Мощный полевой транзистор на основе гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Александров Сергей Борисович

МОЩНЫЙ ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР НА ОСНОВЕ ГЕТРОСТРУКТУРЫ (А1,Оа)ШЗаЫ

Специальность: 01.04.10 — Физика полупроводников

05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехни^ ческом университете «ЛЭТИ» имени В.И, Ульянова (Ленина)

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор Пихтин А.Н. кандидат физико-математических наук Погорельский Ю.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Селезнев Б.И. кандидат физико-математических наук, профессор Цветов В.П.

Ведущая организация — Физико-технический институт им А.Ф. Иоффе РАН

Защита диссертации состоится » рЮш^ >-2006 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.238.04 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" имени В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан <^0 » У^О.Э1^^ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Мошников В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Исследования широкозонных полупроводниковых материалов (AI-Ga-In-N, SiC, GaP, алмаз и т.п.) за последние пятнадцать лет достигли значительных результатов, уровень которых соответствует началу разработок технологий серийного производства мощных приборов микро- и наноэлеетроники с использованием этих соединений. Применение широкозонных материалов в качестве активной среды полупроводникового прибора делает возможным использовать такой элемент в экстремальных, по сравнению с приборами на кремнии (Si) или арсениде галлия (ОаАз), режимах и условиях (высокие напряжения, повышенные температуры и т.д.). Это особенно важно в связи с растущими потребностями миниатюризации электронных устройств, например, использование мощных полевых транзисторов в усилительных каскадах передающих СВЧ-систем может стать альтернативой вакуумным лампам, которые до сих пор применяются в радиопередающих устройствах военного и гражданского назначения.

Технология широкозонных нитридов галлия, и алюминия (GaN и A1N) в настоящее время является одной из самых интенсивно разрабатываемых в области электронной техники экстремального и военного применения. Прогнозы развития нитридаых технологий показывают, что наиболее перспективными для изготовления мощных приборов микро- и нано-элеюроники являются гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN. Электрофизические параметры подобных систем позволяют создавать приборы с удельной электрической мощностью более 10 Вт/мм, что значительно превышает предельные параметры устройств на основе гетероперехода (AI,Ga)As/GaAs.

По сравнению с маломощными приборами оптической микроэлектроники на основе твердых растворов AI-Ga-In-N, промышленная технология которых уже широко реализована, технологии мощных приборов, таких как мощные полевые .транзисторы на основе гетероперехода (Al,Ga)N/GaN, к настоящему времени являются лабораторными или мелкосерийными. Это связано с тем, что технология мощных полевых транзисторов на основе A3N имеет ряд существенных проблем, включающих как сложности с получением материала с заданными свойствами, так и проблемы с конструированием самого прибора. Проблемы первой группы обусловлены особенностями кристаллической решетки A3N и отсутствием массивных монокристаллов нитридных соединений, что неизбежно приводит к трудностям эпитаксиального роста активных слоев A3N, Широкозон-ность материала является причиной второй группы проблем технологии мощных приборов на основе A3N. К этим проблемам относятся инертность материала к жидким травителям и трудности в создании омических контактов с низким значением удельного сопротивления.

В настоящей работе, посвященной исследованию возможных путей решения ряда актуальных проблем технологии полупроводниковых материалов системы твердых растворов А№а-Ы, приведен анализ основных этапов создания мощного полевого транзистора. Разработанные элементы маршрута позволяют создавать прибор с плотностью тока более 1 А/мм и пробивным напряжением более 60 В и могут быть использованы по отдельности при создании других мощных приборов на основе рассматриваемых материалов. Поэтому полученные результаты могут представлять общий интерес для физики и техники полупроводников.

Целю работы является исследование электрофизических и приборных характеристик одинарных (А1,Оа)№СаН и двойных (А1,Оа}№ОаЫ/(А1,Са)К гетероструктур и разработка основных этапов технологии создания мощного полевого транзистора

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

• исследование взаимовлияния слоев эпитаксиальной структуры на электрофизические параметры и стабильность приборных характер ристик, определение базовой конструкции гетероструктуры с электрофизическими параметрами, пригодными .для создания мощного полевого транзистора;

• исследование влияния основных этапов планарной технологии создания мощного полевого транзистора на его приборные характеристики; '

• выбор материалов и их композиций для формирования омических и выпрямляющих контактов;

• выбор технологии травления мёжприборной изоляции гетероструктур (А1Оа)№0аЫ; -

• создание методики оценки приборных и электрофизических пара-

1 метров гетероструктур, а "также влияния этапов постростовой обработки транзисторных нитридных гетероструктур; *

• разработка конструкции, изготовление и испытание мощного полевого транзистора на основе гетероструктуры (А1,Оа)№ОаН. Научная новизна представляемых в работе результатов заключается

в следующем:

1. Теоретически промоделирована и экспериментально исследована конструкция двойной гетероструктуры А^ва^К/ОаМ/А^ба^К для мощного полевого транзистора. Определено, что при х = 0.300.35 и у = 0.10-0.15 свободные электроны полностью локализованы в слое ОаИ. Подобная конструкция гетероструктуры обеспечивает устойчивую управляемость каналом полевого транзистора.

2. Экспериментально получена зависимость подвижности свободных электронов в слое йаЫ двойной гетероструктуры (А1,Оа)М/Оа№{А1,Оа)Н от толщины слоя. На основе полученной

зависимости сделал вывод о возможности изготовления мощного полевого транзистора со сверхтонким каналом - 5 нм, что позволит улучшить управляемость каналом и дополнительно усилить электронное ограничение при сохранении подвижности и концентрации носителей, соответствующих требуемым плотностям тока мощного полевого транзистора.

3. Обнаружено увеличение пробивного напряжения между соседними транзисторами до 150 В и практически полное исчезновение паразитных токов утечки между стоком и истоком полевого транзистора в режиме отсечки при использовании двойной гетерост-руктуры AljiGaj.xN/GaN/AlyGai_yN (х = 0.30-0,35 и у = 0.10-0.15), выращенной с использованием в конструкции буфера сверхрешеток, а так же градиента по составу в нижнем (Al,Ga)N. Этот факт делает подобные двойные гетероструктуры более предпочтительными, чем традиционные гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN, для создания мощных полевых транзисторов.

4.' В результате систематических исследований влияния параметров технологических этапов на свойства контактных систем к слоям нелегированного (Al,Ga)N предложен и технически реализован вариант нанесения/обработки омического контакта, обладающего приемлемым соотношением контактного сопротивления н шероховатости поверхности (0.3 Ом*мм для легированного (Al,Ga)N, шероховатость не более 800 А).

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Традиционно используемые для создания мощных полевых транзисторов одинарные гетероструктура (Al,Ga)N/GaN наряду с лучшими электрофизическими параметрами обладают существенным недостатком — отсутствием ограничения свободных электронов со стороны буферных слоев. Это приводит к захвату части электронов из канала мощного полевого транзистора на ловушках буферного слоя. Двойная гетероструктура AlxGa^N/GaN/AlyGa^ yN (х - 0.30-0.35 и у - 0.10-0.15) обеспечивает надежное ограничение электронов канала транзистора и необходимые для создания мощного полевого транзистора электрофизические параметры; подвижность - 1000-1400смг/В-с, концентрация носителей в канале 1.2-2М015 см*2. ■

2. Зависимость подвижности свободных электронов в слое GaN двойной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N от толщины слоя имеет минимум при толщине канала 20±5 нм, что объясняется релаксацией GaN на решетке (Al,Ga)N.

3. Использование в конструкции гетероструктуры многослойных буферных слоев со сверхрешетками, а так же градиента по составу в нижнем (Al,Ga)N, позволяет значительно (вплоть до исчезно-

вения) снизить паразитные токи утечки между стоком и истоком полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры Al„Ga¡. xN/GaN/AlyGa].yN (х = 0.30-0.35 и у = 0.10-0.15), выращенной методом аммиачной МПЭ на подложке сапфира [0001]. Это позволяет уменьшить глубину травления межприборной изоляции соседних транзисторов до значения 0.18-0.20 мкм при толщине слоя GaN 0.1 мкм.

Практическая значимость работы состоит в следующем: 1. Разработана конструкция двойной гетероструктуры AlxGu] . KN/Gа№AlyGat(X=0.10-0.15 и Y=0.30-0.35), позволяющая создать мощный полевой транзистор „ 2. Разработана и технически реализована конструкция мощного полевого транзистора на основе ДГС (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N со следующими характеристиками: ток стока 400 мА, пробивное напряжение исток/сток 80 В, крутизна ВАХ 200 мСм/мм при длине затвора 0.3 мкм и ширине затвора 480 мкм.

3. Разработана технология формирования многослойных систем контактной металлизации к нелегированным слоям нитрида галлия, обладающих приемлемым соотношением контактное сопротивление/шероховатость поверхности,

4. Проведена модернизация комплекса технологического оборудования, позволяющего провести необходимые операции для создания мощного полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N

: 5; Разработана и технически реализована конструкция тестового модуля для измерения основных электрофизических (подвижность носителей, концентрация и профиль концентрации носителей) и приборных характеристик (плотность тока, пробойное напряжение, токи утечки) транзисторных гетероструктур Апробация работы. Основные результаты диссертационной ра-ботыдокладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и школах:

1. Третьей Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и

алюминия- структуры и приборы" (Москва, 2004) 2.. Четвертой Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия- структуры и приборы" (Санкт-Петербург, 2005)

3. 14-м международном симпозиуме "Nanostructures; physics and technology" (Санкт-Петербург, 2006)

4. Ежегодных школах студентов и молодых специалистов СПбГЭТУ (ЛЭТИ) в 2001-2004 годах

5. ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (2005-2006гг.).

