автореферат диссертации по электронике, 05.27.03, диссертация на тему:Исследование поверхностно-барьерных явлений и переходных процессов в микроэлектронных композициях на основе арсенида галлия

, ХЕРСОНСЫШЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХКИНИЙ ШВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

I

Дштр1сва Любов Борис1вна

Д0СЛ1ЖШНН ПОВЕРХНЕВО-КОЕГАКТНЮС ЯВВД ТА ПЕРЕИДНИХ ПР0ЦЕСС1В У ШКРОЕЛЕКТРОНШ К0МП03Щ1ЯХ НА ОСНОВ1 СаАз

Слец1альн1сть 05.27.03 - Технология, обладнання та виробшщтво матер!ал1в та пристрой електрошо! техн1ки

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацП на здобуття наукового ступеня кандидата техн1чна2 наук

Херсон-1997р.

Дисертац1«ЕЮ g рукошс

Роботу вшонано в Запор1зький дераавн!й ±шганерн±й академН

Науковий KoplBHKKî

д.т.н. , професор ; ЛевЛнзон Дав1д 1делев1ч

0ф1ц1йн1 спозенти:

д.т.к., професор

Еарко Овександр Володашфаввч

к.т.н., доцент

Токарев В1тал1й Павлович

Ведуча орган1зад!я- Укра1нськяЁ державннй науково-досхЕднаЁ та ирозктнвй iHCïHïyt Титану

12

Захист даеертацП в!дбудеться 1997 р.

годан1 в аудД-~-гл"к' на зас!данн1 спец1ально1 вчено! рада Д. 19^01.07. дри Херсонськаыу державному тегнЗлному ун1вероитег1 sa адресом: 325008, ы.Херсон, Бериелавеьке шосе, 24.

3 диоертац1ею ыозша ознайоиитись у б!бл1отец1 ХДТУ

Автореферат роз1слано"

Вчений еекрегар спец1ал!зовано1 вчено! ради //

-1997p

Новиков 0.0.

ЗЛГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

оть_теми. Незваааючи на дом!нуючу роль кремн!ю у ТЕердот1льн1Й електрошшД, одним з найБаялив1шх га динамично прогресукчнх залишаеться нащзям, пов'язаннй is створенням

III V

ггрилад!в та пристрохв на ооков! ояолук типу А В , як! працюють у fliamsoHi надвисоких частот. При цьому все б!льше зростае роль напХвпровхдникових щзилад1в з потенц!альяим бар'ером Шоттк!, який виникае на границ! роэяод&лу м!к металсш та нап1впроЕ1дншссм (ЕШ). Так! сггеииф!чн! властиЕост! ЕШ, як1 з1др!зняють iz в!д едектронно-дгркових переход!в, як сильна залежн1сть струму наси-ченвя в!д напрут та вхдсучтетъ 1нкекц!йнах явгац, оСумовлтатъ ызлу iHepuiitHicTb та п!двшцэну рад1ац!йну ст±йк1сть в1дпое1дшп: прилад!в. Тому досл!дкення залежнест! ВАХ в!д умов формування та функцХонування ЕШ, а також поиук шшх!в ы1кром1н1аткрлзац11 БШ, Хнтегральних cxsm га пристрсйв на 'is баз! е!дносять до числа HafldsaauEtBinrnx. проблем сучаено! ф!зЕКи та техн!кк нап1Епрсв1дник1Е.

0ок1льки Укра!на в СНД б.ула i залишилаеь единим вирооником нап!вщюв!дникоЕИх еполук у промислових масштабах, розширення сфэр IX заетосуванкя у свердот1лы1хй електранХц! е запорукою ш-жвзвлення в!тчиэняно1 нап!впров1дниково! ХндуотрИ та завоюванля ■твердих позиций: на свХтовому ринку.

У дисертац!! досл!дарзться поверхнево-бар'ерн! явзща та пе-рех1дн! иродеон у м!кроеяектронних кошозицхях на основ! нап1впров!дннково1 ополуки GaAs, як! в!др!зняються високиш значениями висотл БШ ! широко використовуютьея в д1одах Шоттк!, д!одах Ганна, п!дсшговачах fiiry^ol хвил! та !нш.

3 анал!зу джерел 1нфорыад1х витшае, що на сьогодш. дос-татнъо великий 1нтерес викш-гкае проблема вивчеяня залекност! попе-редньо! х!м1чко1 ооробки на виооту БШ; окр!м цього недостатньо вивчено вплив м1жфазово1 границ! розпод!лу на виооту ЕШ, хоч в!доыо, що його ел&ктроф1зичн! влаоткьоет! багато в чану визка-чаюгьея станом отруктури у зон! контакту, тобто биявляються етруктурно-чу тливхши.

Велика увага прид1ля€тьея вибору "бартерного" металу, тому то в!д еього залешть кокгзктна р1знидя потенцаал1Е з боку нз-п!впров!дника.

При проект увашИ та виготозлеш! прилад!в з бар'ерами Шоттк! зустр1чаетьоя ряд принцшгових трудноа&в. Метода виготовлення приладив з БШ яовинш забезпечувзти потр!бну структуру мАкфазово! границ! та можлшйсть одержашя високояк!сниг шар!в на велигсШ площ!. Необх1дно такок ерзхоеувзти роль поЕерхневого стану у ые-xasisi.fi внпрямлення отруыу, тону що з ним пов'язане зникення щ!лькост! струму насичення. В1дсутн!сть у С-аАз етаб!льного, легко форыованого природного окису, а такой доеить висока сщшйман1еть його поверхн! до дИ рхзшх х1ы!чшх речовин потребуютъ розробки ноепх п!дход!в до технолог1чких ггроцее1в виготовлення БШ та при~ лад!в на !х основ!.

