Диссертация (1090806), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Омический контакт должен оказывать минимальноесопротивление проходящему току, т.е. иметь минимальное возможное переходноесопротивление.Приизготовленииневжигаемыхомическихомическихконтактов,контактовсогласноиспользоваласькоторойнатехнологияповерхностинаногетероструктуры производится вытравливание материала на глубину нижезалегания проводящего канала, показанного пунктирной линией, затем вобразовавшиеся «окна» осаждается сильнолегированный кремнием нитрид галлия(Si doped GaN) [87]. Благодаря введению примеси Si происходит вырождение—83 —полупроводящего GaN, который должен находиться в непосредственном контактес областью двумерного газа электронов. Легирование нитрида галлия производитсяв процессе осаждения с помощью, установленного в ростовой камеремолекулярного источника кремния. Суть концепции невжигаемых омическихконтактов поясняется на рисунке 2.28.Рисунок 2.28 - Схематическое изображение наногетероструктуры с невжигаемымомическим контактомНа этапе формирования омических контактов к наногетероструктуреAlGaN/GaN/Al2O3,нижнихобкладокконденсаторов,топологииантенны,резисторов (рисунок 2.29) формируется двухслойная фоторезистивная маска.
Научастках не закрытыми фоторезистом, после его удаления, остается металлизация,определяющая топологию антенны, формирующая омические контакты и другуюпериферию будущей схемы. Металлизация осуществляется в вакууме термическимметодом.—84 —Рисунок 2.29 – Этап формирования омических контактов к наногетероструктуреAlGaN/GaN/Al2O3, нижних обкладок конденсаторов, топологии антенны,резисторовФормирование выпрямляющего контакта (контакта Шоттки) кнаногетероструктуреЭтапформированияконтактаШотткикнаногетероструктуреAlGaN/GaN/Al2O3 показан на рисунке 2.30, он является определяющим длячастотных характеристик конечного прибора, так как геометрия полученногозатвора напрямую влияет на СВЧ параметры транзисторов.
Формированиегрибообразного затвора состоит из следующих ключевых операций: электроннолучевая литография для получения профиля будущего затвора, нанесениезатворнойметаллизации,"взрыв"электронногорезиста.Экспонированиеосуществляется электронным лучом, поэтому фотошаблон не используется.—85 —Рисунок 2.30 – Этап формирования контакта Шоттки к наногетероструктуреAlGaN/GaN/Al2O3Пассивация затвора, формирование конденсаторного диэлектрикаПосле формирования затвора необходимо выполнить пассивацию затвора(рисунок 2.31).
Пассивация затвора необходима для защиты поверхности отвоздействия окружающей среды и уменьшения поверхностных эффектов. Вкачестве диэлектрика используется нитрид кремния (Si3N4), который осаждаетсяплазмохимически и, кроме пассивации затвора, является диэлектриком междуобкладками конденсатора.После формирование пленки диэлектрика на рабочей пластине производитсяоперация «вскрытия окон» - удаление диэлектрика из мест, где он не используется.Для вскрытия этих окон с помощью фотолитографии, формируется рисунок инезащищенные фоторезистом участки диэлектрика удаляются плазмохимически вофторной среде.
Таким образом, диэлектрик остается в области затвора и на нижнихобкладках будущих конденсаторов. Микрофотография полученного затвора сLg ~ 140 нм после пассивации представлена на рисунке 2.32.—86 —Рисунок 2.31 – Этап пассивация затвора и формирование конденсаторногодиэлектрикаРисунок 2.32 - Фотография грибообразного затвора длинной 140 нм послепассивации нитридом кремния на сколе кристаллаФормирование межэлектрических соединений и верхних обкладокконденсаторовПосле формирования пассивации на пластине создается двухслойнаярезистивная маска, после чего пластина подвергается зачистке и напылениюметаллов.
На этапах формирования различных межэлектрических соединений,—87 —верхних обкладок конденсаторов (рисунок 2.33) осуществляется контакт за счетформирования микрополосков, изготовленных взрывной фотолитографией, либоза счет использования воздушных мостов, изоляция происходит по воздушнойсреде. В процессе напыления металлизации, обеспечивающей электрическийконтакт, так же формируется остальная периферия будущей схемы.Рисунок 2.33 – Этапы формирования различных межэлектрических соединений,верхних обкладок конденсаторовМеталлизация,электрическисоединяющаяэлементынапластине,выполняется в виде «воздушных мостов». В связи с тем, что толщина мостасоставляет 3 мкм в сумме, ее наращивают гальваническим методом.