Достоверность н обоснованность научных положений и выводов

подтверждается:

• самим фактом реализации мощного полевого транзистора, по своим характеристикам, не уступающего лучшим мировым аналогам;

• использованием современных методик анализа и новейших образцов технологического оборудования;

• соответствием результатов анализа данных, полученных в работе, с имеющимися в литературе (когда такое сравнение возможно); Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей. Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 135 наименований. Основная часть работы изложена на 106 страницах машинописного текста. Работа содержит 48 рисунков и 18 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследований, сформулированы научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер и в ней обобщены и систематизированы литературные данные, касающиеся гетероструктур на основе твердых растворов АЮа*К, а так же мощных полевых транзисторов на их основе.

Исследования в области технологии широкозонных полупроводниковых соединений А1!1ВУ ведутся наиболее интенсивно последние пятнадцать лет. Гетеротранзисторы с высокой подвижностью электронов (НЕМТ) на основе гетероперехода (А1,Оа)№ОаМ являются одним из объектов исследования. К настоящему времени существует ряд серьезных проблем технологии нитридных НЕМТ, которые требуют глубокого исследования. Самой главной проблемой является резкое падение тока стока при работе транзистора на больших уровнях входного сигнала. На основе анализа литературных данных показано, что наиболее вероятным механизмом возникновения эффекта коллапса тока является захват носителей на долговременных ловушках в буферных слоях. Сделан вывод о необходимости использования двойных гетероструктур (ДГС) для борьбы с данным эффектом. Приводятся сравнительные .данные электрофизических параметров и приборных характеристик полевых транзисторов на основе одинарных гетероструктур (ОГС) и двойных гетероструктур. Отмечается факт отсутствия в литературе сведений о ДГС (А1,Оа)КЛЗа№(А1,Оа)М, выращенной на сапфировой подложке (на момент начала настоящей работы).

Далее обсуждаются основные этапы технологии эпитаксиального роста слоев полупроводниковых материалов А3]^. Согласно литературным

данным в настоящее время существуют два основных конкурирующих метода эпнтакснального роста А3К: модекулярно пучковая эпитаксия (МПЭ) и газофазная эпитаксия из металлорганических соединений (МОС ГФЭ). В обеих методах основной проблемой является отсутствие для нитридов собственных подложек, поэтому проблема роста буферных слоев стоит наиболее остро. Сделан вывод о возможности роста ДГС с заданными слоями методом МПЭ, использующим в качестве источника азота инжектор аммиака.

В заключении литобэора представлено современное состояние технологии приборных элементов мощных полевых транзисторов на основе материалов А^К. Основное внимание уделено технологиям формирования омических контактов, плазмохнмическому травлению межприборной изоляции (меза), формированию затворных контактов. Приводятся основные результаты для данных технологических этапов. Обосновывается актуальность исследования влияния технологических этапов на приборные характеристики мощных полевых транзисторов.

На основании обобщения результатов приведенного анализа и выводов формулируется цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена описанию методологии исследования гете-роструктур и объяснению выбора определенных технологических приемов для отработки основных этапов создания мощного полевого транзистора.

В начале главы указывается на необходимость разработки топологии специализированного тестового модуля для взаимосвязанного исследования как электрофизических параметров гетероструктуры, так и параметров элементов транзистора. Таким образом, выбираются следующие методики оценки интересующих параметров: 1

• метод Ван-дер-Пау для измерения проводимости и постоянной Холла эпитаксиальных слоев гетеро структуры, что позволяет рассчитать значения подвижности и концентрации носителей в гетероструктуре;

• метод измерения вольт-фарадных характеристик для исследования профиля распределения свободных носителей по толщине гетерострук-туры;

• метод длинной линии для оценки удельного сопротивления омических контактов.

Для всех перечисленных методик был создан тестовый модуль с общей площадью 6000x6000 мкм, что для образцов с диаметром подложки 2" не является катастрофической потерей полезной площади, к тому же тестовый модуль может быть расположен в любой области подложки, а так же размножен по поверхности, для определения однородности параметров.

Большую площадьТестового модуля занимает датчик Холла, имеющий согласно методу Ван-дер-Пау топологию — «клеверный лист». Сбоку от датчика Холла расположены шесть групп датчиков, общая площадь группы 500x450 мкм. Каждая группа состоит из одного датчика для вольт-

фарадных измерений, одного датчика метода длинной линии, одного датчика для оценки сопротивления межприборкой изоляции (меза), трех тестовых транзистора. Датчик оценки сопротивления межприборной изоляции представляет собой два омических контакта, находящихся друг напротив друга на расстоянии 3 мкм, между контактами вытравливаются активные слои, дальнейшие измерения паразитных токов утечки проводятся путем подачи напряжения на эти контакты. Тестовый транзистор имеет следующие топологические размеры; ширина транзистора — 20 мкм, длина затвора — 1 мкм, расстояние исток-сток - 5 мкм, расстояние затвор-сток — 3 мкм. Такие значения размеров топологии транзистора выбраны исходя из относительной простоты их получения методами оптической фотолитографии.

Во второй и третей частях главы описываются технологии, применяемые для отработки элементов конструкции транзистора, а так же их аппаратное обеспечение. В качестве основного метода создания омических и барьерных контактов выбирается электронно-лучевое напыление металлов на фоторезистивную маску с заранее созданной топологией при помощи оптической литографии. Для проведения процесса фотолитографии использовалась установка MJB-3 фирмы. SUSS. Для обеспечения создания топологических элементов конструкции транзистора и тестового модуля с заданными размерами в качестве маски используется двухслойная композиция фоторезистов с разными чувствительностями к засветке, благодаря этому возможно создание обратного профиля фоторезистивной маски для облегчения операции удаления'фоторезиста — «взрыв».

В качестве метода стимуляции образования омического контакта выбирается взрывное вжигание. На момент начала работ по теме диссертации не существовало лабораторной или промышленной установки термической обработки, обладающей требуемой динамикой и параметрами - 1000° С за 15-20 секуяд. Поэтому макет Установки вжигания был полностью разработан и создан. Для проведения процессов травления межприборной изоляции и нанесения диэлектрика были выбраны методы реактивно-ионного траления и плазмостимулированного осаждения. Плазменные процессы проводились на специально созданном лабораторном оборудовании ЗАО «Светлана-Рост», в ходе выполнения работы оборудование модернизировалось для обеспечения требуемых результатов, '

Третья глава посвящена выбору и отработке конструкции гетерост-руктуры.

В начале проводится математическое моделирование традиционно-используемых одинарных (ОГС) и двойных (ДГС) гетероструктур (Al,Ga)N/GaN и (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N. При анализе использовалось самосогласованное решение уравнений Пуассона и Шредингера. На границе структуры использовались условия, соответствующие контакту Шотгки с высотой потенциального барьера 1.5 В. В глубине структуры использова-

лись условия электронейтральности, учитывающие фоновый уровень ее легирования.

Первоначально анализировались две гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN с легированием (AI,Ga)N и без легирования. Общий вид модельных структур соответствует: GaN(3000 нм, Nd=l xlO16 CM^yAUGa^N (3 нм, N¿=1*1016 CM'VAIxGa^N (17 нм, Nd=l*1019 CM°[Si])/ AUGa^N (5 нм, Nd=lxlOt6 см'3). Расчеты проводились для мольной доли алюминия х=0.15, 0.25,0.35,0.5 и 1.0. Высота барьера Шоттки предполагалась равной 1.5 В и не зависящей от мольной доли алюминия. Из анализа были сделаны следующие выводы.

• Носители локализуются вблизи границы интерфейса (Al,Ga)N/GaN в области узкозонного материала, причем вблизи контакта Шоттки в (Al,Ga)N слое электроны практически отсутствуют, что должно создавать трудности для формирования омических контактов стока и истока.

• Использование легирования в области широкозонного полупроводника - (AI,Ga)N слабо сказывается на поведении уровней размерного квантования в яме, находящихся ниже уровня Ферми. Это отражается на небольшом различие в слоевой концентрации носителей в канале транзистора - в 1.5 раза больше для легированного полупроводника.

• Моделированием ОГС определена мольная доля алюминия в слое AljiGaj.jiN, при которой возможно получение низкого сопротивления омических контактов для стока и истока транзистора - х=0.3 5±5.

• Структура с легированием требует большего напряжения запирания для полного перекрытия канала Транзистора (потенциал на затворе — контакте Шоттки) — примерно 7 В.

Очевидно, что использование легированной ОГС более предпочтительно для мощного полевого транзистора так как возможно уменьшение удельного контактного сопротивления, а также повышение носителей в канале — увеличение плотности тока. Однако, легированная ОГС хуже управляется.

На втором этапе теоретического анализа моделировалась ДГС. Изначально модельная структура бралась следующего вида (ДГС1): Alo.sGao.iN (500 нм, Нг 1*Ю16 см*3)/ GaN (100 нм, Nd=l*10IÉ см-3)/ Alo.3jGao.6sN (25 нм, Nd=lxl016 см-3). Рассчитанное распределение носителей по толщине такой структуры указывает наличие канала для дырок на нижней гетерогранице (AI,Ga)N/GaN. При напряжении смещения менее -2.5 В концентрация электронов канале близка к нулю.

Дальнейшее моделирование было направлено на определение конструкции нижних слоев ДГС для уменьшения влияния паразитного дырочного канала и удержания электронов. Проанализирована гетероструктура со слем, A1N между GaN и нижним (Al,Ga)N (ДГС2): Alo.jGao.iN (500 нм, N¿=1x1016 см'3)/ A1N (25 нм, Nj=lxl0'6 см*3)/ GaN (х км, N¿=1x101* см'3)/ Alo.jiGao.«N (25 нм, N¿-1 х10,е см'3), х=50 и 150 нм. В результате электроны, согласно расчету, остаются в канале до больших значений обратного

смещения. Увеличение толщины GaN благоприятно сказывается на концентрации носителей в канале, однако концентрация дырок в паразитном канале не уменьшается, причем возникает потенциальная яма на переходе Alo.5Gao.5N/AIN, приводящая к возникновению дополнительного электронного канала.

