Диссертация (1144206), страница 3
Текст из файла (страница 3)
8-ая Всероссийская конференция: Нитриды галлия, индия и алюминия –структуры и приборы (Россия, Санкт-Петербург, 2011).2. IEEE 10th International Vacuum Electron Sources Conference, IVESC.(Россия, Санкт-Петербург, 2014).3. 10-ая Всероссийская конференция: Нитриды галлия, индия и алюминия –структуры и приборы (Россия, Санкт-Петербург, 2015).4. 11-ая Всероссийская конференция: Нитриды галлия, индия и алюминия –структуры и приборы (Россия, Москва, 2017).5. Семинар в АО «Светлана-Рост», 2016.6.
Семинар на кафедре физики плазмы СПбПУ Петра Великого, 2016.7. Семинар в Corial SAS, Grenoble, France, 2017.Публикации автораОсновные результаты диссертационной работы опубликованы вследующих печатных работах:А3.Kobelev, A. Encyclopedia of Plasma Technology: Boron Trichloride DryEtching / A. Kobelev, N. Andrianov, Y. Barsukov, A. Smirnov. – London: Taylor& Francis. – 2017.
– P. 193-20212A4.Kobelev, A.A. Boron trichloride plasma treatment effect on ohmic contactresistance formed on GaN-based epitaxial structure / A.A. Kobelev, Yu.V.Barsukov, N.A. Andrianov, A.S. Smirnov // J. Phys. Conf. Ser. – 2015. – Vol.565. – P.
1-4.А5.Андрианов, Н.А. Влияние обработки поверхности в BCl3 плазме наформирование омических контактов к структурам AlGaN/GaN / Н.А.Андрианов, А.А. Кобелев, А.С. Смирнов, Ю.В. Барсуков, Ю.М. Жуков //ЖТФ. – 2017. – Том 87, вып. 3. – С. 413-418.A6.Андрианов, Н.А. Исследование воздействия плазмы SF6 поверхностьHEMT-структур на основе GaN / Н.А. Андрианов, Н.Е. Блинов, А.С.Гаврилов, А.С. Смирнов, П.А. Сомов, С.Ф. Мусихин, С.В.
Кокин, Д.М.Красовицкий // Успехи прикладной физики. – 2017. – Том 5, вып. 4. – С. 335340.A9.Андрианов, Н.А. Роль энергии ионов в воздействии N2 плазмы на DCхарактеристики HEMT на основе III-нитридов / Н.А. Андрианов, П.А.Панкратьев, А.С. Смирнов // Прикладная физика. – 2018. – Вып. 5(Принята впечать).A10.
Патент на полезную модель РФ № 119519, 2012. Анализатор потока иэнергии заряженных частиц // Патент на полезную модель РФ № 119519.2012. / Мухин Е. Е., Андрианов Н.А. [и др.].A11. А.А. Кобелев. Многосеточные энергоанализаторы задерживающегопотенциала для измерения функции распределения ионов по энергиям изплазмы высокочастотного емкостного разряда / А.А.
Кобелев, Н.А.13Андрианов, Е.М. Хилькевич, Т.В. Черноизюмская, А.С. Смирнов // Успехиприкладной физики. – 2017. – Том 5, вып. 6. – С. 608-617.Личный вклад автораОсновныеполученырезультаты,полученныенепосредственновавтором.диссертационнойАвторомработе,разрабатывалисьтехнологические маршруты и режимы плазменных обработок, а такжепроводилисьэлектрофизическиеизмеренияхарактеристикHEMTтранзисторов на основе III-нитридов. Автором спроектирован, разработан исозданпланарныйэнергоанализатор.Выборобщегонаправленияисследования, постановка рассматриваемых задач, обсуждение и обработкаполученных результатов осуществлялась автором совместно с научнымруководителем.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из семи глав, заключения и списка цитируемойлитературы. Полный объем диссертации составляет 188 страниц, включая 92рисунка, 6 таблиц и списка литературы из 218 наименовании и 11публикаций автора. Нумерация литературы и рисунков сквозная.
Нумерацияформул многоуровневая (привязана к номеру главы).Работа выполнена в СПбПУ Петра Великогои АО «Светлана-Рост».14Краткое содержание работыВ первой главе (введении) представлена актуальность настоящейдиссертационной работы, цели и поставленные перед автором задачи.Приведены результаты, представляющие научную новизну и практическуюценность. А также, научные положения, выносимые на защиту и описанадостоверность полученных результатов. Представлены данные об апробациидиссертационной работы и список публикаций автора по теме диссертации,описан личный вклад автора.
Приведено краткое содержание диссертации.Во второй главе, которая представляет собой обзор литературы,описаны особенности кристаллической структуры III-нитридов, проблемыпостростовой технологии HEMT транзистора на основе AlGaN/GaN, аименно, подробно описана проблема создания омического контакта,межприборной изоляции, формирования контактов Шоттки, а такжепассивации приборной структуры. Приведен обзор плазменных методовтравления, применяемых в технологии приборов на основе III-нитридов.Описанметоддиагностикиплазменныхпроцессовприпомощиэнергоанализаторов, позволяющих измерять спектр энергии заряженныхчастиц, бомбардирующих приборную структуру. Сформулированы выводы иостановка задачи.В третьей главе описаны используемые в работе экспериментальныеметодики и установки.В четвертой главе представлены результаты обработки поверхности вBCl3 плазме в формировании омических контактов к структурам HEMTтранзисторовнаосновеIII-нитридов.Экспериментальнопродемонстрировано, что плазменная обработка в среде BCl3 передформированием омических контактов в ICP-режиме приводит к ростуконтактного сопротивления.
