers in the space charge layer of a p-n structure. // Sov. Phys. Semicond. 1984. - V. 18. - No. 10. - P. 1156-1172.

158. Microsemi Corporation Products Catalogue 2000. // http://www.microsemi.com

159. Pfund G., Curby R. High Peak Pulse Power Silicon Double-Drift IMP ATT Diodes. // IEEE Trans, on Microwave Theory Tech. 1979 - V. 27. - No. 5. -P. 450-451.