Серед найб!лъш ефективних засоС1в керування структурою границ! розд!лу треба еид1лиги вАдсалювання токкошЛвковнх структур, механ!зм якого до цього часу ¡де до к!нця не вивчено 1 не розкри-то. Проблема паоивування та метал1зэц!1 поверхн! такой недое-татньо повно дсол!джено. Тому, з наша! точки зору, досл!даення ншпшу режиму термообробки на виооту бар'еру Шоттк! в структур! арсен!ду гал1к>, виЕчення мезаназму "отар1ння" контактов, ветанов-

лення Езаеноэв'язку структурною досконал1стю виготовлеяого контакту та його електроф1зичнши параметрами видАляеться в са~ мост!йну наукову проблему ф1зичного матер1ало5навства

нзп1впров1дник1в, рогв'яэання яко£ може привести до Хетотного утешения поняття про перез!дн1 прсцеси в м1кроелектронних кошо-зшдях з БШ.

Проблеми отворення ефективиих прилад1в з БШ пов'язан! не т!льки э 1х випрямляючими характеристиками. Необ2±да± також роз-робки по створенню високоефективних ом!чних контакт!в до них.

Мета_1__йавдання_робйти. Метою робота £ досл!даення поЕерхне-во-контактннх явщ та перехХдних процес1в у м1кроелектронних ком-позшйяд. на основ1 Салв .

Для дооягнення вмазано.! мети необххдно ещэХшти наступи! па-вдання:

1.Уточнили модельн! уявлення та основн! анал1тичн1 сп!вв1дношення, якх опиоуютъ позерхкево-конгактн! явшца та перех!дн1 процеси в структурам з Ш.

2.Розробити комплекс методик та метролог!чне ззбезпечення для доел!даення електрофЗ-Зичниг та структурнлх параметров структур типу Ме-СаАз.

3.Доол1дити вплнв умов термо- та х1мЗлно1 обороСок на оснсвн! па-раметри ы1кроелектронних композиции коту Ме-СаАБ.

4.Досл1дити ел9ктроф1эичн1 параметра та структуру перех1дких областей у р!зниг системах; контакт!в типу Ме-ОаАз.

5.Досл1дити можливост! отворення еових ткгйв ьакроелектрошшх пристроив з бар'ером Шоттк!.

Наукова новизна.

1.Проан9л1зоЕано та уточнено ф1зичи1 уявлення про перекхдн!

е.

цроцеси Е структурах типу С-алв-Ые, еапропоновано конетруктивн! EapiaHTíi усунения аномалМ вольт-амперних характеристик, як1 зу-мовлен! вшшзом soehííehíx та об'тиха фактср12.

2.Бпэрше на п!детзв1 теоретичных тз експериментальних досл!дкень композпц1й Ag/n-CäAß(111) i Ag~Gs-In/n-GaAs(111) вога-новлено 4ifi:i галезшост! як!снкх показник1в Ш i ом!чних контакта в!д рекзш1в термообробки 5а показано визначальний вплие температури шдкладки п!д час нанеоення контактного матер1алу.

3.Кошлекс проведение доол1дйень дозволив еформувачи gchqbkí Ф1зичн1 ириншши створення БШ i ом!чних контакт!в до ы1кроелектрокни2 кошозицйг s ч1кяш позначенням ïx переваг та осыекень.

4.Обгрунтсвано i запропоновано ориг1нальний п!дх1д до псбу-дови м?.кроелектронних нал1впров1дниковиг п1дсеяюбзч1в öiryqoi хвид! на основ! досл!дкень контактних пар.

_2£2бистий_вклад_даоертзнта^ Розроблено методичке забезпе-чення та Бигоговдеяо екоперимектальк! доел1дн! зразки, виэна-чено вшшв на як!ать контакт1в Ag-Ge-In/n-GaAs (111) i O&p'cpíB OioTTKï Ag/n-GaAs (111) тешературнох та xini4Hoî обробка Сад£-п1дкладки, рекшДв термообробки нашлениг kohtsktíb та öap'epib IDoTTKi. Ваконано велшгнй обсяг Еш1р1в Еольт-амперних характеристик оиотем Ме-СаАй, виконаао розрахункп ïx еяектрофХзичких параметр^. Оброблено результата

електрсннограф!чних досл1джень. На пхдетав! проведених досл1дкень дано рекомендацН до рекиы!в виготовлення öap'epib Шоттк! Ag/n-GaAs(111) та оШлиизс контактхв Ag-Ge-In/n-GaAs(111). як! впро-ваджено при розробц! твердот!льнсго sapiaHTy НВЧ гвдсклюЕача 6!гуч01 2еил1.

Практичная и!нн!сть роботи.

1.Рекомендовано реиими терм!чно1 обробки бар*ср!в Шоттк! ^/п-СаАз(111) та ом!чних контакзЗ.в А§-0е-1п/п-0аАв(111), виготовлешх методом вакуумного випаровування.

2.Результата експершентальних доед1джень розширюють уявлен-яя про законоы!рност1 формувашы структури переходного шару при р!зних температурних рекимах його етворення та визначають умови стаб!л1зац!х едектроф!зичних иараыетрхв 5ар'ер1в Шоттк! 1 ом!чних контакт!в на п!детав1 валз.

З.Запропояовзно технолог!ю виготовлення бар'ердв Шоттк! ! ом1чннх контак?1в, яка моке Сути внкоркстована для виготовлення хй-деилювача б!гучо! хвил! на СаАе, а таком д!одхв Шоттк!, механо-перетворювач!в малого р!ввя тиску.