Поэтомусначала делают фотолитографию мостового резиста, определяющего высоту моста,сформированный рисунок фоторезиста подвергается воздействию температуры. Врезультате края фоторезиста «заплывают», образуя пологий край, необходимыйдля неразрывного напыления затравочного слоя металла. Таким образом,межслойная изоляция осуществляется с помощью воздушных мостов высотой—88 —2 мкм и толщиной 3 мкм. Схема процесса формирования «воздушных мостов» ифотография изготовленного «воздушного моста» показаны на рисунке 2.34..а)б)Рисунок 2.34 – Процесс формирования (а) и фотография изготовленного (б)«воздушного моста»Формирование межэлекрических соединений обеспечивающих общуюземлюДанныйэтапявляетсяособенностьютехнологическогомаршрутаизготовления МИС, так как одной из проблем при разработке и изготовлении МИСна основе гетероструктур AlGaN/GaN является сложность заземления примикрополосковой технологии.выведеныистокиНа "заземляющую плоскость" должны бытьтранзисторови"земли"элементовМИСчерез—89 —металлизированные отверстия, что обеспечит общий электрический контактодного общего электрода схемы [88].
Следует отметить, что это является ключевымусловием для повышения выходной мощности МИС. Схемы на подложках GaAs,которые также часто изготавливаются с металлизацией обратной стороны,достаточно хорошо утоняются и хорошо химически травятся, давая таким образом,возможность изготовления сквозных отверстий [89].Для нитридной технологии, по аналогии с арсенидной, данная задачарешалась за рубежом путем "сверления" сквозных отверстий с обратной стороныутоненной подложки, однако это связано с серьезными технологическимитрудностями:- невозможность "сверления " отверстий в подложках из сапфира, низкаяскорость плазмохимического травления подложек из SiC (не более 1 мкм/мин), ещеболее низкая скорость травления буферного слоя AlGaN/GaN;- необходимость прецизионного однородного утонения подложек дляобеспечения требуемых СВЧ параметров микрополосков и однородноговытравления отверстий, что отрицательно сказывается на производительноститехнологических процессов и выходе годных МИС с пластины.Частично решение данной проблемы может быть облегчено при переходе кнаногетероструктурам на кремниевых подложках, но в настоящее время такиенаногетероструктуры недоступны.
Другим способом решения данной проблемыявляется использование копланарной технологии, не требующей наличия сквозныхотверстий, но предварительные исследования показали, что создание таких МИСна основе копланарной технологии невозможно ввиду проблем с обеспечениемустойчивости таких систем и наличием частотно-зависимых фазовых набегов пообщим проводникам. Это проявляется уже при повышении усиления и выходноймощности МИС.Длярешенияданнойпроблемыбылонайденоконструкторско-технологическое решение данной проблемы, которое позволяет с одной стороны—90 —использовать микрополосковую технологию, с другой стороны обеспечитьналичие заземляющей плоскости. Решение заключается в создании "заземляющейплоскости" над лицевой поверхностью пластины с уже изготовленными активнымии пассивными СВЧ элементами поверх слоя полимерного диэлектрика (фотолак,разработка ИВС РАН).
При этом заземление соответствующих элементовпроизводится через отверстия в слое фотолака, одновременно выполняющего рользащитной пассивации. Поперечное сечение такого решения было показано нарисунке 2.12.Фотолакпредставляетсобойкомпозицию,включающуюпрекурсорвысокотермостойкого полимера – аналога полиимида и светочувствительнуюкомпоненту. Применение фотолаков не требует специального оборудования.Работа с ними осуществляется на стандартных литографических установках.Этап формирования межэлектрических соединений, обеспечивающихобщую землю (рисунок 2.35) является уникальным для Российской СВЧэлектроники, так как был реализован впервые для схем такого класса. Дляреализации был использован фотолак толщиной 12 мкм, в котором формировалсярисунок со вскрытыми контактными окнами. По фотолаку осуществлялосьнанесение контактной металлизации, удаление лишней металлизации за счетжидкостного травления через сформированную фоторезистивную маску и затемфинишное удаление фотолака (плазмохимически в кислороде).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
