автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Технология элементной базы защитных устройств для радиолокаторов сверхвысоких частот

На правах рукописи

СОЛОВЬЕВ Юрий Владимирович

ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РАДИОЛОКАТОРОВ СВЕРВЫСОКИХЧАСТОТ

специальность - 05.27.06. «Технология и оборудование для производства ' полупроводников, материалов и приборов электронной техники»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в ЗАО «Светлана- Электронприбор»

Научный руководитель: доктор химических наук, доцент

Александров Сергей Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Малыгин Анатолий Алексеевич Санкт-Петербургский государственный технологический институт (ТУ)

кандидат технических наук, доцент Семенов Николай Николаевич Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Ведущая организация: Физико-технический институт

им.А.Ф.Иоффе РАН

Защита состоится «15» июня 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.02 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, химический корпус, аудитория 51.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по указанному выше адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.229.02

Автореферат разослан

£

мая 2005 г. Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.229.02., д. ф.-м.-н. профессор

Саморуков Б. Е.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Достигнутые к настоящему времени малые размеры полупроводниковых элементов и возможность их совмещения с линиями передач сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала сделали актуальной разработку защитных устройств (ЗУ) радиолокационных станций миллиметрового диапазона длин волн в гибридно-интегральном исполнении.

Основными материалами, которые применяются для изготовления полупроводниковой элементной базы ЗУ, являются кремний и арсенид галлия. Электрофизические параметры этих материалов (диэлектрическая проницаемость и тангенс диэлектрических потерь tg5<5*10"3), при современном уровне технологии изготовления СВЧ полупроводниковых приборов обеспечивает реализацию ЗУ для работы в миллиметровом диапазоне длин волн.

Особый интерес представляет применение эпитаксиальных тонкобазных (Ь£2 мкм) {м-п структур на основе арсенида галлия. Благодаря преимуществам арсе-нида галлия по электрофизическим параметрам, таким как высокая подвижность основных носителей заряда, резкий концентрационный р-п переход, реализация малых значений' емкости и дифференциального сопротивления, возможно изготовление p-i-n диода, имеющего лучшие СВЧ характеристики по сравнению с кремниевыми диодами.

Для работы полупроводниковых ЗУ при большом уровне входной импульсной и средней мощностей в качестве входных и выходных каскадов необходимо применять многодиодные конструкции. Однако, при создании мощных устройств для работы в коротковолновой области миллиметрового диапазона необходимость мон-

тажа в СВЧ тракт большого количества полупроводниковых дискретных диодов представляет серьезную техническую проблему

Одним из возможных решений проблемы является применение монолитных ограничителей, особенно изготовленных на основе арсенида галлия. В этом случае, помимо простоты монтажа в СВЧ тракт, можно обеспечить более эффективное рассеяние средней мощности и высокое быстродействие, по сравнению с дискретными приборами.

Целью настоящей работы является;

Разработка технологии изготовления p-i-n диодов и монолитных ограничителей новой конструкции на основе эпитаксиальных структур арсенида галлия, в качестве

элементной базы для защитных устройств миллиметрового диапазона длин волн.

3

Для достижения поставленной цели потребовалось:

- разработать новые структурно-конструктивные варианты p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия с электрофизическими параметрами, отвечающим требованиям работы в миллиметровом диапазоне длин волн.

- исследовать различные технологические варианты изготовления p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе эпитаксиальных структур арсенида галлия, для обеспечения требуемых электрофизических параметров.

- на основе полученных результатов разработать технологию и изготовить планарные p-i-n диоды и монолитные ограничители для ЗУ миллиметрового диапазона длин волн.

Научная новизна;

1. Предложена и реализована методика проектирования ограничительного пленарного p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Выполнен расчет основных электрофизических параметров этих приборов для ЗУ в частотных диапазонах Найдены расчетом параметры приборов (последовательное сопротивление, барьерная емкость при нулевом смешении), обеспечивающие малые (менее 1Д6) потери СВЧ сигнала в волноводе. Методика подтверждена экспериментально.

