Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Для формирования топологического рисунка с субмикронными размерами элементов диаметр электронного пятна на поверхности резиста должен составлять 0,01 - 0,05 [мкм]. Далее, чтобы экспонирование резиста проходило без чрезмерных затрат времени, плотность тока в этом пятне должна быть порядка 10 - 100 [А/см²]. Большинство термоэмиссионных источников электронов может обеспечить плотность тока порядка нескольких ампер на квадратный сантиметр (при приемлемом сроке службы) при диаметре катода 10 - 100 [мкм]. Диаметр электронного луча, следовательно, н­обходимо уменьшить с помощью системы электронных линз примерно в 10⁴ раз. Кроме того, с помощью отклоняющей системы надо очень точно направлять сфокусированный луч в любую точку на поле сканирования по сигналам генератора топологического рисунка, управляющего работой установки. Электронно-лучевые установки были разработаны на основе сканирующих электронных микроскопов, которые получили широкое распространение в научных исследованиях с начала 60-х годов. Действительно, многие ЭЛУ, эксплуатирующиеся в настоящее время, представляют собой сканирующие электронные микроскопы, приспособленные для формирования топологического рисунка, В последние годы, однако, разрабатываются установки, предназначенные специально для ЭЛЛ, прн этом основное внимание уделяется повышению их производительности.

Рис. №13:

Схема установки электронной литографии.

Для изготовления затвором методом электронной литографии необходима следующая последовательность:

1. Изготовление комплекта шаблонов.

В комплекте шаблонов в слое Ом-контакт предусматривается формирование маркерных знаков для будущего совмещения Ом-контакта с прямым электронным экспонированием на пластину. Существуют два вида знаков:

• грубое совмещение (служат для ориентировки пластины);

• знаки тонкого совмещения (для совмещения индивидуального модуля/чипа).

Также оговариваются конфигурации знаков:

• Первая конфигурация (рисунок № 13) – два прямоугольника размещенных по центру осей ох и оу с известным расстоянием между центрами;

Рис. №14:

Первая конфигурация.

• Вторая конфигурация (рисунок № 14) – знаки из тяжелых металлов (Au, Ti). Два когтя.

Рис. №15:

Вторая конфигурация.

1. Подготовка данных для экспонирования.

Данные готовятся в различных графических редакторах, с дальнейшим переводом в код, понятный для машины.

Изначально данные готовятся для одного чипа/модуля. После этого чип/модуль «раскидывается» на пластину.

1. Ввод данных (рисунок № 15, рисунок № 16).

Рис. №16:

Данные о плане на пластину.

Рис. №17:

Данные о плане экспонирования «этажей».

1. Ввод координат маркерных знаков грубого совмещения.

2. Предварительная юстировка электронной оптики (в программе управления установкой - команда «JUSEI»).

Проводится на боковой оптике, которая встроена в специальный боковой объект для юстировки.

В авто юстировку входят следующие типы настроек:

• авто центрирование электронного луча;

• авто фокусировка по полю;

• измерение величины тока луча;

• авто фокусировка линз;

• поиск маркерных знаков;

• авто позиционирование по знакам.

1. Экспонирование (в программе управления установкой - команда «ARANGE»).

Каждые 20 минут во время экспонирования установка проходит цикл авто настройки.

1. Технология изготовления полевых транзисторов GaN.

При выборе конструкции транзистора, предполагая недостаточно высокое качество гетероэпитаксиальных структур AlGaN/GaN/сапфир, мы остановились на линейной конструкции затвора, удобной для отработки технологии изготовления. Были выбраны ширины затворов W=500 мкм, что давало возможность проследить за однородностью гетероструктур и провести оценку их качества и пригодности для изготовления транзисторов с большой шириной канала (W=l,l,5 мм и более). Кроме этого, появляется возможность проследить за такими важными параметрами транзистора, как плотность выходной мощности Руд.вых и общая выходная мощность в зависимости от ширины затвора.

Технологический маршрут изготовления транзисторов включает следующие технологические операции:

1. Отмывка пластин в кипящем диметилформамиде, с последующей обра­боткой в парах изопропилового спирта.

2. Сушка сжатым воздухом.

3. Напыление плёнки ванадия толщиной 0,1мкм, на обратную сторону пластины, для повышения качества контактной фотолитографии, проводимой на лицевой стороне пластины.

4. Фотолитография-I для формирования «меза» -структуры. В процессе используется фоторезист AZ4533 , установка фотолитогра­фии 5026М.

5. Сушка фоторезиста при температуре 96°-30мин. и его задубливание при температуре 120°-30мин.

6. Травление слоев на глубину 0,06-0,13 мкм для получения «меза»-изо-ляции активных структур. Установка ионно-химического травления.

7. Контроль пробивного напряжения межструктурной изоляции, пробивное напряжение должно быть не менее 200В.

8. Удаление фоторезиста в диметилформамиде.

9. Фотолитография-II для формирования контактов «исток-сток» с использованием двухслойной системы электронных резистов ЭЛП-9/ЭРП-1 с экспонированием на уста­новке 5026-м с длиной волны УФ 220-250нм.

10. Напыление системы металлизации для создания омических контактов Ti-150Ǻ/Al-500Ǻ/Pt-200Ǻ на установке катодного и магнетронного распыления металлов.

11. «Взрывное» удаление металлов в диметилформамиде с использованием ультразвуковой ванны.

12. Отжиг омических контактов в печи в атмосфере азота при температуре 700°С в течении 5 минут.