Следующим шагом было введение слоев различного состава и толщины между A1N и GaN для подавления паразитного дырочного канала. Для борьбы с шунтирующими каналами носителей в буферных слоях было предложено отказаться от слоев Al^Ga^N до A1N вставки. Результаты моделирования показали, что наилучшие результаты достигаются при использовании слоя Alo.isGao.gjN между A1N и GaN, в этом случае дырки локализуются только на удаленной гетерогранице AIN/AIo.isGao.sjN прн увеличении концентрации носителей в канале транзистора.

После проведенных модельных расчетов была предложена базовая модель гетероструктуры для мощного полевого транзистора (таблица 1).

Слой Толщина

AbjsGao.ejN 25 нм

GaN 20 нм

AI„Gai.xN,x = 0,1..0,15 300 нм

AIN 10..20 нм

А12ОЗ Подложка 400 мкм

Таблица I. Модель базовой ДГС для мощного полевого транзистора.

Проведенный математический анализ базовой ДГС показал локализацию электронного газа на гетерогранице СаМ/А1о.ьОао.б5Н а дырочного газа на гетерогранице А1№А1&иОао.8)К. Увеличение обратного смещения приводит к полному исчезновению носителей в канале при -5 В, что говорит об управляемости разрабатываемого транзистора. Рассчитанная концентрация носителей в канале составляет 0.6x1013 см , что может быть увеличено за счет легирования верхних слоев.

В качестве основной методики эпитаксиального роста слоев А N выбрана молекулярно пучковая эпитаксия (МПЭ) с инжектором аммиака. Обоснование выбора дано в соответствующей части литобзора. Гетероструктуры выращивались в ЗАО «Светлана-Рост» на специализированной установке МПЭ роста кристаллов А3М - ЭПН-3. Установка обладает увеличенным, по сравнению с оборудованием данного класса, диапазоном изменения параметров процесса таких как: максимальная температура подложки - до 1100° С, соотношение потоков материалов групп П1/У до 1000,

скорости роста эпитаксиальных слоев до 3 мкм/час. В качестве подложек для роста эпитаксиальных слоев был выбран сапфир [0001]. Выбор сапфира обусловлен коммерческой пригодностью данного материала для отработки основных этапов технологии, а так же для создания экспериментальных образцов мощных полевых транзисторов.

Изначально проводилось измерение характеристик гетероструктур с конструкцией согласно Таблице 1 и сравнение с характеристиками ОГС (Al,Ga)N/GaN. Базовая ДГС продемонстрировала значительно меньшую подвижность свободных электронов по сравнению с ОГС - 700-800 cmVb><c и 1000-1500 смг/Вхс соответственно. Концентрации свободных носителей соответствовали расчетным данным и находились на уровне 1.01.2 *1013 см"2 для ДГС с нелегированным слоем верхнего (AI,Ga)N. Измерения профиля распределения свободных носителей по толщине гетерост-руктуры с помощью вольт-фарадных характеристик показали наличие пика концентрации носителей на толщине 25-26 нм, что соответствует расчетным данным глубины залегания квантовой ямы с ДЭГ. Однако измерения ВАХ тестовых транзисторов в сочетании с измерениями паразитных утечек указали на недостаточную изоляцию нижних буферных слоев токи утечки составляют 1-2 мА на 50 В.

В ходе измерений характеристик гетероструктур с различными конструкциями буферных слоев была выбрана ДГС с многослойным буфером, использующим сверхрешетки и градиентные слои. В таблице 2 сведены обобщенные данные по отработке конструкции буфера ДГС.

Был проведен анализ влияния конструкции и уровня легирования верхних слоев ДГС на электрофизические параметры гетероструктуры. На основе результатов верхний слой определен как Alo,»Gao,77N легированный кремнием с объемной концентрацией 5*1018 см"3. Выбор толщин слоев (AIN вставка, спейсер, легированный слой, прикрышка) определен после измерений электрофизических параметров выращенных гетероструктур — A1N(1 нмУ AIW3Gao.77N(20 HM)/Al0>33Gao, t?N<S i>( 100 нм)/ A]0j33Gao,77N(120 нм). .

Для увеличения подвижности в канале транзистора на основе базовой ДГС проводились эксперименты по увеличению толщины слоя GaN. Экспериментально установлен факт незначительного увеличения подвижности носителей1 (до значений 1500 см2/Вс при концентрации 1.5-1.7*1017 см"3) от толщины канала для значений 100-200 нм. Однако, согласно литературным данным, при значительном увеличении толщины канального GaN возможно проявления эффекта коллапса тока даже для ДГС структур. Помимо этого для полного перекрытия канала такой толщины потребуется большее отрицательное смещение. Увеличение подвижности носителей в канале GaN связано с улучшением кристаллической структуры GaN, что подтверждается данными АСМ, Более тонкий GaN не полностью восстановлен после релаксации на решетке (AI,Ga)N, поэтому было выдвинуто

предположение о наличие критической толщины ваИ соответствующей началу релаксации. В результате измерения подвижности и концентрации носителей в канале с помощью метода Ван-дер-Пау установлена экспериментальная зависимость подвижности от толщины канала СаК Из которой можно установить критическую толщину ОаЫ при которой наступает релаксация напряжений в структуре (решетки ваИ на решетке (А1,Оа)Ы). Наименьшие значения подвижности соответствую толщине ваЫ около 20 нм, что, по видимому соответствует полностью отрелаксированному материалу, При значениях толщины канала менее 10 нм подвижность носителей соответствует значениям 1000 см2/В*с при концентрации 1.5-1.7М017 см'3, падение концентрации носителей связано с уменьшением плотности состояний в тонкой квантовой яме. Согласно исследованиям, можно сделать вывод: для создания полевого транзистора на основе ДГС (А1,Оа)№ОаК/(А1,Са^ можно уменьшить толщину канала (ОаЫ) до размеров, соизмеримых с квантовыми - квантовая яма. Это, в свою очередь, должно увеличить управляемость транзистора (увеличит крутизну характеристики) при сохранении плотности тока.

1-й переход Широкозонный материал 2-й переход Канал Параметры ДЭГ (ЗООК): п,*1013,см"2 (ц, смг/Вхс)

Скачок Aio.33Gao.«N Grad SLS 1,5 (630)

Grad Alo.33Gao.67N Grad SLS 1,2 (985)

Grad SLS Alo.33Gao.67N Grad SLS 1,2(1040)

Grad SLS Ato,jGao.sN Grad SLS 1,5(988)

Grad SLS AIo.gGao.2N Grad SLS 1,4(1080)

Grad 33->15 (800Ä) 1,5 (984)

Grad 33-» 15 (40 OÄ) -С о о 1,2(949)

Grad SLS Alo,33Gao.«N Grad 33-^7 (S00Ä) 't ' 1,3(1070)

Grad 33-»7 (400Ä) 1,3 (970)

' - ■ ; - , Grad40->15 (800A) 1,3(959)

Скачок 33 ->0 1,3 (626)

Таблица 2. Сводные результаты по отработке конструкции буферных

слоев ДГС.

Четвертая глава посвящена исследованиям влияния этапов постростовых технологий на приборные параметры мощного полевого транзистора.

На первом этапе отработки постростовых технологий исследовался процесс создания омических контактов к слаболегированным слоям (А1,Са)Ы. Были опробованы системы металлизации, использующие алюминий в качестве контакт-образующего металла.

В работе отражено влияние очистки поверхности {А1,Оа)К перед напылением, сделан вывод, что наиболее повторяемый качественный результат дает последовательность плазмохимического травления поверхности гетероструктуры в кислороде в течении 1 минуты вместе с последующей обработкой поверхности в 10% водном растворе аммиака. После нанесения контакты вжигались при температуре около 900° С.

Основная часть главы посвящена отработки параметров вжигания в сочетании с толщинами и составом слоев металлизации для достижения наилучшего соотношения шероховатости поверхности металлизации и удельного сопротивления контактов после вжигания. После ряда экспериментов приемлемыми были признаны режимы вжигания 800+20° С в течении 60 секунд для пластин диаметром 51 мм. Наиболее устойчивой к параметрам вжигания оказалась система металлов И(3 Он м)/А1( 15 0нм)/№(40нм)/Аи(5 Онм). Полученные результаты сопротивления - 0.3±0.03 Омхмм при шероховатости 500±20 нм.

Важнейший технологический процесс • травление межприборной изоляции (мезы) • осуществлялся в установке УПХТ с использованием методики РИТ (реактивно-ионное травление) в плазме ССЦ. В результате исследования процессов травления был установлен факт увеличения скорости травления широкозонных слоев (А1,Са)№СаЫ при увеличении наводимого смещения на подложке или уменьшении давления в реакторе установки. Резкое увеличение скорости травления до значений 60-80 нм/мин приводило к увеличению шероховатости поверхности травленного (А1,Са)№СаК и растравливанию фоторезистивной маски. На основе результатов сделан вывод о превалирующей роли физического распыления ионами при травлении широкозонных полупроводников (А1,Са)№ОаК методом РИТ. Резкое увеличение шероховатости поверхности плохо согласуется с последующими технологическими операциями по созданию мощного полевого транзистора. Поэтому были проведены эксперименты, в ходе которых установлены режимы плазмохимического травления эпитакси-альных слоев (А1,Са)№ОаЫ: скорость травления - 30±5 нм/мин, шероховатость поверхности - 20±2 нм.

В качестве барьерных контактов использовалась система N1(50нм)/Аи(4ОООнм) с величиной барьера Шоттки около 1.1 эВ.

В заключении главы представлена топология базового транзистора с шириной затвора - 180 мкм, длинной затвора 1 мкм, расстоянием сток-исток - 3 мкм.

В пятой главе приводятся основные результаты измерений приборных характеристик созданных мощных полевых транзисторов.