2. Показана возможность применения несплавного омического контакта Сг/Аи при изготовления p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Получены новые сведения о влиянии электрофизических параметров эпитаксиальных слоев арсенида галлия р-типа проводимости на удельное сопротивление и адгезионные свойства несплавного омического контакта Установлено, что несплавной омический контакт Сг/Аи - Аиршлщ. к эпитаксиальным слоям арсенида галлия р-типа проводимости с уровнем легирования обеспечивает надежную адгезию и имеет малые значения удельного контактного сопротивления р=(2-

3. Выявлены тенденции изменения СВЧ характеристик монолитного ограничителя в диапазоне частот при изменении геометрических характеристик полуизолирующей подложки арсенида галлия. На основании полученных результатов разработана конструкция монолитного ограничителя, обеспечивающая минимальные потери в заданном частотном диапазоне.

4. Разработана новая методика неразрушающего контроля последовательного сопротивления диодных цепочек в технологическом маршруте изготовления монолитного ограничителя с замкнутым балочным выводом.

Практическая значимость работы заключается в следующем;

Разработан технологический маршрут изготовления планарного ограничительного диода балочного типа на основе арсенида галлия для работы в частотном диапазоне Разработанная технология внедрена в серийное производство.

Впервые в РФ разработана конструкция и технологический маршрут изготовления монолитного диодного ограничителя на основе арсенида галлия для работы в частотном диапазоне £=75-110 ГГд (^"=3 ми). Выпущена опытная партия монолитных ограничителей. Создана проектно-технологическая база для серийного производства монолитных диодных ограничителей.

Основные положения, выносимые на защиту;

В ходе диссертационных исследований получены новые результаты, совокупность которых позволяет сформулировать следующие научные положения, выносимые на защиту.

1. Технологические разработки и решения, обеспечивающие изготовление планарного р-1-п диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия, найденные не основании результатов расчета электрофизических параметров р-1-п диода и монолитного ограничителя на низком уровне мощности (НУМ) СВЧ сигнала и определения параметров работы приборов на низкой частоте.

2. Закономерности формирования и свойства несплавного омического контакта Сг/Аи для диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Применение металлизации к сильнолегированным эпитаксиальным слоям арсенида галлия р+-типа проводимости позволяет реализовать омический контакт, который отличается высокой воспроизводимостью электрофизических параметров (более 90% по площади пластины), надежной адгезией и обеспечивает малые значения удельного сопротивления металл-полупроводник

3. Технологические решения, относящиеся к изготовлению планарного р-1-п диода с балочными выводами на основе арсенида галлия, обеспечивающая потери пропускания СВЧ сигнала в режиме НУМ в пределах 0.6-0.75 дБ и ограничение в режиме

высокого уровня мощности (ВУМ) до 12 дБ. Это позволяет использовать данный элемент в качестве ограничителя мощности в частотном диапазоне 20- 40 ГГц 4. Разработанная и впервые реализованная в РФ конструкция и технология изготовления планарного многодиодного ограничителя на основе арсенида галлия, обеспечивающая работу при импульсных мощностях 50-100 Вт, характеризующаяся потерями на пропускание СВЧ сигнала в режиме НУМ 0.7-0.9 дБ и ограничением в режиме ВУМ 16-18 дБ в диапазоне 92-94 ГГц, что отвечает требованиям работы в качестве ограничительного выходного каскада в составе ЗУ в 3 миллиметровом диапазоне длин волн.

Апробация работы»

Результаты, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на Всероссийской ярмарке электронных устройств и оборудования (Нижний Новгород 2002); Научно-технической конференции молодых специалистов (г. Саратов 2004); и XII международной научно-технической конференции «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки» (г. Санкт-Петербург, февраль 2005).

По результатам диссертационной работы опубликовано 5 работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 3 частей, 5 приложений, выводов и списка лиры. Материал изложен на 151 странице текста, содержит 16 таблиц и 55 рисунков. В список литературы включены 68 наименований.