4.Рекоыеадац!1 до резшшв виготовлення бар'ер1в Шоттк1 Ag/n-ОаАз(111) ! ом1чних контакт!в Ag-Ge-In/n-GaAв(111), а також роз-роолену технолог!») створення твердот!льного вар!анту тдсклювача б!гучо! хвил! влровадкено на п!дпрлснотв1 п/с А-7139 (м.Шолково Мооковськой облает! )з р!чним економ1чнш ефектом 100 тясяч карбованцев на р!к (за ц!наш до 1990 року).

Достов!рн!оть одержаних результатов п!дтве>рдиуеться додер-жанням необх!дник вимог до метролог1чного забезпечення ексггери-менту та матеыатично! ооробки результат!в доел!днень, узгодясенкям м!к розробленими модельними уявленнямн ! одерканиш екеперимен-тальнида результатами, включаючи дан! 1нших автор!в, В1ДПОВ1ДН1СТЮ рекомендацШ та висновк1в нормам практичного матэр!алознавствз ! приладобудування.

_0°ло»ешял_шо_вшоо дться_на_эахио т. 1.Дан1 електроф!зичшх та отруктурннх доед!джень перех!дних об

ластей у р!вних системах контактхв типу СаАв-Ме.

2.Методика 1 результзти досл1дкень впливу х!м!чнох обробки йаАв-п!дкладки на висоту бар'еру Шоттк! Ай/п-аАв(111) та пито мий перезОдний: оп!р ом!чних контакт1в А^-0е-1д/п-СаАв (111).

3.Експериментальн! результаты досл!джень залекност! електраф1зичних параметр!в контактхв в1д режим!в термообробки на баз! композиц1й ОаАв, виготовлеких вакуумним розпиленням.

4.Технолог!чн! особливост! побудови твердот1льного вар!анту НВУ п!дсилювача 01гуч»х хвил!.

_Ан2обад!я_теооти_;. 0сыовн1 результаты доповздались на 1 Всесоюзна науково-техн!чн!й конференцП з !нтегральнох електрокикг НВЧ (Новгород,1982), на ХХХУ1 Всееоюзн1й яауковох сво!1 (Москва,1984), на Всесоюзной науково-практичн!й конференцП "Зростання ефективяоот1 технологи якост! продукцП колъоровох металургП (Краонояроьк,1984), на Всесовзн±й науково-техн!чн!й конференцП "Спед!альн! комутац1йн! елементи" (Рязань,1984), на М1кнародн!й школ1-конференц1х з ф!зичних проблем (ЧернХвц!,1995), на Ш Всерос1йськ1й науково-техн!чн!й конференцП "Датчик-95'1 (Крвд,1995), на науково-техн!чн!й конференцП' "Вакуумна наука ! техн!ка "Гурзуф,1995), на 5-й Кршлськ!й конференцП "НВЧ техх&ка ! спутниковий прийом" (Севастоп!ль,1995), на Всерос!йськ!й науковЗ студентськ±й конференцП "Ф!зика твердого тхла" (Томськ,1996).

_02бл!кацхх. За темою диоертацН одержано 2 авторських св!доцтва на винах!д , опубл!ковано 16 наукоЕих праць.

Ст^^гкт^ра__та обсяг дисертацП. Дисертац!йва робота

складаеться !з вступу, шести розд!л1в, висновкхв, додатк!в та перел!ку цитованох л!тератури з 135 назв. Загальний осеяг робота складае стор!нок, рисунк!в 51 та 8 таблвдь.

ЗМ1СТ РОБОТИ

_У_вст2н1 обгрунтовано актуальн!сть та наукову новизну робо-ти, сформульовано мету 1 задач! досл!джень, вотановлено практич-ну значущ!сть результатХв, викладено основн! положения, що вино-ситиыемо на ззхист.

Першй_розд!л присвячено анал1зу сучзсного стану проблемы вивчення ф1зики гшреххдних процес!в у структурах. типу метал~нап!впров1дник. Розглянуто основн1 показники якает! та тек-нолог!чност1 м!кроедектронних композиц!й на основ! СаАз, метод» контролю та д!агностики контаетав ! бар*ер!в Шот?к1 до натвлровхдшкХв. Днал1з в!домих наукових результатов дозволив еиявити нерозв'язан! проблеми, як! е в дан!й облает! доойджень, сформулввати мету та завдання, як1 необххдно розв'язати для зд!йснення поставлено! мети.

ш-стить сшис методик п!дготовкн зразк!в з напиленный контактами для електронно-м!кросксп!чних та електронно-граф1чних доол!дкень на м!кроскол! проов1чушого типу УЕМВ-100К, дан! розрахунку вксотк бар'еру Шоттк! та питомого перех!дного опору оы!чних контакт!е. Описано розроблену на основ! чо-тирьохзондового методу схема до вим!рювання вольт-амперних характеристик контакт!в метал-нап!впров!даика. Наведено вих!дн! па-раметрж матер!ал!в досл!дауваних контактних пар.

У_?Р§?ьому__розд!л! наведен! результата досл!дкень впливу термообробки на як!сть контакт!в та бар'ер!в. Контакти виготовля-лися за методом терм!чного випарювання на еп!такс±йному арсен1ду гал!ю ( пе Арсен!д гал!ю мае високу рухом!сть

електрон!в, що найкраще при створенн! НВЧ прилад!в. Велика ширина

ззбсрскно! зони GaAe < необх!дною умовоо рооотоздатиосй структур при тйдздаениж r-mmapavypaz. Завдяки шл!й величин! часу життя неосновннх. нооИв С-аАе £ перспективкам матер!алом до отворення рад!ад1йкост!йюдх придад!в й 1с. Досить висок! значения питомого опору Gals дозеоляють викоряетовувзти йоге як д!електрик у 1С, прпзначекнз для роботе у сантиметровому та м1д!ыетроЕому д!апазон! довкян хвильД для 1золяцП структур у дафроввг 1С. Найб!льи високий бар'ер одеркрягь на поверхн!, яку opieareoBaHo у площин! ("11).