Измерения квазистатических ВАХ созданных мощных полевых транзисторов производились на лабораторном стенде с использованием характериографа JI2-56 и зондовой установки ЭМ6030. Были измерены транзисторы из различных технологических партий. Частота измеряющих импульсов характериографа JI2-56 равна 100 Гц, что сказывается на саморазогреве транзистора на сапфировой подложке 400 мкм, поэтому измерения открытого транзистора проводились до значений напряжения сток-исток-20±1 В.

В начале главы отмечено влияние пассивации поверхности созданного полевого транзистора. Пассивация проводилась на лабораторном оборудовании ЗАО «Научное и технологическое оборудование»» с использованием технологии плазмостимулированного осаждения SijN^. В ходе сравнения ВАХ транзисторов до и после пассивации установлен факт увеличения тока стока на 10% и исчезновение петлей гистерезиса квазистатических ВАХ мощного транзистора при больших токах стока.

Для измерения квазистатических ВАХ использовалась топология мощного транзистора с длинной затвора 1 мкм и шириной затвора 20 мкм. Измерения ВАХ продемонстрировали следующие результаты:

• токстока. - 1с= 1.0±0.1 А/мм;

• напряжение перекрытия — U,=-7±0.2 В;

• крутизна характеристики — g=200±20 мСм/мм;

• максимальное напряжение , г — UM=40 В;

• напряжение пробоя при напряжении на затворе -5В - Unp=80 В. Типичная квазистатическая ВАХ транзистора представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. ВАХ мощного полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры (Al,GaJN/GaN/(Al,Ga)N

Предложенная и исследованная в настоящей работе ДГС была применена в совместной работе ЗАО «Светлана-Рост» и ФГУП «Исток» по разработке мощного СВЧ транзистора с длинной затвора 0,25 мкм, шириной 480 мкм и рабочей частотой б ГГц. Для создания такого транзистора применялся метод электронной литографии в ФГУП «Исток», Так же при изготовлении чипа транзистора использовалась технология «воздушных мостиков» для электрического соединения нескольких секций транзистора. Итоговые параметры разработанного мощного СВЧ полевого транзистора:

• крутизна характеристики 200мСм/мм;

• плотность тока стока 800 мА/мм;

• полная мощность при работе на сигнале б ГГц 600 мВт;

• усиление 10 дБ;

• удельная мощность 1.25 Вт/мм;

• рабочее напряжение 10 В;

• КПД 25%.

В заключении приведены основные выводы работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана н внедрена конструкция двойной транзисторной гетеро-структуры (А1,Са)№Оа№(А1,Са)М. Установлена возможность уменьшения толщины канала ваЫ до значения 5 нм при сохранении подвижности на уровне 1000 см2/В^с при концентрации 1,0-1,2 х10п см*2. Продемонстрировано снижение паразитных утечек по буферу гетероструктуры при использовании конструкции многослойного буфера с использованием сверхрешеток. Оценены параметры верхних слоев: мольная доля алюминия - х=0.33, концентрация примеси -1.5 *101К см"3,

2. Установлены режимы формирования омических контактов к слаболегированным слоям (А1,Оа)Ы на основе системы металлизации ТОАШУАи. Определено соотношение толщин слоев металлов. Экспериментально установлены температурные и временные режимы температурной обработки омических контактов для достижения наилучшего соотношения низкого омического сопротивления и шероховатости поверхности контакта после вжнгания.

3. Установлен факт исчезновения гистерезиса ветвей статической ВАХ планарного полевого транзистора после нанесения защитного покрытия на основе диэлектрической пленки БВЖ.

4. Разработана и внедрена технология создания мощного полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры (А1,Оа)Ы/ОаН с параметрами: плотность тока 1 А/мм, пробивное напряжение 80 В, крутизна характеристики 200 мС/мм.

Разработана и внедрена технология создания тестового модуля, позволяющего оперативно определить основные приборные характеристики и электрофизические параметры нитридных транзисторных гетероструетур с сохранением большей полезной площади поверхности образца.

Разработана и внедрена конструкция технологических установки взрывного вжигания слоев металлизации. Так же модернизированы установки плазмохимического травления нитридных слоев в плазме CCI4 и плазмохимического осаждения диэлектриков SijN4

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. С.Б. Александров, А.Н. Алексеев, Д.М. Демидов, А.Л. Дудин, Н.И. Кацавец, И.В. Коган, Ю.В, Погорельский, А.Л. Тер-Мартиросян, Э.Г. Соколов, В.П. Чалый, А.П. Шкурко. Мощные низкопороговые лазерные диоды (Х=0.94 мкм) на основе Ino.1Gao.9As/AlGaAs/GaAs гетероструктур, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксни. Письма в журнал технической физики. - 2002. - Т. 28. - Вып. 16.-С. 71-78

2. С.Б. Александров, Д.А. Баранов, А.П. Кайдаш, Д.М. КрасовицкиЙ, М.В. Павленко, С.И. Петров, Ю.В. Погорельский, ILA. Соколов, М.В. Степанов,

B.П. Чалый, HJS. Гладышева, А.А.Дорофеев, Ю.А. Матвеев, A.A. Чернявский. Сверхвысокочастотные транзисторы на основе нитридов III группы. Физика и техника полупроводников. -2004. - Т. 38. - Вып. 10.-С. 1275-1279

3. А.Н. Алексеев, С.Б. Александров, А.Э. Бырназ, Л.Э. Великов-ский, И.Э. Великовский, Д.М. КрасовицкиЙ, М.В. Павленко,

C.И. Петров, Ю.В. Погорельский, ИЛ. Соколов, М.А. Соколов, М.В, Степанов, А.Г. Ткаченко, А.П. Шкурко, В.П. Чалый. Многослойные гетероструктуры AlN/(Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N для мощных полевых транзисторов, полученные аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксией. Письма в журнал технической физики. - 2005. - Т .31, - Вып. 20, - С. 19-27

4. А.Н. Алексеев, С.Б. Александров, А.Э. Бырназ, Л.Э. Великовский, И.Э. Великовский, A.B. Веретёха, Д.М. КрасовицкиЙ, М.В. Павленко, С.И. Петров, М.Ю. Погорельский, Ю.В. Погорельский, И.А. Соколов, М.А. Соколов, М.В. Степанов, А.Г. Ткаченко, А.П. Шкурко, В.П. Чалый. Многослойные гетероструктуры AlN/(Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N с квантовыми ямами для мощных полевых транзисторов, полученные аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксией. Письма

в журнал технической физики, - 2006. -Т. 32, - Вып. 22, -С. 614.

5, С.Б. Александров, А.Н. Алексеев, А.Э. Бырназ, Л.Э. Великов-ский, И.Э. Великовский, A.B. Веретёха, Д.М. Красовицкий, М.В, Павленко, С.И. Петров, М.Ю. Погорельский, Ю.В. Погорельский, И.А. Соколов, М.А. Соколов, М.В. Степанов, А.Г. Ткаченко, А.П. Шкурко, В.П. Чалый. Многослойные AlN/(Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N гетероструктуры с каналом на основе квантовой ямы для мощных полевых транзисторов. Наноструктуры: Физика и Технология, - 2006, - С, 246.

Подписано в печать J5.ll.2006. Формат 60*84/16. Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ЗЛО «КопиСервис». Печать ризографическая. Заказ № 1/1511. Пл. 1.0. Уч.-юд. л. 1.0. Тираж 100 экз.

ЗАО «КопиСервис» Адрес юр.: 194017, Санкт-Петербург, Скобелевский пр., д. 16. Адрес факт,: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, д. 3, тел,: (812)327 5098

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Введение

1.2. Особенности конструкции гетероструктур для мощных полевых транзисторов на основе твердых растворов Al-Ga-N

1.2.1. Катастрофическое уменьшение тока стока мощных полевых ^ транзисторов на основе гетероперехода (Al,Ga)N/GaN

1.2.2. Транзисторные гетероструктуры с электронным ограничением

2.1.2. Основные методы измерения параметров транзисторной гетероструктуры и элементов транзисторной топологии, 72 использованные в тестовом модуле

2.1.2.1. Метод Ван-дер-Пау для определения параметров ^ носителей в тонких эпитаксиальных слоях

2.1.2.2. Вольт-фарадные измерения для определения профиля

77 свободных носителей транзисторной гетероструктуры

2.1.2.3. Метод «длинной линии» для определения удельного ^ сопротивления омических контактов

2.1.2.4. Тестовый транзистор для оценки удельных приборных параметров гетероструктуры

2.1.2.5. Прочие элементы тестового модуля для отработки и ^ проведения технологических процессов

2.1.2.6. Сводная топология тестового модуля 90

2.2. Взрывная литография для создания омических и барьерных контаетов к транзисторной гетероструктуре

2.3. Описание технологических установок для полпого цикла технологических процессов создания мощного полевого транзистора на 96 основе гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN

2.3.1. Установка для электронно-лучевого напыления материалов 96

2.3.2. Установка вжигания омических контактов 99

2.3.3. Установка плазмохимического травления 102

2.3.4. Другие технологические установки полного цикла 105 Глава 3. Гетероструктура на основе гетероперехода (AI,Ga)N/GaN для мощного полевого транзистора.

3.1. Теоретическая оценка конструкции гетероструктуры 107

3.1.1. Введение 107

3.1.2. Одинарные гетероструктуры (ОГС) 108

3.1.2.1. (Al,Ga)N/GaN структура с легированным (Al, Ga)N слоем 108

3.1.3.2. (Al/Ga)N/GaN структура с нелегированным (Al,Ga)N ^ слоем

3.1.3. Двойная гетероструктура (ДГС) 112

3.1.3.1. Стандартная ДГС 112

3.1.3.1. Двойная гетероструктура с AIN вставкой 115

3.1.3.2. Двойная гетероструктура с градиентным (Al,Ga)N

118 лосем и AIN вставкой

3.1.4. Улучшенная транзисторная ДГС 121

3.1.5. Выводы по этапу моделирования зонных диаграмм 122

3.2. Исследование влияния параметров слоев на хараетеристики двойной гетероструктуры.