б

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определен объект исследования, сформулирована цель работы, задачи, которые необходимо решить исходя из цели работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации носит обзорный характер. Проведен анализ публикаций, касающийся разработки и создания, пленарных p-i-n диодов и монолитных ограничителей на основе арсенида галлия. Определены основные требования, предъявляемые к выбору эпитаксиальной структуры и металлизации для формирования омических контактов. Рассмотрены методы роста эпитаксиальных p-i-n структур с высокой концентрацией основных носителей заряда в приконтактных слоях. Приведен обзор различных металлизационных систем, которые применяются для создания омических кон-

+ +

тактов к приконтактным эпитаксиальным слоям арсенида галлия р - и п - типа проводимости. Приведены основные характеристики созданных за рубежом p-i-n диодов и монолитных ограничителей. Результаты анализа сведений, относящихся к технологии изготовления p-i-n диодов и монолитных многодиодных ограничителей на основе ар-сенида галлия, свидетельствуют об ограниченности имеющейся информации, что вероятнее всего, обусловлено сложностью изготовления данных полупроводниковых приборов для работы в миллиметровом диапазоне длин волн.

Таким образом, для реализации элементной базы ЗУ на основе арсенида галлия требуется проведение комплексного исследования технологических вариантов изготовления различными экспериментальными методами с целью обеспечения требуемых электрофизических параметров работы приборов в миллиметровом диапазоне длин волн.

Во ВТОРОЙ главе представлены результаты расчета электрофизических параметров p-i-n диода в режиме НУМ с целью определения последовательного сопротивления омических контактов и приконтактных слоев, барьерной емкости при нулевом смещении и индуктивности прибора, которые отвечают потерям СВЧ сигнала в волноводе менее 1 дБ.

Показано, что для работы в частотном диапазоне прибор

должен иметь следующие значения электрофизических характеристик: • сопротивление эпитаксиальных слоев и омических контактов:Яв<5 Ом; - сопротивление р-п перехода в режиме НУМ: ^>1000 Ом;

• емкость при нулевом смещении: С®<0.03 пФ; - индуктивность: Ь 5 0.2 нГн;

На основании проведенного расчета, были определены топологические размеры основных элементов конструкции планарного балочного p-i-n диода.

В миллиметровом диапазоне длин волн основные потери в ЗУ при прохождении СВЧ сигнала связаны с наличием больших значений последовательного сопротивления и барьерной емкости ограничительного элемента.

Существенный вклад в последовательное сопротивление p-i-n диода вносят контактные сопротивления металлизации к р+-, П+- эпитаксиальным слоям. Основной проблемой в технологии изготовления СВЧ полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия является трудность получения низкоомного контакта к эпитаксиаль-ным слоям р-типа проводимости. Одним из возможных путей решения проблемы минимизации данного параметра является использование эпитаксиальных приконтактных слоев с высоким уровнем легирования.

С этой целью было проведено исследование электрофизических параметров омических контактов Сг/Аи и ,А^е-Аи к эпитаксиальным слоям р-типа проводимости с различным уровнем легирования основными носителями заряда

Определение параметров омических контактов проводилось методом «длинной линии».

Установлено, что несплавной омический контакт Сг/Аи к эпитаксиальным слоям с уровнем легирования имеет достаточно малые значения удельного

контактного сопротивления коррелирующие с электрофизиче-

скими параметрами контакта АиВе-Аи (р0=(1-3) *10 Ом*см2). Отличительной особенностью несплавного омического контакта Сг/Аи является надежная адгезия металлизации к эпитаксиальному слою в отличие от контакта АиВе-Аи

В качестве омического контакта к п+- эпитаксиальному слою арсенида галлия использовалась металлизация Удельное контактное сопротивление

Аи(5е-№-Аи - п+-ОаАв (N¿=5*1018см"5) составляет |рс=(1- 3)*10'6 см"3.

При разработке технологического маршрута изготовления р-ьп диода (рис.1) установлено, что, увеличивая толщину защитного диэлектрического слоя можно добиться уменьшения барьерной емкости прибора за счет снижения паразитной емкости металлизации.

Измерения параметров р-ЬП диода на низкой частоте показали, что арсенидгал-лиевый р-1-п диод балочного типа с толщиной базы Ь=1мкм имеет:

- дифференциальное сопротивление 11(1=3.5-4 Ом Д„. *=Ю мА); -барьерную емкость при нулевом смещении <С®=0.018-0.023 пФ;

Полученные экспериментальные значения основных электрофизических характеристик отвечают требованиям работы p-i-n диода в частотном диапазоне ¡=20-40 ГГц (Хор=*8мм).