Як бар "ершй дотер!ал забрано Ад(99,999). ШдстаЕов для вибору е Слизк!еть ТК? Ag й Gals, а такса те, що Ag добре зыочуе яоверхню GaAe, ко аабеетечус добру шхан±чну м!ж1сть контакту i полегшую технологию виготовлення бар*«р!в Шоттк!. Ввакаеться, so ор!бло !ндеферентне до кислот та луг1в, б1лыпоот-1 1дких rasis. Завдяки доор1й тепдопров1дноат! Ag, ви-нряшвдачий контакт мае шеокий р!вень poaciBEaEoi потушоет!. Сполукз (перог1двиа шар) Ag з Gals не змШюегьея у робочоыу

диапазон! температур. Ag was ьхдносно веведшккй коеф!д!ент

—1

дифузЗд. У C&As '7.-«-5 Ю см"/с), пор!вняно, кзяшклад, з Аи

.им

()'Д11=2 с>,Г/с), ко дозЕоляе зменштя товшдну нерехХдного шару-

Випрямляюч! контакти ср!бла з GaAs виготовляють при в!дкосно високкх температурах, при яких етворшться тугопдзвк! евтектичн! еплави. Для з'яеування вшшву термообройки на влаетивост! бар'ернсго контакту виготовлен! структурн Ag/n-CiaAs(111) пЛдлягази в!дпалу при р1зних значениях температуря 1 часу. З'ясовано, що для доол!джено! групп зразк±в Ag/n-GaAs(111) висота потенц!ального бар'сру зб!льшуеться з ростом температура ,

яоолгас еьсго максимального ьначетт (0,9...0,95) В при температур! 923К, a пог!м гибншзгетьоя. Як показала структур«! досуйдкеяня, де зд1йоввсяьея ЕнэелЗдс-к здоевдвш? товшш кереШного дару. 8ри иьшу зроотзе ц!льк!оть поЕ^рхневах оз2н1в. üva впзнач?н1Я гешгерэяур!, коли пром1жзий шар зменшуеться нав1тъ до ушоатсйшого отаву, а ш^льихотаь поверхлэвкх от ííhíb досягас свого максимального' зшс-ш, шеста по?енп!ального бар'еру очжсшть о!ля 2/3 тш засороннох зоня яап1и1ро91дникя. Оютш&яше значения часу вгдпгйлу атановить 10 хвалан.Незалекно в!д тзекиау Eisroaqr контакту, значно вплизае висскгу cap'еру йоттк! ьнявля« температура Щдкяйдкк. Нзйб!дьи якхон! контакт« одеркзгеь яри напилена! ср!бла на подкладку, на-гр!ту да 1?ЗК. Подальше зроетакяя температуря шлкладкк нригьо-дкть до знгжешхя нисоти бар'сру Шоттк!.

Результат!! доел!дкень ззлежяоет! ais. виеотою бар'сру Шоттхс!, звадайстю зроотанна 24-ыперзтури в!дт:злу та авадк!ств osm~ лоятша зразку п!елл в!дпаду ов!дчать, що kohï&kt s веош-зш Сар'гром фэрмусгьза при доз?в™ньо яоЕ1яшому зроомня! уз&трз»у-рп в!дазлу. За звидк!етп нагр!ву {7„._i ib г'оадуо!в из хнашну

Ücil р

вяссга бар'spy Шоттк! для дзша nap?ix spasKis кеОякйг&егьоя до максимального значенна. Швидкйеть охолодоення твое

С ¿.О J1

впливас нз значения н!й: Н1видк!сть asrpisy. Лле гроотанкя "„.,,, над 15 град/хвил веде до пог1р!денвя якост! батз'сру íüóitk!.

Доея!дкуззлося також oraplEHß sapiB на нхдкритому cosirpi протягом тривалого часу. ]&сперз2.;ент2?.зх доведено, за цих умов Еясота бзр'сру майже не зм±несться î еюотер^аегься лше нознаппв зроотанкя , коаф!ц1ент неХдезльнсет! БАХ трохи зменшуеться, алектрктн! параметра отаб1л1£уйтьоя дееъ через де-ьо годин). Че~

pes 140 годин контакт стае не-ярилатним до викориотання. Контроль-н! контакты а бар'ероы Шотткх, то збе-р1гадиоя п!д шаром дараф!ну, при Еим1равйнняг ово! харэкеерастаиа ¡äöepimr.

Пропонуетъея оптимальная режим термообробкк для öap'cpiB Шсттк! Ag/n-GaAs(111) висотою 0,9...0,95В; температура Пхдоладаи -373К; температура вхдсгалу 8ЙЗК; час в1дпзлу 10 хеюгин, швйщ;1сть sarpisy та шш^йота. схододження spasitiLB 15 градусia на хвидшу.

Для внготовлення ом!чких контактов до ареен!ду гал!ю дода-

етьей сплав Ag-Ge-In sa Еагою), яки» дозводяе

виготовляти контакти до слаболегуючего n-GaAs 1з значениям р.,=7

10~^0м оы^. У пронес! сплавления утвсрюються вакане±1 галХю. Ш.