3.3. Исследование приборных характеристик транзисторной гетероструюуры

Глава 4. Технологические этапы создания топологии мощного полевого

147 транзистора на основе гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN

4.1. Исследование процесса формирования омических контактов стока и истока

4.2. Исследование плазмохимическнх процессов 152

4.3. Сводный маршрут изготовления элементов топологии полевого

155 транзистора

Глава 5. Мощный полевой транзистора на основе ДГС

156

Alo.,Ga0.9/GaN/Aloj3Gao.67N

5.1. Мощные транзисторы и их применение 156

5.2. Основные принципы разработки мощных СВЧ усилителей на транзисторах

5.3. Выбор конструкции тестового мощного транзистора для извлечения его

164 удельных параметров.

5.4. Технология изготовления транзистора для извлечения его удельных

168 параметров

5.5. Удельные параметры мощного полевого транзистора 169

Заключение 171

Список цитируемой литературы 172

Работы, вошедшие в диссертацию 184

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Исследования широкозонных полупроводниковых материалов (Al-Ga-In-N, SiC, GaP, алмаз и т.п.) за последние пятнадцать лет достигли значительных результатов, уровень которых соответствует началу разработок технологий серийного производства мощных приборов микро- и наноэлектроники с использованием этих соединений. Применение широкозонных материалов в качестве активной среды полупроводникового прибора делает возможным использовать такой элемент в экстремальных, по сравнению с приборами на кремнии (Si) или арсениде галлия (GaAs), режимах и условиях (высокие напряжения, повышенные температуры и т.д.). Это особенно важно в связи с растущими потребностями миниатюризации электронных устройств, например, использование мощных полевых транзисторов в усилительных каскадах передающих СВЧ-систем может стать альтернативой вакуумным лампам, которые до сих пор применяются в радиопередающих устройствах военного и гражданского назначения.

Технология широкозонных нитридов галлия и алюминия (GaN и A1N) в настоящее время является одной из самых интенсивно разрабатываемых в области электронной техники экстремального и военного применения. Прогнозы развития нитридных технологий показывают, что наиболее перспективными для изготовления мощных приборов микро- и наноэлектроники являются гетероструюуры (Al,Ga)N/GaN. Электрофизические параметры подобных систем позволяют создавать приборы с удельной электрической мощностью более 10 Вт/мм, что значительно превышает предельные параметры устройств на основе гетероперехода (Al,Ga)As/GaAs.

По сравнению с маломощными приборами оптической микроэлектроники на основе твердых растворов Al-Ga-In-N, промышленная технология которых уже широко реализована, технологии мощных приборов, таких как мощные полевые транзисторы на основе гетероперехода (Al,Ga)N/GaN, к настоящему времени являются лабораторными или мелкосерийными. Это связано с тем, что технология мощных полевых транзисторов на основе A3N имеет ряд существенных проблем, включающих как сложности с получением материала с заданными свойствами, так и проблемы с конструированием самого прибора. Проблемы первой группы обусловлены особенностями кристаллической решетки A3N и отсутствием массивных монокристаллов нитридных соединений, что неизбежно приводит к трудностям эпитаксиального роста активных слоев A3N. Широкозонность материала является причиной второй группы проблем технологии мощных приборов на основе А N. К этим проблемам относятся инертность материала к жидким травителям и трудности в создании омических контактов с низким значением удельного сопротивления.

В настоящей работе, посвященной исследованию возможных путей решения ряда актуальных проблем технологии полупроводниковых материалов системы твердых растворов Al-Ga-N, приведен анализ основных этапов создания мощного полевого транзистора. Разработанные элементы маршрута позволяют создавать прибор с плотностью тока более 1 А/мм и пробивным напряжением более 60 В и могут быть использованы по отдельности при создании других мощных приборов на основе рассматриваемых материалов. Поэтому полученные результаты могут представлять общий интерес для физики и техники полупроводников.

Целю работы является исследование электрофизических и приборных характеристик одинарных (Al,Ga)N/GaN и двойных (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N гетероструктур и разработка основных этапов технологии создания мощного полевого транзистора

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

• исследование взаимовлияния слоев эпитаксиалыюй структуры на электрофизические параметры и стабильность приборных характеристик, определение базовой конструкции гетероструктуры с электрофизическими параметрами, пригодными для создания мощного полевого транзистора;

• исследование влияния основных этапов планарной технологии создания мощного полевого транзистора на его приборные характеристики;

• выбор материалов и их композиций для формирования омических и выпрямляющих контактов;

• выбор технологии травления межприборной изоляции гетероструктур (Al,Ga)N/GaN;

• создание методики оценки приборных и электрофизических параметров гетероструктур, а также влияния этапов постростовой обработки транзисторных нитридных гетероструктур;

• разработка конструкции, изготовление и испытание мощного полевого транзистора на основе гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN.

Научная новизна представляемых в работе результатов заключается в следующем:

1. Теоретически промоделирована и экспериментально исследована конструкция двойной гетероструктуры AlxGai xN/GaN/AlyGa|.yN для мощного полевого транзистора. Определено, что при х = 0.30-0.35 и у = 0.10-0.15 свободные электроны полностью локализованы в слое GaN. Подобная конструкция гетероструктуры обеспечивает устойчивую управляемость каналом полевого транзистора.

2. Экспериментально получена зависимость подвижности свободных электронов в слое GaN двойной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N от толщины слоя. На основе полученной зависимости сделан вывод о возможности изготовления мощного полевого транзистора со сверхтонким каналом - 5 нм, что позволит улучшить управляемость каналом и дополнительно усилить электронное ограничение при сохранении подвижности и концентрации носителей, соответствующих требуемым плотностям тока мощного полевого транзистора.

3. Обнаружено увеличение пробивного напряжения между соседними транзисторами до 150 В и практически полное исчезновение паразитных токов утечки между стоком и истоком полевого транзистора в режиме отсечки при использовании двойной гетероструктуры AlxGai. xN/GaN/AlyGa,.yN (х = 0.30-0.35 и у = 0.10-0.15), выращенной с использованием в конструкции буфера сверхрешеток, а так же градиента по составу в нижнем (Al,Ga)N. Этот факт делает подобные двойные гетероструктуры более предпочтительными, чем традиционные гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN, для создания мощных полевых транзисторов.

4. В результате систематических исследований влияния параметров технологических этапов на свойства контактных систем к слоям нелегированного (Al,Ga)N предложен и технически реализован вариант нанесения/обработки омического контакта, обладающего приемлемым соотношением контактного сопротивления и шероховатости поверхности (0.3 Ом*мм для легированного (Al,Ga)N, шероховатость не более 800 А).

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Традиционно используемые для создания мощных полевых транзисторов одинарные гетероструктура (Al,Ga)N/GaN наряду с лучшими электрофизическими параметрами обладают существенным недостатком - отсутствием ограничения свободных электронов со стороны буферных слоев. Это приводит к захвату части электронов из канала мощного полевого транзистора на ловушках буферного слоя. Двойная гетероструктура AlxGai.xN/GaN/AlyGai.yN (х = 0.30-0.35 и у = 0.10-0.15) обеспечивает надежное ограничение электронов канала транзистора и необходимые для создания мощного полевого транзистора электрофизические параметры: подвижность - Ю00-1400СМ2/В'С, концентрация носителей в канале 1.2-2* 10 см".

2. Зависимость подвижности свободных электронов в слое GaN двойной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N от толщины слоя имеет минимум при толщине канала 20±5 нм, что объясняется релаксацией GaN на решетке (Al,Ga)N.

3. Использование в конструкции гетероструктуры многослойных буферных слоев со сверхрешетками, а так же градиента по составу в нижнем (Al,Ga)N, позволяет значительно (вплоть до исчезновения) снизить паразитные токи утечки между стоком и истоком полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры AlxGai.xN/GaN/AlyGai.yN (х = 0.30-0.35 и у = 0.10-0.15), выращенной методом аммиачной МПЭ на подложке сапфира [0001]. Это позволяет уменьшить глубину травления межприборной изоляции соседних транзисторов до значения 0.18-0.20 мкм при толщине слоя GaN 0.1 мкм.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработана конструкция двойной гетероструктуры AlxGai. xN/GaN/AlyGa,.yN (Х=0.10-0.15 и Y=0.30-0.35), позволяющая создать мощный полевой транзистор

2. Разработана и технически реализована конструкция мощного полевого транзистора на основе ДГС (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N со следующими характеристиками: ток стока 400 мА, пробивное напряжение исток/сток 80 В, крутизна ВАХ 200 мСм/мм при длине затвора 0.3 мкм и ширине затвора 480 мкм.

3. Разработана технология формирования многослойных систем контактной металлизации к нелегированным слоям нитрида галлия, обладающих приемлемым соотношением контактное сопротивление/шероховатость поверхности.

4. Проведена модернизация комплекса технологического оборудования, позволяющего провести необходимые операции для создания мощного полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N

5. Разработана и технически реализована конструкция тестового модуля для измерения основных электрофизических (подвижность носителей, концентрация и профиль концентрации носителей) и приборных характеристик (плотность тока, пробойное напряжение, токи утечки) транзисторных гетерострукгур

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работыдокладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и школах:

1. Третьей Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия- структуры и приборы" (Москва, 2004)

2. Четвертой Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия- структуры и приборы" (Санкт-Петербург, 2005)

3. 14-м международном симпозиуме "Nanostructures: physics and technology" (Санкт-Петербург, 2006)

4. Ежегодных школах студентов и молодых специалистов СПбГЭТУ (ЛЭТИ) в 2001-2004 годах

5. ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (2005-2006гг.).

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается:

• самим фактом реализации мощного полевого транзистора, по своим характеристикам, не уступающего лучшим мировым аналогам;

• использованием современных методик анализа и новейших образцов технологического оборудования;

• соответствием результатов анализа данных, полученных в работе, с имеющимися в литературе (когда такое сравнение возможно);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей. Список работ приведен в конце диссератции.