Измерения СВЧ параметров разработанного р-ьп диода в режиме НУМ показали, что экспериментальные образцы имеют потери СВЧ сигнала 0.6 - 0.8 дБ и обеспечивают ограничение СВЧ сигнала в режиме ВУМ12 дБ

Рис.1 Пленарный р->п диод балочного типа на основе арсенида галлия 1 - омический контакт к п^-СкАз; 2 - омический контакт к р^СгаАв;

3 - балочный вывод; 4 - эпитаксиальный слойп^ОаАз; 5 -эпитаксиальный слой р*-ОлАз; 6 - диэлектрическая защита вЮг; 7- эпитаксиальный слой п^аАв; 8 - полуизолирующая подложка ваАз

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с конструктивными особенностями и технологией изготовления монолитного диодного ограничителя на осно-

ве арсенида галлия. Основное внимание уделено технологии изготовления диодных цепочек и формированию пьедестала в активной области прибора.

Представлены результаты расчета основных электрофизических параметров монолитного диодного ограничителя в режиме НУМ в частотном диапазоне £=75-110 ГГц (А=3 мм) с целью определения последовательного сопротивления, барьерной емкости и индуктивности прибора, которые отвечают минимальным значениям потерь СВЧ сигнала (менее 1 дБ) в волноводе.

Минимальным значениям потерь пропускания СВЧ сигнала в данном частотном диапазоне отвечает ограничитель, который имеет следующие электрофизические параметры:

- сопротивление эпитаксиальных слоев и контактной металлизации ограничителя: К«№<15 Ом;

- емкость ограничителя при нулевом смещении:

- индуктивность металлизации:

Технологический маршрут изготовления ограничителя предусматривал реализацию планарной конструкции на эпитаксиальных структурах арсенида галлия. Внешний вид монолитного ограничителя представлен на рис. 2.

Рис. 2 Монолитный ограничитель на основе арсенида галлия 1 - внешний вид монолитного ограничителя; 2 - диодные цепочки ограничителя;

3 - омический контакт к приконтактному слою р+-типа проводимости; 4 - омический

+

контакт к приконтактному слою п -типа проводимости

В процессе разработки технологического цикла изготовления особое внимание

уделялось выполнению следующих технологических операций:

10

х

- жидкостное травление эпитаксиальных структур при создании воздушных мостов диодов в ограничителе;

- формирование пьедестала кристалла ограничителя;

В отличие от изготовления дискретных балочных p-i-n диодов, при формировании воздушных мостов диодов в ограничителе, необходимо учитывать наличие замкнутого металлического балочного вывода. Наличие замкнутого балочного контура приводит к неконтролируемому анизотропному травлению, из-за неравномерного доступа травителя к поверхности. Проведенные серии экспериментов по формированию воздушных мостов показали, что скорость травления эпитаксиальных слоев различна в активной области ограничителя. Для обеспечения необходимых условий равномерного травления в активной области ограничителя была проведена корректировка конструкции диодных цепочек ограничителя. Цель корректировки заключалась в создании балочных выводов у периферийных диодов, которые замыкались на балочный вывод ограничителя. Контроль травления проводился по пробивным напряжениям между точечными зондами на поверхности эпитаксиальных слов. Проведенные серии экспериментов показали, что при данной корректировке конструкции ограничителя достигается равномерное травление полупроводникового материала в процессе формирования воздушных мостов в активной области прибора.

Пьедестал кристаллов ограничителя в технологическом цикле изготовления формируется жидкостным травлением. При проведении данного технологического процесса необходимо учитывать ряд требований:

- пьедестал кристалла должна иметь определенные размеры, соответствующие размерам волноводного окна ЗУ (2.4 х 2.1 мм);

- толщина пьедестала должна обеспечивать механическую прочность прибора;

К толщине кристалла предъявляются противоречивые требования: с одной стороны -обеспечение механической прочности ограничителя, с другой - обеспечение минимальной паразитной емкости подложки.

Для обеспечения механической прочности пьедестала толщина полуизолирующей подложки арсенида галлия выбиралась в пределах 110-120 мкм. Утоньшение стандартной эпитаксиальной структуры арсенида галлия ^=300 мкм) проводилось химико-динамическим полированием. Формирование пьедестала осуществлялось с использованием травителя на основе серной кислоты.