заканси запсвзшз-ьоя да$увгдуючши атомами гещавйю, як! у

п!дгратц! гал!ю в!д!граить роль донорхв. Ефективна ийлыйсть леча

гуючо! дом!пки у сшшвленому шар! може досягнути 5 10'-'ом In иол1лтуч змочуван1оть. Легування метал}', що шлавляегься, невеликою е!льй!стй дом!шок змешуе його поЕерхневий натяг. Для apiömix сплав1в таков далхикою e In. Кснтактн s Ag-Ge-In oraöiJJbsi до тежератури 873К ( для пор1вняння: Au-Ge-Mi (80%-12%-8'М iro ваз!) стзб!лья! до 573К). Для пайки зоввЗлшйх вивод!е до контакт-iE is сплаву A,g~Ge~in на шверхвю напиливали шар ср1бда, тому so ix здачуван1еть припоем ДОС -4-0 погана.

Наводиться методика виготовлвнвя сплаву Ag-Ge-In (7&%-20?а-5$ за вагою).

Контактна площадки паносилася крхэь Mo-маску способом терочного киларовування на установи! ВИ1-2К. Найкраша адгез!я контактного материалу до GaAs мае м!еце при температур! гйдкладкк 473-523К. Температура п!дкладки контролавалаеь за дшоыогок* пла-

îiffioposit-miarahceob термопарою. Зелшшй бплке на як1с?ь сяЛчних

контзкт!в мае процес ихлавлення нанесеного матер!алу. Резуль-

тзтк доел1даень валкву швидкоот! зрооташя температуря при

БЗ-дпалюваш! на перех1дниЗ onip ом1чного контакту св1дчать , що

PîBHOMipHs змочувашя та дафуз!я контактного матер!алу до

зрсен1ду raJüa яШуваетьея при =10-15 град/хвал. Як шзавк-

üi-ii'p

ло. час i температура вплавленкя едекчродкого материалу дуже -впливае на як!оз?ь контакта. Результата досл!даень дозволяютъ ре-комендузати при виготовлеш! контактов до n-Gals is Ag-Ge-

1п(7'з>?~аой-5й sa загов) такий реявм термоооребкп; температура

_ i

Мдшшпвавня-вТЗК, чае в1дпалювання 1 хввзика 10 -см см").

Зросгйния часу з1дпалкБашя призБодить до зросл'анкя опору, по с, межявво, наслЗдком зм1нз вяаотквоотей самого GaAs при в1доалюванн1. V д1т&р«гур1 вказусться.що ш нэгр1ва_чв1 GaAs до температура 673-773К олизько поверхн! утворветьея виеокоомний шар, тозщена якого зроотае при зб!льшенн1 температур™ та змен-иенн! концеитрзцП sooiÏB. Таким чинш, при вплавленн! контактов ярацшть два цротилеших механ12ыи : s одного боку 1де утворения нивькосшого контакта. s другого боку- угворення виссонного шару. йб!г тмпературного интервалу, у якому досягаеться мЗлЗтльний onip контактов, з д1аггаэсном температур, у яксму елостер1гаеться зм1на влаотивостей у Gais, негативно впливае на стаб1лън1оть контактов.

Визчевня ви-ливу гешхзратури навколккнього еервдоввща на величину контактного опору вкззус на те , so в 1н?ерЕал1 температур S73-453K контакта: Ag-«q-l>i/n-GaAs(1li) макть л!к1йну еольт-ашерну хар&кяериотнку.

У четвертому розд!л1 доолЗ-джувався налив zímíikoj обробки на

показники jíkootí та техколог1чност! структур «типу С-аАв-Ме. При виготовлев! элементу звичайно використовуютъ новерхневу обробку нап!впров!дника, пасивування та техн!ку з'еднання металу s над1впроз!дникам. При обробц! ароен!ду гзл!ю немокливо заотосову-вати ы!цн! киелоти, тому знищення масляниоткх забрудненъ £ тхо-верхк! Gais- я1дкладки зд1йснюЕали га допсмогов орган!чних pos-пинншйв. Дек1лька napTíft пластик оброблялись pisHHWH заеобаш. IIotím зд!йснювалооя яашдення ср!бла при оотатньому тнеку (1,8..2)Ю-^тор на хйдкладеи, що буди нагр!т! до 3?ЗК. Струютурп в1дпалйвади при температур! 823К на дротяз! 10

хвилин. Розрахунки, проведен! на п!дстав! результатов mis вшгробу-вань, показали, до внесла бар'еру Иоттк! набликаетьея до макеи-мадьних еначень поблизу у kohtsktíb, п!дкл8дку яких. було оброб-лено з о!рнокиелом.у травнику з яаотушою нитримкою в винн!й кислот!. Як в!доыо, ковалентниЁ характер зв'язку Gals об.умовлюе не-обх1да1оть присутноот! у травнику окиолювача i кошхдекооужворш-вача, то сприяе очищению поверхв!. Внаол!док взасмод!! Gais з пе-рекисом водню утворюються окиапи мишьаку та гадгю, як! вилучають-ся при зезаемод!! з кислотою. Вотановлено, ¡до така обробка дозео-ляе одержати найб!лыпу ¡ц!льн!оть поверхневих етан!в; при цьому напилендй ыатер1ал утворюс бар'ер Híottkí, висота якого зы!нюеться в монах (0,87-.0,9Ь) Б.

IIpiï виготовленн! оьичних конгакт1ь ловерхнв иаА8-и1дкладки обезжиривали у cywimi толуола та метилового спирту у сп1вв!дношенн! 1:2 ; дал! пластики проходили пояередню обробку у р!эних травниках. До цього ж, кр!м xíul4Hoi обробки зразки перед нападениям в1даалввали при р!знах температурах (673-873К) протя-гом 1-2 шшш у вакуум! 2 10 •'тор. Дал! нашиювали сплав Ag-Ge-

Гп на нагрХту до 473К п!дклздку; формування ом!чного контакту в!дбувалооя при температур! 07ЗК протягоы 1 хышши.