3.1.5. Выводы по этапу моделирования зонных диаграм.

Моделирование простых гетероструктур подтвердило возможность отсутствие управляемости носителями в канале из-за выброса в буферные слои.

В двойных гетероструктурах активные слои находятся в сжатом состоянии, что препятствует релаксации в них напряжений путем образования трещин. С другой стороны, это приводит к уменьшению поляризационных зарядов на интерфейсах и, как следствие, к уменьшению слоевой концентрации носителей из-за действия спонтанной поляризации и пьезоэффекта в противоположных направлениях. Следует отметить, что релаксация напряжений на границе буферного слоя с высоким составом и активной части НЕМТ структуры представляется полезной для увеличения слоевой концентрации электронов.

В целом, в двойных гетероструктурах удается получить слоевые концентрации на

13 2 уровне —1x10 см", что по литературным данным считается на сегодняшний день оптимальной величиной для получения максимальной подвижности электронов ~1 ООО-1500 см2/В-с при 300 К (см. Литобзор). В то же время, использование (Al,Ga)N буферных слоев позволяет избавиться от токового коллапса на высоких частотах, связанного с захватом электронов на ловушках в GaN активном слое вдали от (Al,Ga)N/GaN интерфейса.

Параметрами, наиболее сильно влияющими на зонную диаграмму намеренно нелегированной структуры и слоевую концентрацию электронов, являются (а) толщина GaN активного слоя и (б) толщина и профиль состава верхнего (Al,Ga)N слоя. Именно эти параметры совместно с профилем легирования и должны окончательно оптимизироваться после выбора определенной конструкции прибора. f 5 b о

О 4

DHS with graded Mfiaji x = 0.1-> 0.0 M о 3,5 О x w 3,0 с о

4—"

05

E 2,5

Ф о с о

2 2,0

Ф ф w ф 1,5 о -5 X ' J 1 1 1 DHSvwth graded AlxGaixN 1 ■ / у-/ х=0.1->0.0

- х - 0.3 -> 0.0 А

- х = 0.5->0.0 /f i . 1 , 1 |

-1 0

А -3 -2 Bias(V)

Рисунок 3.1.8. Слоевые концентрации для ДГС с различными вариантами градиента состава в (AI.Ga)N слое. Слоевая концентрация показана в отдельности лля каждого из электронных пиков и полная для дырок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана и внедрена конструкция двойной транзисторной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N. Установлена возможность уменьшения толщины канала GaN до значения 5 им при сохранении подвижности па уровне 1000 у 1Я 9 см/Вс при концентрации 1,0-1,2 *10 см". Продемонстрировано снижение паразитных утечек по буферу гетероструктуры при использовании конструкции многослойного буфера с использованием сверхрешеток. Оценены параметры верхних слоев: мольная доля алюминия - х=33%, концентрация примеси -1.5 х10|8см"3.

2. Установлены режимы формирования омических контактов к слаболегированным слоям (Al,Ga)N на основе системы металлизации Ti/Al/Ni/Au. Определено соотношение толщин слоев металлов. Экспериментально установлены температурные и временные режимы температурной обработки омических контактов для достижения наилучшего соотношения низкого омического сопротивления и шероховатости поверхности контакта после вжигания.

3. Установлен факт исчезновения гистерезиса ветвей статической ВАХ планарного полевого транзистора после нанесения защитного покрытия на основе диэлектрической пленки Si3N4.

4. Разработана и внедрена технология создания мощного полевого транзистора на основе двойной гетероструктуры (Al,Ga)N/GaN с параметрами: плотность тока 1 А/мм, пробивное напряжение 80 В, крутизна характеристики 200 мС/мм.

5. Разработана и внедрена технология создания тестового модуля, позволяющего оперативно определить основные приборные характеристики и электрофизические параметры нитридных транзисторных гетероструктур с сохранением большей полезной площади поверхности образца.

6. Разработана и внедрена конструкция технологических установки взрывного вжигания слоев металлизации. Так же модернизированы установки плазмохимического травления нитридных слоев в плазме СС14 и плазмохимического осаждения диэлектриков Si3N4

1. A. Y. Cho, Film deposition by molecular beam techniques. //J. Vac. Sci. Technol., 1971, V. 8, p. 31.

2. H. M. Manasevit, Single crystal GaAs on insulating substrates. //Appl. Phys. Lett., 1968, V. 12, p. 156.

3. W. Shokley, Circuit element utilizing semiconductive material. //US Patent 2569347, 1951, September 25.

4. L. Esaki, R. Tsu, Superlattice and negative conductivity in semiconductors. //Internal Report RC 2418, IBM Research, 1969, March 26.

5. Dingle R., Stormer H. L., Appl. Phys. Lett., 37, 805 (1978)

6. T. Mimura, S. Hiyamizu, A new field effect transistor with selectively doped GaAs/n-AlGaAs heterojunctions. //Jpn. Appl. Phys., 1980, V. 19, L225-L227.

7. M. A. Khan et al., High electron mobility GaN/AlxGai.xN heterostructures grown by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition. //Appl. Phys. Lett, 1991, V. 58, pp. 2408-2410.

8. M. A. Khan et al., AlGaN/GaN HEMT by MOCVD on sapphire. //Appl. Phys. Lett., 1994, V. 65, pp. 1121-1123.

9. S. Karmalkar and U. K. Mishra, Very High Voltage ALGaN/GaN High Electron Mobility Transistors Using a Field Plate Deposited on a Stepped Insulator. //Solid-State Electron, 2001, V. 45, pp. 1645-1652.

10. G. Simin, M. A. Khan, M. S. Shur and R. Gaska, Insulated Gate III—N Heterostructure Field—Effect Transistors. //International Journal of High Speed Electronics and Systems, 2004, V. 14, No. 1, pp. 197—224.

11. Y. E. Wu et al., GaN-based FET's for microwave amplification. //IEEE Transactions on Electron Devices, 1999, V. E82-C, pp. 1022-1024.

12. С. Nguyen et al., Drain current compression in GaN MODFET's under large-signal modulation at microwave frequencies. //IEEE Electron Device Letters, 1999, V. 35, pp. 1380-1382.

13. L. F. Eastman, Results, potential and chalnges of high power GaN-based transistors. //Phys. Stat. Sol. (a), 1999, V. 176, pp. 175-178.

14. R. Gaska, A. Osinsky, J. W. Yang and M. S. Shur, Self-Heting in High-Power AlGaN-GaN HFET's. //IEEE Electron Device Letters, 1998, V. 19, p. 89.

15. A. J. Valois, M. S. Shur, Temperature dependence of the I-V characteristics of modulation doped FETs. Hi. Vac. Sci. Technol. B, 1983, V. 1(2), pp. 190-195.

16. V. Ramakrishna, Q. Z. Naiqain, The Impact of Surface States on the DC and RF Characteristics of AlGaN/GaN HFETs. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, V. 48, No 3.

17. J. P. Ibbetson et al, Polarization effects, surface states and the source of electrons in AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors. //Appl. Phys. Lett, 2000, V. 77, pp. 250-252.

18. R. Vetury et al, Direct measurement of gate depletion in high breakdown (405V) AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors. //IEDM Tech. Dig., 1998, V. 98, pp. 55-58.

19. T. Kikkawa, M. Nagahara et al., Surface charge controlled AlGaN/GaN Power HFET without current collapse and Gm dispersion. //IEDM Tech. Dig., 2001, pp. 25.4.125.4.4.

20. J. A. Mittereder, S. C. Binari et al, Current collapse induced in AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors by bias stress. //Appl. Phys. Lett, 2003, V. 83, No. 8, p. 25.

21. W. Lanford, V. Kumar, AlGaN/InGaN HEMTs for RF current collapse suppression. //IEEE Electron Device Letters 2004, V. 40, No. 12.

22. J. Deng, R. Gaska, M. S. Shur, M. A. Khan, J. W. Yang, Negative Differential Conductivity in AlGaN/GaN HEMTs: Real Space Charge Transfer from 2D to 3D GaN States. //MIJ-NSR, V. 5S1.

23. F. Stern, S. D. Sarma, Electron energy levels in GaAs/Gai.xAlxAs heterojunctios. //Physical Review B, 1984, V. 30, p. 840.

24. S. Sen, M. K. Pandey, S. Haldar, R. S. Gupta, Temperature and aluminium composition dependent sheet carrier concentration at AlGaAs/GaAs interface. //Appl. Phys. Lett, 2000, V.33,p. 18.

25. Y. H. Byun, K. Lee, M. Shur, Unified charge control model and subthreshold current in heterostructure Field Effect Transistors. //IEEE Electron Device Letters, 1990, V. II, p. 50.

26. S. Karmalkar, G. Ramesh, A simple yet comprehensive unified physical model of the 2D electron gas in delta-doped and uniformly. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2000, V. 47, p. II.

27. P. M. Luki, Approximate Model of Quantum Effects in HEMT Structures. //Bulletin Vin a Institute of Nuclear Sciences, 2003, V. 8, p. 70.

28. S. R. Lee, A. F. Wright, M. H. Crawford, G. A. Petersen, J. Han and R. M. Biefeld, The band-gap bowing of AlxGa, XN alloys. //Appl. Phys. Lett., 1999, V. 74, pp. 33443346.

29. F. Sacconi, A. Di Carlo, P. Lugli and H. Morko?, Spontaneous and Piezoelectric Polarization Effects on the Output Characteristics of AlGaN/GaN Heterojunction Modulation Doped FETs. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, V. 48, No. 3.

30. E. T. Yua, G. J. Sullivan, P. M. Asbeck, Measurement of piezoelectrically induced charge in GaN/AlGaN heterostructure field-effect transistors. //Appl. Phys. Lett., 1997, V. 71, pp. 2794-2796.

31. Kurosawa Т., Proceeding of the International Conference on the Physics of semiconductors. //J. Phys. Soc. Jpn. Suppl., 1966, V. 21, p. 424.