Однако, при исследовании экспериментальных образцов ограничителей в заданном рабочем диапазоне частот (¡=75-110 ГГц) наблюдался высокий уровень потерь

пропускания СВЧ сигнала (Цоп.>12-14 дБ). При этом кристаллы ограничителя имели требуемые значения основных электрофизических параметров на НЧ.

В ходе выполнения работы были изготовлены кристаллы ограничителя с различной толщиной пьедестала. Было установлено, что минимальный уровень потерь (<1 дБ) достигается у кристаллов ограничителя с толщиной пьедестала Ь=35-40 мкм и минимальным заполнением полуизолирующей подложки в волноводном окне (полосы пьедестала). При этом они имели необходимую механическую прочность, которая позволяла провести монтаж кристаллов в ЗУ с высоким процентом годных (=80 %).

Экспериментальные образцы кристаллов монолитного ограничителя по результатам метрического контроля на НЧ уровне имели следующие электрофизические параметры:

-дифференциальное сопротивление диодной цепочки: ЯтЗ 1-33 Ом (I,,). =10 мА); - емкость диодной цепочки при нулевом смещении: С® =0.0021-0 0028 пФ;

Экспериментальные образцы имели потери в режиме НУМ 0.7-0.9 дБ, что хорошо согласуется с расчетными значениями рабочих частот прибора дБ при £=92- 94 ГГц).

Монолитные диодные решетки на основе арсенида галлия, используемые в качестве ограничителей мощности, обеспечивают работоспособность при импульсных мощностях 50-100 Вт, с величиной вносимого затухания в режиме ВУМ на уровне 16-18

ДБ.

Основные результаты работы:

1.На основе аналитического обзора литературы показано, что для изготовления полупроводниковой элементной базы на основе арсенида галлия необходимы эпитаксиаль-ные структуры с высоким уровнем легирования приконтактных слоев. Это позволяет обеспечить минимальные значения контактных сопротивлений и тем самым уменьшить вклад последних в полное последовательное сопротивление прибора.

2. С применением прикладных пакетов программ проведен расчет и анализ основных характеристик полупроводниковой структуры и прибора в режиме НУМ СВЧ сигнала На основании полученных данных определены топологические размеры основных элементов р-1-п диода и, в конечном итоге, разработана топология балочного р-1-п диода на основе ОаЛй.

3. На основании экспериментальных измерений параметров омических контактов к приконтактным эпитаксиальным слоям арсенида галлия типа проводимости

12

выбран несплавной омический контакт Сг/Аи для р+-арсенида галлия (уровень легирования основными носителями заряда N 4= (1-2) *10 " см*3) и омический контакт АиОе-№-Аи для п+-ОаА (уровень легирования основными носителями заряда N ё =7*Ю 18-1*Ю "см3); Технология формирования омических контактов Сг/Аи и АиОе-№-Аи обеспечивает высокий выход годных тестовых структур (более 90 %), высокую воспроизводимость и может быть использована в технологическом цикле изготовления р-1-п диода на основе арсенида галлия.

5. Разработанная технология изготовления арсенидгаллиевых балочных р-1-п диодов обеспечивает высокий процент выхода годных приборов по электрофизическим параметрам (более 90% пластины). Анализ работы диодов в режиме НУМ показывает, что потери при прохождении СВЧ сигнала составляют 0.6-0.8 дБ, а ограничение в режиме ВУМ равн 12 дБ. Это позволяет использовать планарные р-1-п диоды на основе арсенида галлия в качестве ограничителей мощности в частотном диапазоне 20-40ГТц.