Добр! результата ( р -7 10 ''Ом ем") дэг гака обробкз пластин С-аАз: обезжиривания з суьйвй толуола та метилового спирту, оороб-ка в травнику ( ЗНоВ04~1H.jO.j-1Н90 ) протягем 3-5 секунд» багато-рэзовз проьшвка у гзряч1й та холоднИ! днотильовал!® та де1он1зован1й вод!, промивкз у метиловому спирт!. Техгйчна оплетка при температур! 823К протягом 1-2 квшшнк у вакуум! (о - 2 10—'тор').

У д'яЕОиу ррздХл! наведено дзк! десл!дкенкя поверхн! контактов ,як! одержано з Еикористанням растрового електроного м1кросиопу РЕкН--- 2. 1пшому сл-к^поном1/ мхкроскоп! УЕМВ~';ООК

■годом фолы досл!даувашеь структура, фззоьай оклад ыетзлево! пл!вки та перех!дний шар у р1зних системах контактов типу ОзАв-Ме(сплав) з метою ^становления Бззймозз'язку м!г: станом -отр'/кт\!в зон! контвкту та тз'люлогх^к1 його виготовлб'иня. Дан! досл!дкень етруктурних зм!н у перехгдному шар! омггкнх коктактгв А§~йе-1п/п-0аАе(111», г!даш>нлх при р!знш: температурах, вкозу-йть, ¡до структура пгйвки потр!йного сплаву контактов, виготсвл-;1-ннх при оптимальному режим!, полХкрксталичнз, багатофзаоза, дрЮнозерняста та доснть р!вном!рпа, ФазовиП склад з!дпов!дас розпиленому потрШному сплаву. г'оспод!л срасла, герман!ю. !нд!ю у напилен!й пл!ец! нбр1вно?л!ряий. У потр!Йному сплав! з к1ш&ано переважзс ср!бло, але при переход! в!д одк!сз ы!:<род!лянки до !ншо! для одного а того ж контакт1/ д!фрзкц!Яна картина екшш;-наб!р к!лець. Яа одних д!ляпкзх пл!вка зсагачена Ай\ на Хзгаих —Зо або 1п, що пов'лззно, певно. з р!зкою шидкЗ.стю 1г вшшрювшшя у продес! нападения.

Основн! результати дослЛдеевь структур А.а/п-СаАв(111), виго-товлених при р1зш-1х реаамах терыообробки контактов ,так1. При температур! в!дпалу о1дьае 723К епоотерХетьея взашна д1фуз!я Ад, Оз.,ае. При текшератур! в!дпалу контакту 775К в пркконтактн1й зон1 нап!впров!дника електронограми мать трохи зм!нену систему рефлеке!в через проникнення атоы!в ср1блз у кршлталев! грат-ки. Утьорен! капиленням иари ерЮла при температурах вАдоалу мають пайкристаличну структуру. При температур! 825К в контактн!й облает! з'являстьоя невелика к1льк!сть гал!ю, Структура поверхн! шйвки мае порушення еупдльноет!: з'являвтьоя воглкб-лення, вириви.

Зростання тешератури в!дпалу до 375К призводить до того, що структура стае б!льш зернистого, менш р!вном!ркою ! мае сл!ди сплавления. Це пояснюеться утворенням евтектики А§-Ав в потр!йк!й систем! Са-Ае-Ад. Оптимальна глибкна щюннкнення ср!бла в прикон-тактну зону СаАе в1доов1дйе У даному експеримент! трквалост! витримки 10 хзпдин.

Вивчевня структура тс фазового складу бар*еру Шоттк! ОаАеСти) при р!знпх температурах тдкладкз год час криетал!ззцП пл!вок ср::бту,а .показало, що висок! температура л!дкладок призво-дять до загрублеш1я отруктури пл!вок А§. Таким шшжам в!дпов!даыть електронограми з перерпвчаотиш дифракц1йними тльцяшг, що окладаютвея з окремих рефлекс!в.

Предметом досл!джень був такой фазовий склад виирямлюючих контактов, що ьитримувалиея на поватр!. Контакта, витриман! про-тягом 24-48 годин, мають таку я структуру ! фазовий склад, як 1 щойноЕиготовлен!. Ватрамка зразкгв без герметизац!! б!льш, н!ж 43 годин призводить до окиолення шару ср!бль. Найбхлыве окиолення

епостерХгалооь п!оля старЗлня ггротягом 140 годин.

Из Iii летав} теоретичниг та екоперимоктальшп: досл1джень зо~ прошновэно модель форыуванвя контакту Ag-Ge-In/ri-GaAs.

Одержан! результата [9.11,141 дозволили озттш.(1зувати техко-лог!ю виготовледня о.м1чнид контактов та бар'ср!з Шоттк! i булз викориетак! при шготовденк! досуйдеее зрзэк1в мезакоперетворюва--ч±& малого piBHB тиоку [10,12,13,15,16], д!од!ь Шээтк! f1-53 та НВЧ п1деилжвач1Е 6iry;ioi двшй 1?,83, а tskok епец1альних кгалута-ц1йнид елемент!в [6].