Анализа XPS спектров образцов AlGaN/GaNHEMT после плазменной обработки в ICP-режиме показал наличиеполимерной пленки типа BxCly на поверхности образца. Образование такой15полимерной пленки связано с тем, что энергия ионов при обработке в ICPрежиме недостаточна для препятствования росту полимерной пленки типаBxCly на поверхности и эффективного удаления окисла (Ga2O3) в виделетучих соединений типа BOCl. В результате это приводит к росту полимераBxCly на поверхности и, как следствие, росту контактного сопротивления.Для эффективного удаления оксидной пленки и предотвращения ростаполимера BxCly на поверхности применялся ICP-RIE режим плазменнойобработки с независимой подачей ВЧ мощности, задающей величинуавтосмещения на подложке. Отмечена ключевая роль энергии ионов вплазменнойобработкевсредеBCl3дляполучениянизкоомногосопротивления омических контактов.
Показано, что существует оптимальнаявеличина автосмещения на подложке, определяющая среднюю энергиюионов, бомбардирующая поверхность GaN cap-слоя HEMT структуры врежиме ICP-RIE, которая позволяет эффективно удалять поверхностнуюоксидную пленку GaxOy, препятствует образованию полимера BxCly и в тожевремя обеспечивает существенное снижение поверхностного потенциальногобарьера для транспорта электронов.
Такая обработка в ICP-RIE режиме снапряжением смещения на подложке равным 40 V в BCl3 плазме поверхностиGaN cap-слоя HEMT структуры дает возможность получить низкоесопротивление омических контактов.Впятойглавеприведенырезультатыэкспериментальногоисследования воздействия плазы разряда в SF6 на поверхностные свойстваHEMT структур на основе III-нитридов.
Показано, что плазменная обработкаповерхности верхнего GaN cap-слоя HEMT структур на основе AlGaN/GaN вемкостном газовом разряде в среде SF6 приводит к существенномуувеличениюнапряженияповерхностногопробояAlGaN/GaNHEMTструктур. Анализ XPS спектров потолка валентной зоны показал, чтоплазменная обработка поверхности GaN верхнего cap-слоя HEMT структурыв емкостном газовом разряде в среде SF6 приводит к образованию смешанной16поверхностной полярности или даже инверсии поверхностной полярностиGaN.В шестой главе представлены результаты экспериментального исследованиявоздействия N2 плазмы на DC характеристики HEMT транзистора на основе IIIнитридов. Анализ изменения токов насыщения показал, что уменьшение частотыВЧ генератора с 13,56 MHz до 100 kHz приводит к катастрофическому падениютока насыщения в пять раз.
С помощью энергоанализатора были проведеныизмерения спектра энергии ионов в разряде азота при различных частотахплазменного ВЧ генератора.Экспериментально продемонстрировано, чтововремя плазменной обработки на частоте 13,56 MHz максимальная энергияионов не превышает значения Emax = 40 eV. Напротив, с понижением частотывозникает высокоэнергичная часть спектра, и при частоте генератора 440 kHzэнергии ионов могут достигать 200 eV.
Показано, что падение токов насыщениятранзистора в результате плазменной обработки высокоэнергетичными ионамиможет быть связано с образованием на поверхности GaN cap-слоя транзисторнойструктуры зарядовых рассеивающих центров, которые приводят к кулоновскомурассеянию носителей в 2DEG канале, что приводит к падению тока насыщенияприборов.В седьмой главе описана технология создания с помощью методовмикроэлектроники и плазменного травления, в частности, компактногопланарного энергоанализатора и проведена апробация его работы.172 Литературный обзор2.1Электронные приборы на основе III-нитридовВ последние три десятилетия большое развитие получили технологииприборов на основе нитридов III группы [9, 10, 11].
Возросший интерес книтридамтретьейгруппы(III-нитридам)обусловленвыдающимисярезультатами в светоизлучающих приборах, в том числе, в ультрафиолетовойобласти спектра [12], а также, многообещающими перспективами вполучении мощных, высокочастотных и высокотемпературных полевыхтранзисторов на основе III-нитридов [13, 14, 15, 16]. В частности, СюдзиНакамура, Исаму Накасаки и Хироши Амано были удостоены нобелевскойпремии по физике в 2014 году за разработку технологии эффективных синихсветодиодов, приведших к появлению ярких энергосберегающих источниковбелого света [17].
Интерес к нитридам III группы обусловлен, в том числе, ихшириной запрещенной зоны, которая варьируется в диапазоне от 1.9 eV дляInN, 3.4 eV для GaN и до 6.2 eV для AlN. Кроме того, приборы на основе IIIнитридов способны в жестких условиях высоких температур и, что оченьважно, в условиях агрессивных сред [18].
Успехи в технологии приборов наоснове III-нитридов обязаны прогрессу в технологии эпитаксиального ростатонких пленок, в том числе, методом молекулярно-пучковой эпитаксии(MBE),которыйпозволяетполучатьмногослойныеэпитаксиальныеструктуры переменного состава и толщинами слоев вплоть до 1 нм и дажеменее [19].Особый интерес представляют гетероструктуры AlGaN/GaN длясоздания мощных высокочастотных приборов [20, 21] за счет сочетаниявысоких пробивных электрических полей и высоких значений насыщеннойдрейфовой скорости электронов в них [14, 22, 23].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