6. С применением компьютерных технологий проектирования разработана конструкция монолитного многодиодного ограничителя на основе эпитаксиальных структур ар-сенида галлия. Определены основные электрофизические параметры ограничителя для заданного диапазона рабочих частот (¡=75-110 ГГц). Разработан технологический маршрут изготовления ограничителя, разработана технология формирования пьедестала с заданной толщиной и необходимой механической прочностью,

7. Монолитный многодиодный ограничитель обеспечивает работоспособность при импульсных мощностях 50 - 100 Вт на ВУМ СВЧ-сигнала. При этом потери СВЧ сигнала в ЗУ в режиме НУМ не превышают 1 дБ, а вносимое затухание в режиме ограничения (ВУМ) составляет 16-18 дБ

Таким образом, разработанный р4-п диод и монолитный диодный ограничитель на основе арсенида галлия могут служить основой для создания элементной базы монолитных интегральных комплексированных устройств, пригодных для радиоэлектронной аппаратуры радиолокационных станций различных классов.

Дальнейшее развитие тематики, представленной в диссертационной работе, следует вести в следующих направлениях:

-материаловедческом, с целью совершенствования эпитаксиального процесса выращивания структур на основе арсенида галлия и тройной системы 1п-Оа-А (выращивание контактных слоев р+ и п+ с концентрацией основных носителей заряда

-конструкторско-технологическом, с целью разработки монолитных диодных ограничителей для диапазона 90-110 ГГц и увеличению активных элементов (p-i-n диодов) в монолитном интегральном исполнении.

Разработанные приборы прошли апробацию в рамках выполнения ряда опытно-конструкторских работ в ЗАО «Светлана- Электронприбор».

В приложения включены расчет электрофизических параметров p-i-n диода и монолитного ограничителя, программа расчета электрофизических параметров омических контактов на основе метода «длинной линии», топология планарного p-i-n диода и монолитного ограничителя, а также технологические маршруты изготовления полупроводниковой элементной базы на основе арсенида галлия для ЗУ миллиметрового диапазона длин волн.

Основные публикации по теме диссертации.

1. Малеев А. Н., Ковш А. Р., Жуков А. Е, Васильев А. П., Михрин С. С, Кузьменков А. Г., Бедарев Д. А., Задиранов Ю. М., Кулагина М. М., Шерняков Ю. М., Шуленков А. С, Быковский В. А., Соловьев Ю. В., Moller С, Леденцов Н. Н., Устинов В. М. Конструкция и технология изготовления вертикально излучающих лазеров с непроводящими эпитаксиальными зеркалами// ФТП- 2003. - т. 37.-B. 10. -С. 1265-1269

2. Волков В. В., Иванова В. П., Кузьмичев Ю. С, Лермонтов С. А., Соловьев Ю. В., Баранов Д. А., Кайдаш А. П., КрасовицкиЙ Д. М, Павленко М. В, Петров С. И., Погорельский Ю. В., Соколов И. А., Соколов М. А., Степанов М. В., Чалый В. П. Полевые транзисторы на основе гетерострукгур AlGaN/GaN полученные методом аммиачной молекулярно - лучевой эпитаксии.//Письма в ЖТФ.- 2004. - т.ЗО. - в.9. - с.63-67

3. Александров С. Е, Волков В. В., Соловьев Ю. В. Применение несплавного омического контакта Cr/Au в технологии изготовления p-i-n диода на основе арсенида галлия /ЛГез. докл. ХП международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и генерация знаний в образовании и науке». СПб, ГОУ ВПО СП6ГПУ.-2005.-С.319

4. Александров С. Е, Волков В. В., Иванова В. П., Кириллов А. В., Кузьмичев Ю. С, Смирнов В. А., Соловьев Ю. В. Конструкция и технология изготовления монолитного ограничителя на основе арсенида галлия // Тез. докл. ХП международной научно-

методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и генерация знаний в образовании и науке». //СПб, ГОУ ВПО СПбГПУ. - 2005. - с. 320 5. Соловьев Ю. В, Волков В. В, Иванова В. П., Кириллов А. В., Кузьмичев Ю. С, Смирнов В. А. Монолитный рш-диодный ограничитель для миллиметрового диапазона// Петербургская Электроника. - 2005. - в. 1 (42). - с. 100-105

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать Формат 60x84/16. Печать офсетная.

Уч. печ. л. /¡О . Тираж 400 . Заказ Я№.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

К

918

09 МОП 2005

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ (обзор литературы).

1.1 Защитные устройства.

1.2 Полупроводниковые защитные устройства.

1.3 Омические контакты к р- и n-типа проводимости эпитаксиальным слоям GaAs.