розглянуто ощацштов! оеобливоет! i методолог!» виготовлення лрилаяових структур на приклад! тдеилшача öirpiel хвил±, властпвоет! якого дуке залег:ать з!д шу контакт!в. При яедоататнъо в1дпраш>оввкЫ телкнц! нанесекня конта1ст!в у перех1дн!й облает! може внниннути aap п!двищенего onipy. Якио такий контакт с катодом, то поблизу кього утворюстъоя стац!онарний домен сильного поля, ! генерац!я ьзагал! подо не кикнути. Шари п1дадаеного onipy у хгриконтактннх областях мон:уть призводити tökos до деградац!х генерув^ого д!оду. В лкост! еихЗдного натер!алу вакориетовуваБСя тнокриетвлхчвий n-ßaA& да товщин! еп!такс!йного шару -2... 10 ж, Д^ООО-ТСС0-. си*/(В

1/1 1С

с), п., =ь 10 "т___210'-'см "'. Посл!дсвн1сть операций виготовлен-

ня пХдеилювача така. Опечатку пластина gaas осезетрювалася у парах сумхи! толуолу та метилового спирту (1:2) s као^ухшею ре-телъною промпвкою у дистнльован!й вод! та витринкою при температур! 3?3K протягом 15-20 двнлин. Методом фогояЗлографН роэкрива-ли облает! для ом!чких коктактхв. Процео фотол!тогрзф1.1 зд1йенювзли у тзк!Й поел!довноетх: -нанесения фоторезиста,

-сушка ил&очт при температур! 288-293К - 15 хвилин,

-експонування,

-•проявлення фоторезисту у 2% оум!ш1 Ка^РО^, -задублення фоторезисту при 733К- 40 хвилин,

-травления в1дкритга. дЛлянок у травнику (ЗН,;,ё0^-1Но0о-1Но0) про-тягом 3-5 секунд з наступною ретельно» проминкою у дистильоватй вод!.

1Н.сля нанезення ом!чного контакту опечатку вилуча-

ють шар фоторезисту у розчин! д!оксану протягом 5 хвилин, по?!м конта1;ти в!дпалюють.

Поперед виготовленням бар'ер!в Шоттк! заировэджувала другу фотол!тограф!ю аналог!чну перш!й. Напилення контактов та бар'ер!в Шоттк! здИенювалоая на нЗдкладку, попередкье нагр!ту до 373-423К. Кращ! з одернаних прилад!в п!дсилывали сигнал на частотах в!д 2 до 15 Г'гц до р!вня 18 дБ.

Таким чином, в!дорацъовак! найбЗлыя задсв!льн! реками заготовления ом!чних контакт!?, д§-0е-1п/п-СаАз(111) ! бар'ер!в Шоттк! 1§/п-0аАе(111} доеить добре погодауються з вимогами, що пред'являаться до во!х тип!в д!од1в Ганна, у тому числ! ! НВЧ п!дсилк)ззч!в О!гучо1 хвил!.

У вясновках сформульован! основн! рззульт&ти роботи:

1. Розроблено модель формування м!кроелектронно1 композиц!! Ай-Ое-Хп/п-ОаАз, яка враховуе умоьи термообробки ! дозволяв вотано-витк залежн!еть м!ж параметрами потенциального бар сру та режимами термообробки у д!апазон! температур 673-923К при зм!н! часу в!дпалу в!д 45 до 300с.

2. Для Еивчення взаемозв'язку показншив якоот! та технологхчноет! мгкроелектрошшх композиций з умоваш 1х виготов-

лення розроблено комплекс метрологЗлного забезпеченкя, який вклю-час до себе опец1альний вар!ант методики контролю ВАХ та модерн120Бан1 методики структурних доалХдхень.

3. Експериментально вивчено зв'язок м1а режима?® термообробки о одного боку та мАкроструктурок 1 розподХлом кодятонентав в щшконтактш!х областях, з другого боку.

Ветановлено, що нзякранй покаоники якост! 1 текюлог1тшост1

пронес1/ термовХдпалу реал1зуютьоя! для бар'ср1в Шотт'к! Аа'/п,—

СаАз(1И) { йд^-0,95 В) - температура п1дкладкп при нэпиленн!

ер!бла станоеить 373К, -гешература в!дпалу -823К. чао в1дпалу~ 1С

хвшотн, авидк1ел:ъ нагр!ву та оголодкекня при вЗднал! -15 грвдуеав

яа хвшшну; для омЗлних нонтакт1в !И1) (рг- 7

- '1 ^

Ю 'Ом см-)- температура п1дклалкн при нэпгдевн! -+73-523К. тешхе-ратура вхдпалу контакту -873К, нас в±япалу~ 60 оекунд, шззщциоть нагр!ву та пшидк1сть охолодкення- 10 градусов на хвилину.

4. Експэршектально одержано м1вооелектрснн1 композиаП » батз'^рами Юоттк! ^гиг/ Аг^/п—ОаА&( 111) та ом!чкими контактами Ар:-и'е-1в/п-0аАе (111) 1с ааданкмл шкезвиками якоет! 1 технолсгллноет!, на пхдотэе! якнх виготовлен! в1дпов1дн1 яршгади ганн1веького талу, у тому числ! п1дсилювач1в оЛгучо! зсвшЦ.

Прилади п!дтвердили свою перспектиЕНхОТЪ при впровадкенн! та вшробуванн! на лромислових пХдпрхкмстваз:.

__зиоертац11 опубл!кованс в роботах {

1. Баренцева О.Д., Дмитриева Л.Б. Влияние термообработки на параметры контактов с барьерами Шотткк // Сб."Диэлектрики и полупроводники" . -Киев. -1932. -Вин .21. -С. 94-97.

2. Барашева О.Д., Дмитриева Д.Б. Повышение качества диодов Шот-

тки для СВЧ элементов // Сб. "Диэлектрики и полупроволники".

-К.-1933.-Вып.24.-С.83-85.

3. Дмитриева I.E. Влияние тонких технологических факторов на качество барьеров ¡Иоттки /Тезиси докл. на 1 Всесоизн. НТК по интегральной электронике СВЧ. -Новгород.- 1У82.-Г.2.- 0,326-32?.

4-. Дмитриева 1-Е. Технологические особенности изготовления диода Шоттка. /Тезисы докл. на XXXY1 Всееомэв.научн.оеосии.- Москва. -1982.- Т.2. -С.81-ЗН.