32. Mishra U.K., VenturyR., "AlGaN-GaN HEMTs and HBTs for microwave power"// 58 IEEE Device Research Conference, June 2000. pp. 35-36

33. Ю. Пожела. Физика быстродействующих транзисторов. //Вильнюс: Мокслаб, 1989.

34. A. Link, О. Ambacher, Scattering mechanisms and higher subbands of 2DEG confined in GaN.// In Annual Report of Munich Technical University, 2001

35. H. Xing, S. Keller et al., Gallium nitride based transistors. //J. phys., 2001, V. 13, pp. 7139-7157.

36. M. S. Shur and R. Davis, GaN-based Materials and Devices: Growth, Fabrication, Characterization and Performance,// World Scientific, ISBN 981-238-844-3 (2004)

37. N. Maeda, T. Saitoh, K. Tsubaki, T. Nishida and N. Kobayashi, Two-Dimensional Electron Gas Transport Properties in AlGaN/(In)GaN/AlGaN Double-Heterostructure Field Effect Transistors. //NTT Basic Research Labortories, 1999.

38. O. Ambacher, Growth and applications of Group IH-nitrides. //Appl. Phys. Lett., 1998, V.31,pp. 2653-2710.

39. S. N. Mohammad, H. Morkoc, Progress and prospects of group-Ill nitride semiconductors. //Prog. Quant. Electr., 1996, V. 20, No. 5/6, pp. 361-525.

40. K. Matocha, T. P. Chow and R. J. Gutmann, Positive Flat band Voltage Shift in MOS Capacitors on n-Type GaN. //IEEE Electron Device Letters, 2002, V. 23, No. 2.

41. M. J. Murphya, В. E. Foutza, K. Chua et al., Normal and inverted AlGaN/GaN based piezoelectric field effect transistors grown by plasma induced molecular beam epitaxy. //MRS Internet J. Nitride Semicond, 1999, Res. 4S1, G8.4.

42. M. Stutzmann, O. Ambacher et al., Playing with Polarity. //Phys. Stat. Sol. (b), 2001, V. 228, No. 2, pp. 505-512.

43. H. Morkoc, R. Cingolani, Polarization effects in nitride semiconductors and device structures. //Naval Research Review, 1999, V. 51, p. 26.

44. S. N. Mohammad, H. Morkoc, Progress and prospects of group-Ill nitride semiconductors. //Prog. Quant. Electr., 1996, V. 20, No. 5/6, p. 361-525.

45. Т.Ю. Чемекова, O.B. Авдеев, И.С. бараш, Выращивание объемных кристаллов нитрида алюминия (A1N).// 4-ая Всероссийская конференция «Нитриды галлия, индии и алюминия структуры и приборы», 3-5 июля, 2005 г

46. P. Javorka, A. Alam, et al., AlGaN/GaN HEMTs on (111) Silicon Substrates. //IEEE Electron Device Letters, 2002, V. 23, No. 1.

47. A. Minko, V. Hoel, et al., AlGaN-GaN HEMTs on Si With Power Density Performance of 1. 9 W/mm at 10 GHz. //IEEE Electron Device Letters, 2004, V. 25, No. 7.

48. Umesh K. Mishra, S. P. DenBaars et al., Comparison of AlGaN/GaN HEMTs Grown on Sapphire and Silicon Carbide.// ECE and Materials Department,UCSB, Santa Barbara, CA. 93106 USA

49. Коруоташвили Г. А., Пихтин A. H., Пичугин И. Г., Царегородцев А. М. Край собственного поглощения и катодолюминесценция нелегированных эпитаксиальных слоев AlxGai.xN. //ФТП, 1984, т. 18, в. 8,1462-1466.

50. J. W. Johnson, E. L. Piner, A. Vescan, R. Therrien, P. Rajagopal, J. C. Roberts, J. D. Brown, S. Singhal K. J. Linthicum,12 W/mm AlGaN-GaN HFETs on Silicon Substrates. //IEEE Electron Device Letters, 2004, V. 25, No. 7, pp. 459-461.

51. Wu Lu, J. Yang, M. A. Khan, I. Adesida, AlGaN/GaN HEMTs on SiC with over 100 GHz fT and Low Microwave Noise. //IEEE Transactions on Electron Device, 2001, V. 48, No. 3, pp. 581-590.

52. Shuo Jia, Yilmaz Dikme, Deliang Wang, Kevin J. Chen, , Kei May Lau, Michael Heuken, AlGaN-GaN HEMTs on Patterned Silicon (111) Substrate. //IEEE Electron Device Letters, 2005, V. 26, No. 3, pp. 130-132.

53. P. Boguslawski, E. L. Briggs, J. Bernholc , Native defects in gallium nitride. //Phys. Rev. (b), 1995, V.51,p. 17256.

54. D. Jena, A. C. Gossard, and U. K. Mishra, Dislocation scattering in a two-dimensional electron gas.//Applied Physics Letters, vol. 76, no. 13, pp.1707-1709, Mar. 2000.

55. G. W. Wicks,a! M. W. Koch, J. R. Pedrazzani, Studies of ammonia dissociation during the gas source molecular-beam epitaxial growth of III nitrides. Hi. Vac. Sci. Technol. B, 2005, V. 23, No. 3, pp. 1186-1189.

56. N. Newman, The energetics of the GaN MBE reaction: a case study of meta-stable growth. Hi. Crystal Growth, 1997, V. 178, pp 102-112

57. D. D. Koleske, A. E. Wickenden, R. L, Henry, Growth model for GaN with comparison to structural, optical and electrical properties. //Appl. Phys. Lett., 1998, V. 48, No. 4, pp. 1998-2009.

58. P. Smorchkova, C. R. Elsass, J. P. Ibbetson et al., Polarisation-induced charge and electron mobility in AlGaN/GaN heterostructures grown by plasma-assisted molecular beam Epitaxy. // Appl. Phys. Lett., 1999, V. 86, No. 8, pp. 4520-4526.

59. L. J. Schowalterl, G. A. Slackl, J. B. Whitlockl, K. Morganl, S. B. Schujmanl, B. Raghothamachar, M. Dudley, K. R. Evans, Fabrication of native, single-crystal A1N substrates. //Phys. Stat. Sol. (c), 2003, V. 1-4.

60. I. Akasaki, H. Amano, Ciystal Growth and Conductivity Control of Group III Nitride Semiconductors and Their Application to Short Wavelength Light Emitter. //Japannese Journal of Applied Physics, 1997, V. 36, No. 9A, pp. 5393-5408.

61. H. Z. Xu, K. Takahashi, С. X. Wang, Z. G. Wang, Y. Okada, M. Kawabe, I. Harrison,

62. С. T. Foxon, Effect of in situ thermal treatment during growth on crystal quality of GaN epilayer grown on sapphire substrate by MOVPE. //Journal of Crystal Growth, 2001, V. 222, p. 110-117.

63. H. Tang, J. B. Webb, Growth of high mobility GaN by ammonia-molecular beam epitaxy. //Appl. Phys. Lett., 1999, V. 74, No. 16, pp. 2373-2374.

64. I. Akaksaki, H. Amani, Crystal growth of column-Ill nitride semiconductor and their electrical and optical properties. //J. Cryst. Growth, 1996, V. 163, pp. 86-92

65. Т.Н. Chen, M.S. Shur, DOMES-GaAs 1С simulator. // Proceedings of IEEE Biennial Conference on High Speed Devices, Cornell University, 1983, pp. 327-337

66. P. W. Chey, C. Huang, Quarter micron low noise GaAs FETs. //IEEE Electron Devices, 1982, EDL-31,No. 2, pp. 401-403.

67. R. Chu, Y. Zhou, J. Liu, D. Wang, K. J. Chen, К. M. Lau, AlGaN-GaN Double-Channel HEMTs. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2005, V. 52, No. 4, pp. 438-446.

68. N. G. Weimann, M. J. Manfra, and T. Wachtler, Unpassivated AlGaN-GaN HEMTs With Minimal RF Dispersion Grown by Plasma-Assisted MBE on Semi-Insulating 6H-SiC Substrates. // IEEE Transactions on Electron Devices, 2003, V. 24, No. 2, pp. 57-59.

69. Y.-F. Wu, D. Kapolnek, J. P. Ibbetson, P. Parikh, B. P. Keller and U. K. Mishra, Very-High Power Density AlGaN/GaN HEMTs. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, V. 48, No. 3, pp. 586-590.

70. L. F. Eastman, V. Tilak, J. Smart, В. M. Green, E. M. Chumbes, R. Dimitrov, H. Kim, O. S. Ambacher, N. Weimann, T. Prunty, M. Murphy, W. J. Schaff, J. R. Shealy,

71. Undoped AlGaN/GaN HEMTs for Microwave Power Amplification. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, V. 48, No. 3, pp. 479-485.

72. A. C. Schmitz, A. T. Ping, M. Khan, Q. Chen , Metal Contactes to n-Type GaN. //J. of electronic materials, 1998, V. 27, No 4, pp. 255-260.

73. K. Hiramatsu, S. Itoh, H. Amano, Akasaki , Growth Mechanism of GaN Grown on Sapphire with AIN Buffer Layer by MOVPE. //J. Cryst. Growth, 1991, V. 115, p. 628.

74. J. I. Pankove, H. Schade, Photoemission from GaN. //Appl. Phys. Lett., 1971, V. 25, p. 53.

75. B. P. Luther, S. E. Mohney et al., Investigation of the mechanism for Ohmic contact formation in Al and Ti/Al contacts to n-type GaN. //Appl. Phys. Lett, 1997, V. 70, pp. 57-59.

76. S. P. Kowalczyk, D. L. Miller, J. R. Waldrop, P. G. Newman, and R. W. Grant, Protection of molecular beam epitaxy grown AlxGai-xAs epilayers during ambient transfer.// J. Vac. Sci. Technol, vol. 19, no. 2, pp. 255 6, 1981.