13. Контроль сопротивления омических контактов на приборе для наблюдения характеристик транзистора ПНХТ-2.

14. Фотолитография «Исток-сток (выход на необходимую толщину) – Ti-Au 0.06 мкм, 0.2 Au мкм»

15. «Взрывное» удаление металлов в диметилформамиде с использованием ультразвуковой ванны.

16. Нанесение резиста ЭРП-1 тольщиной 0.4 мкм.

17. Сушка 170 ^оС 30 мин.

18. Напыление Al 100А для снятия заряда.

19. Формирование затвора электронным лучем. Доза 12000 (плотность тока на время).

20. Удаление Al в KOH 1,3%

21. Проявление резиста метилэтилкетон + изопропиловый спирт 1:1 с промывкой в изопропиловом спирте.

22. Напыление Ni-Au (0,06-0,2 мкм).

23. «Взрывное» удаление металлов в подогретом диметилформамиде с использованием ультразвуковой ванны.

24. Контроль ВАХ на ПНХТ-2.

25. Контроль ВАХ ранзисторов.

26. Нанесение фоторезиста AZ4533 для защиты транзисторных структур.

27. Утоньшение подложки шлифовкой, до толщины 150 мкм. с последующей полировкой.

28. Разделение пластины на кристаллы методом лазерного управляемого термического растрескивания.

29. Удаление фоторезиста в диметилформамиде.

30. Разбраковка транзисторов по ВАХ на ПНХТ.

31. Сборка в корпус, термокомпрессия золотой проволокой диаметром 15 мкм.

32. Измерение СВЧ характеристик транзисторов.

Рис. №18:

Исходная гетероэпитаксиальная структура.

Рис. №19:

Фотолитография – формирование меза структуры.

Рис. №20:

Ионно-химическое травление.

Рис. №21:

Фотолитография – формирование стока и истока.

Рис. №22:

Напыление системы металлизации омических контактов.

Рис. №23:

«Взрывное» удаление системы металлизации стока и истока.

Рис. №24:

Фотолитография – формирование маркерных знаков для установки ЭЛ.

Рис. №25:

Напыление системы металлизации маркерных знаков.

Рис. №26:

Взрывное удаление системы металлизации маркерных знаков.

Рис. №27:

Нанесение фоторезиста с высокой чувствительностью «ЭЛП - 9».

Рис. №28:

Нанесение фоторезиста «ЭРП - 1».

Рис. №29:

Электронная литография.

Рис. №30:

Напыление барьера Шоттки.

Рис. №31:

Взрывное удаление металла.

Разделение пластин на кристаллы:

Одним из немногих отличий в технологии изготовления СВЧ-транзисторов на AlGaN/GaN/сапфир от подобной ей на основе GaAs является разделение пластины с готовыми транзисторными структурами на кристаллы.

В случае структуры AlGaN/GaN/сапфир эта операция представляет весьма трудную задачу из-за высокой прочности сапфира. Разделение пластин с изготовленными транзисторными структурами на кристаллы проводилось после шлифовки, с последующей полировкой пластин исходной толщины 420 мкм до толщин 150 и 200 мкм. Проверялись два метода разрезания пластин Аl₂ О₃ ;

• Pезка ультрафиолетовым лазером.

Процесс проводился на предприятии ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника» г. С.-Петербург. Разрезание пластины на кристаллы происходило в результате удаления частиц пластины под воздействием лазерного луча. Внешний вид кромки кристалла транзистора и его боковой грани представлены на рисунках 31, 32. Кромка имеет сколы боковая грань - очень неровную поверхность. Процесс сопровождается сильными ударными воздействиями, вследствие которых возможно ухудшение параметров транзисторов.

Рис. №32:

Кромка кристалла.

Рис. №33:

Боковая грань кристалла.

• Разделение пластины методом управляемого лазерного термораскалывания.

Процесс проводился в МГАПИ (г. Москва). Нагрев поверхности пластины лучом инфракрасного лазера с последующим охлаждением жидкостью приводит к раскалыванию пластины по линии перемещения лазерного луча. Внешний вид кромки и боковой грани кристалла транзистора представлены на рисунках 33, 34. Кромка практически не имеет сколов, а боковые грани имеют зеркальнную поверхность. Процесс резки более «мягкий» по своему воздействию на активную область транзистора и выглядит предпочтительнее.

Рис. №34:

Кромка кристалла, полученная методом лазерного термораскаливания.

Рис. №35:

Боковая грань кристалла, полученная методом лазерного термораскаливания.

1. Экспериментальное исследование параметров и характеристик полевых транзисторов на основе GaN.

   1. Прибор для наблюдения характеристик транзисторов.

Статические характеристики тестовых структур и полевого транзистора измерялись с помощью прибора ПНХТ-2(Л2-56). Он предназначен для наблюдения на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ) вольтамперных характеристик (ВАХ) двухэлектродных приборов, а также входных, выходных и передаточных характеристик трехэлектродных приборов. Высокая точность элементов, стабилизация источников питания и схемные решения узлов (прежде всего усилителей со стабильным коэффициентом усиления) обеспечивают высокие метрологические характеристики измерителя. Что позволяет производить считывание значений токов, напряжений и других параметров с экрана. Прибор ориентирован на измерения характеристик биполярных транзисторов (названия узлов и обозначений органов управления), поэтому при исследованиях характеристик других приборов (полевого транзистора) надо иметь в виду соответствие названий электродов прибора и клемм, которым они подключаются. Упрощенная электрическая схема прибора изображена на рисунке 36.

Характеристики

Список файлов ВКР