5. Баренцева О.Д., Дмитриева Л.Б. Металлические контакты для барьеров Шотткя./ Тезисы докл. на ШОК "Повышение еффектяннооти технологии качества продраши цззеяаой металлургии". -Красно-ярок. -1984. -С.110-111.

6. Баранцева О.Д., Дмитриева Л.Б. Влияние технологических факторов на качество барьеров Шоттки, включаемых в олецяальнне кошуга-1Ш онвне элемент/ Тезисы докл. на ВНТК "СКВ". -Рязань. -1934. -С.1S-20.

7. Дмитриева Ä.B. Особенности изготовления усилителя нарастающей волны /Тезисы докл. на ВНТК "СКЭ" .-Рязань. -198А.-С.18-19-

8. Бзраниева О.Д., Дмитриева Л.Б. Технологические особенности построения СВЧ усилителя о барьерами Шотткв // Сб.научн.тр "Фнзико-технологичеокие разработки устройств вычислительной тех ниш". -Киев.. -Ин-т Кибернетики Ш УССР. -1988.- С.76-81.

9. Levinson L1.!., Kosteako V.L., Dmitrieva L.B. Particularities oi Interphase Formation in Ag-n-GaAs / International Sefaool-Conference of Physical Problems in Material Science oi Semiconductor.- nth-loth, of September 1995.- Ohernivtei.- Ukraine. -P.104.

Ю.Дмитриева Л.В., Костенко B.I., Левинзон Д.И. Первичный преобразователь давления на МЗП-структуре /Тезисы докл. на YIT Все-

российской НТК "Датчик-95". -Крым. -1Г.1995. -Т.З. -С.503-504.

11 .Дмитриева Л.Б., Костенко В.Л. Оятжлизания технологии вакуумного нанесения омических контактов и барьеров Шоттки к ерсеницу -галлия / Тезисы докл. НТК "Вакуумная наука и техника". -Гурзуф.- 1995.- с.54-

12.Костенно В.Л., Дмитриева Л.В., Левикзон Д.И. Оптимизация технологии изготовления СВЧ датчиков давления //Материалы 5-й -Крымской конференции "СВЧ техника и спутниковый прием",

-Севастополь. -1995.-Т.1. -С.293-295.

13.Костенко В.Л., Дмитриева Л.Б. Исследование контактов с барьерами Шоттки мякровлектрснного датчика давления // San.гос.инк.академия.- Запорожье. -1996.- 14с.-Деп.ГНТВ .Украины 29.U5.Sfc.- й 1274--УК 9Ь.

14.Литвинюк О.В., Костенко В.Л., Дмитриева Л.Б. Исследование -структуры контактов с барьерами Шоттки к GaAs / Тезисы докл. '£ Рос.научн.студ.кокференц. "Физика твердого тела", Томск.-199Ь. -Т. U-C.71.

15.Дмитриева Л.В..Коотенко В.Л.,Левинзон Д.И. особенности изготовления барьеров Шоттки микроэлектронного датчика давления -//Електричний журнал.-Запорожье.-ЗТУ.-1995.-Еып.2.-с.40-44.

16.Дмитриева Л.В., Костенко В.Л., Левинзон Д.й. Исследование -структурного совершенства инжектирующих контактов Ag-n-GaAs для интегрального датчика давления // Електричний журнал.-Запорожье.-199?.- Bm.f-(S) .-С. 11-14.

Dmitrleva L.S. Investigation of surface contact phenomenon

and transient in the microelectronic competition on the GaAs ba~

¿¡is.

Master's thesis for з Candidate of Science or speciality 05.27.ОЗ -ÎHxe technology, equipment and production о1 the mterials and electronic technique system, Kherson State Technical University, 1997.

It will be defended 16 scientific works and two author's certificate containing theoretical and experimental researches about influence chemical processing GaAs-substrate and also ther-moprocessing operation to eleetrophysics paramétrés Sohottby barrier Ag/n-GaAs (111) and oiaaio contact Ag-Ge-In/n-GaAs (111) structure of transient layer. Concrete model of microelectronic composition Ag-Ge-In/n-GaAs(111) formation is worked out. It was determined the principal regularity or transient layer structure in barriers and contacts. It was defined the most favourable condition £ for the stabilisation or ehmic contacts and Schottky barriers to GaAs electrophyeic paramétrés. Results of investigation was installed at the plant e/'b A -7139 (t.Shchyolkovo, Moscow region).

Дмитриева Л.Б.Исследование поверхностно-баръернш: явлений и переходных процессов в микроэлектроншх композициях на основе ар-сенида галлия.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, по специальности 05.27.03- Технология, оборудование и производство материалов и устройств электронной техники, Херсонский государственный технический университет , 1997г.

Защищается 16 научных работ и 2 авторских свидетельства, которые содержат результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния химической обработки GaAe-подложки. а также

режимов термообработки на электрофизические параметры и структуру переходного слоя барьеров Шоттки А§/п-СаЛз(111) и омических контактов А§-0е~1п/п-СаАв(111). Построена конкретная модель формирования микроелектронной композиции ^-Се-1п/п~0аАз. Установлены основные закономерности формирования структуры переходного слоя барьеров и контактов. Определены наиболее благоприятные условия стабилизации электрофизических параметров омических контактов и барьеров Шоттки к йаАз. Результаты исследований внедрены на предприятии п/я А-7139, г.Щелково Московской области.

Кшчов! слова.

АрсенЗд гал!ю, ср!бло, потр1йвий сплав А§-Се-1п, терм!чна обробка, перехЗ-дний шар, бар'ер Шоттк!, ом1чеий контакт.