77. A. Durbha, S. J. Pearton, C. R. Abernaty, J. W. Lee, P. H. Holloway, Microstructural Stability of Ohmic Contacts to InxGa,.xN. //J. Vac. Sci. Tech B, 1996, V. 14, pp. 25822586.

78. P. J. Tasker, B. Hughes, Importance of source and drain resistance to the maximum ft of millimeter-wave MODFET's. //IEEE Electron Device Letters, 1989, V. 10, No. 7, pp. 291-293.

79. T. Naono, J Okabayashi, S Toyoda, Photoemission study on interfacial reaction of Ti/n-GaN. //Surface and Interface, 2002, S2-002, p. 57.

80. Z. Fan, S. N. Mohammad, W. Kim, E. A. E. Botchkarev, Very low resistance multilayer Ohmic contact to n-GaN. //Appl. Phys. Lett., 1996, V. 68, No. 12, pp. 16721674.

81. Ruvimov et al., Microstructure of Ti/Al and Ti/Al/Ni/Au ohmic contacts for n-GaN. //Applied Physics Letters,1996, V. 69, No. 11, pp. 1556-1558.

82. B. Jacobs, M. Kramer, Bram van Straaten, Metal-Semiconductor Contacts and CPW MMIC.//Issues for AlGaN/GaN FETs, G13. 9. 1-6

83. A. T. Fiory, Methods in Microelectronics for Rapid Thermal Annealing of Implanted Dopants, 11th Workshop on Crystalline Silicon Solar Cell Materials and Processes, Edited by B. L. Sopori, NREL/BK-520-30838, 2001.

84. C.-F. Zhu, W.-K. Fong, B.-H. Leung, C.-C. Cheng and C. Surya, Effects of Rapid Thermal Annealing on the Structural Properties of GaN Thin Filmsn. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, V. 48, No. 6, pp. 1225-1230.

85. К. H. Kim, С. M. Jeon, S. H. Oh, J.-L. Lee and C. G. Park, Investigation of Ta/Ti/Al/Ni/Au ohmic contact to AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistor. //J. Vac. Sci. Technol. B, 2005, V. 23, No. 1, pp. 322-326.

86. F. M. Mohammed and L. Wang, D. Selvanathan, H. Hu and I. Adesidaa, Ohmic contact formation mechanism of Ta/Al/Mo/Au and Ti/Al/Mo/Au metallizations on AlGaN/GaN HEMTs. //J. Vac. Sci. Technol. B, 2005, V. 23, No. 6, pp. 2330-2335.

87. J. Burm, K. Chu, W. J. Schaff, L. F. Eastman, M. A. Khan, Q. Chen, J. W. Yang and M. S. Shur, 0. 12 mkm Gate III-V Nitride HFET's with High Contact Resistances. //IEEE Electron Device Letters, 1997, V. 18, No. 4, pp. 141-143.

88. High Temperature Ohmic Contacts to GaN-MESFETs, Microwaves: GaN electronics

89. V. R. Reddy, С. K. Ramesh, Low-Resistance Ohmic Contact to N-type GaN Using

90. M. R. Lorenz, В. B. Binkowski, Preparation, stability and chemiluminescence of gallium nitride. III. Electrochem Soc, 1962, V. 109, No. 24.

91. Z. Fun, S. N. Mohammad, W. Kim, Very low resistance multilayer Ohmic contact to n- GaN. //Appl. Phys. Lett, 1996, V. 68, pp. 1672-1674.

92. D. Selvanathan, F. M. Mohammed, J.-O. Bae and I. Adesidaa, Katherine H. A. Bogart, Investigation of surface treatment schemes on «-type GaN and A10. 20Ga0. 80N. //J. Vac. Sci. Technol. B, 2005, V. 23, No. 6, pp. 2538-2544.

93. J. О Song, S.-J. Park and T.-Y. Seonga, Effects of sulfur passivation on TiOAl ohmic contacts to n-type GaNusing CH3CSNH2 solution. //Appl. Phys. Lett., 2002, V. 80, No. 17, pp. 3129-3131.

94. W.-K. Wang, P.-C. Lin, C.-H. Lin, C.-K. Lin, Y.-J. Chan, Performance Enhancement by Using the n+-GaN Cap Layer and Gate Recess Technology on the AlGaN-GaN HEMT Fabrication. //IEEE Electron Device Letters, 2005, V. 26, No. 1, pp. 5-7.

95. S. Arulkumaran, T. Egawa, H. Ishikawa, M. Umeno and T. Jimbo, Effects of Annealing on Ti, Pd and Ni/n-A10:l lGaO:89N Schottky Diodes. //IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, V. 48, No. 3, pp. 573-580.

96. Y Koyama, T Hashizume, H Hasegawa, Formation processes and properties of Schottky and ohmic contacts on n-type GaN for field effect transistor application. //Solid state electronics, 1999, V. 43, pp. 1483-1488.

97. M. Devre, R. Westerman, G. Muir, L. Bellon, ICP GaN etching// Compound Semiconductors, Chip, Unaxis.

98. H. Lee, D. B. Oberman and J. S. Harris, Reactive ion etching of GaN using CHF3/Ar and C2C1F5/Ar plasmas. //Appl. Phys. Lett, 1995, V. 67, p. 1754.

99. С. B. Vartuli, J. D. MacKenzie, J. W. Lee, C. R. Abernathy, S. J. Pearton and R. J. Shul, Cl2/Ar and CH4/H2/Ar dry etching of III-V nitrides. //Appl. Phys. Lett., 1996, V. 80, pp. 3705-3709.

100. S. A. Smith, C. A Wolden, M. D. Bremser, A. D. Hanser, R. F. Davis and W. V. Lampert, High rate and selective etching of GaN, AlGaN and A1N using an inductively coupled plasma. //Appl. Phys. Lett., 1997, V. 71, pp. 3631-3633.

101. H. Cho, S. C. Ryu, J. K. Kim, К. B. Shima, К. H. Auhb and S. J. Peartonc, Anisotropic pattern transfer in GaN by photo-enhanced wet etching. //Journal of Ceramic Processing Research, 2003, V. 4, No. 3, pp. 131-134.

102. P. Visconti, M. A. Reshchikov, К. M. Jones, F. Yun, D. F. Wang, R. Cingolani and H. Morkoc, Highly selective photoenhanced wet etching of GaN for defect investigation and device fabrication. //, GaN and Related Alloys 2000 MRS Proceedings Volume 639

103. Т. E. Cook, С. C. Fulton et al, Electronic properties of GaN (0001) Dielectric Interface. //International Journal of high speed electronics and systems, 2004, V. 14, No. 1, pp. 107-125.

104. W. S. Tan, P. A. Houston, P. J. Parbrook, Comparison of different surface passivation dielectrics in AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistors. //Appl. Phys. Lett, 2002, V. 35, pp. 595-598.

105. M. D. Hampson, S.-C. Shen, R. S. Schwindt, R. K. Price, U. Chowdhury, M. M. Wong, T. G. Zhu, D. Yoo, R. D. Dupuis, Polyimide Passivated AlGaN-GaN HFETs With 7. 65 W/mm at 18 GHz. //IEEE Electron Device Letters, 2004, V. 25, No. 5, pp. 238-240.

106. M. Higashiwaki, N. Hirose and T. Matsui, Cat-CVD SiN-Passivated AlGaN-GaN HFETs with Thin and High Al Composition Barrier Layers. //IEEE Electron Device Letters, 2005, V. 26, No. 3, pp. 139-141.

107. G. Koley, V. Tilak, L. F. Eastman and M. G. Spencer, Slow Transients Observed in AlGaN/GaN HFETs: Effects of SiNx Passivation and UV Illumination, IEEE Transactions on Electron Devices, 2003, V. 50, No. 4, pp. 886-893.

108. H. Kim, R. M. Thompson, V. Tilak, T. R. Prunty, J. R. Shealy and L. F. Eastman, Effects of SiN Passivation and High-Electric Field on AlGaN-GaN HFET Degradation, IEEE Electron Device Letters, 2003, V. 24, No. 7, pp. 421-423.

109. K. Mackenzie, B. Reelfs, M. DeVre, R. Westerman and Dr. D. Johnson, Optimization of Low Stress PECVD Silicon Nitride// Compound Semi & Microtechnology, Chip, Unaxis.

110. H. Zhou, C. Sim, C. Hodson, R. Kinsey, C. D. W. Wilkinson, Deposition of Ammonia-free Silicon Nitride Using Inductively Coupled Plasma at Low Temperatures. //16th International Symposium on Plasma Chemistry, Taormina, 2003, pp. 22-27.

111. A. M. Tsaregorodtsev, A. N. Efimov, A. N. Pikhtin, I. G. Pichugin, AlGaN films grown by chloride-hidride chemical vapour deposition (CH CVD). //Inst. Phys. Conf. Ser., 1997, No. 155, pp. 243-246.

112. L. J. Van der Pauw, A method of measuring specific resistivity and hall, effect of discs of arbitrary shape.//Philips Res. Rep., 13, 1 (1958)

113. H. H. Berger, Models for contacts to planar devices. //Solid. State Electron., 1972, V. 15, p. 145.

114. P.M. Asbeck, E.T. Yu, S.S. lau, G.J. Sullivan, J.van Hove, Piezoelectric charge densities in AlGaN/GaN HFETs.// Electron. Lett., 33, 1997, p 1230

115. Y.Zhang, I.P. Smorchkova, C.R. Elsass, S. Keller, J.P. Ibbetson, S. DenBaars, U.K. Mishra, Chrge control and mobility in AlGaN'GaN transistors: Experiment and theoretical studies,// J. Appl. Phys., 87,2000, p 7981

116. РАБОТЫ, ВОШЕДШИЕ В ДИССЕРТАЦИЮ:

117. AlN/(Al,Ga)N/GaN/(Al,Ga)N гетероструктуры с каналом на основе квантовой ямы для мощных полевых транзисторов. //Наноструктуры: Физика и Технология, -2006.-С. 246.