1.4 P-i-n- диоды на основе GaAs.

1.5 Монолитные СВЧ ограничители для миллиметрового диапазона длин волн.

ГЛАВА 2 КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ P-I-N ДИОДА БАЛОЧНОГО ТИПА НА ОСНОВЕ GaAs.

2.1 Введение.

2.2 Расчет электрофизических параметров GaAs p-i-n диода.

2. 2. 1 Расчет вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода.

2. 2. 2 Разработка топологии диода с использованием САПР AutoCAD.

2. 3 Технологические особенности изготовления p-i-n диода на основе GaAs.

2. 3. 1 Электрофизические параметры омических контактов к p-i-n эпитаксиальным структурам на основе GaAs.

2. 3. 2 Конструктивные особенности изготовления p-i-n диода на основе GaAs.

2. 2. 3 Определение паразитной емкости балочного p-i-n диода на основе GaAs.

2. 4 Определение основных электрофизических параметров

GaAs p-i-n диода на низкой частоте.

2.4.1 Измерение емкости экспериментальных p-i-n диодов.:.

2.5 Электрофизические параметры планарного GaAs p-i-n диода на СВЧ уровне.

Выводы.

ГЛАВА 3 КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНОГО P-I-N ДИОДНОГО ОГРАНИЧИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaAs ДЛЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН.

3.1 Электрофизические параметры монолитного ограничителя на основе GaAs.

3.2 Разработка конструкции и технологического маршрута изготовления ограничителя на основе эпитаксиальных структур GaAs.

3.3 Технология изготовления монолитного ограничителя.

3.4 Анализ технологического маршрута изготовления ограничителя.

3.4.1 Жидкостное травление эпитаксиальных структур при создании воздушных мостов диодов в ограничителе.

3.4.2 Формирование пьедестала ограничителя.

3.5 Методика проведения измерений последовательного сопротивления и емкости ограничителя.

3.6 Анализ параметров ограничителя на СВ Ч уровне.

Выводы.

Малые размеры полупроводниковых элементов и возможность их совмещения с линиями передач СВЧ сигнала создали благоприятные условия для разработки защитных устройств (ЗУ) в составе радиолокационных станций миллиметрового диапазона длин волн в гибридно-интегральном исполнении.

Основными материалами, которые применяются для изготовления полупроводниковой элементной базы (ЭБ) в составе ЗУ, являются кремний и арсе-нид галлия. Электрофизические параметры данных материалов (диэлектрическая проницаемость £>10 и тангенс диэлектрических потерь tg5<5*10"3), а также современный уровень технологии изготовления СВЧ полупроводниковых приборов обеспечивает реализацию ЗУ для работы в миллиметровом диапазоне длин волн.

Особый интерес представляет применение эпитаксиальных тонкобазных (h<2 мкм) p-i-n структур на основе арсенида галлия, так как благодаря ряду преимуществ по электрофизическим параметрам, в частности, высокая подвижность основных носителей заряда, резкий концентрационный р-n переход, реализация малых значений емкости и дифференциального сопротивления, возможно изготовление p-i-n диода, имеющего ряд лучших СВЧ характеристик, по сравнению с кремниевыми диодами.

Для работы полупроводниковых ЗУ при большом уровне входной импульсной и средней мощностей в качестве входных и выходных каскадов необходимо применять многодиодные конструкции. Однако, в коротковолновой области миллиметрового диапазона (А=3 мм) одной из основных проблем при создании мощных полупроводниковых устройств, является сложность монтажа в СВЧ тракт большого количества дискретных диодов.

Одним из возможных путей решения этой задачи является применение монолитных ограничителей, особенно изготовленных на основе арсенида галлия. В этом случае можно ожидать более эффективного рассеяния средней мощности по сравнению с дискретными приборами, высокое быстродействие и простоту монтажа в СВЧ тракт. Для реализации этих возможностей необходимо разработать конструкцию и технологический маршрут изготовления монолитного ограничителя на основе арсенида галлия с учетом электрофизических и физико-технологических особенностей данного материала.

Таким образом, для создания ЭБ на основе арсенида галлия для ЗУ миллиметрового диапазона длин волн необходима тщательная проработка конст-рукторско-технологических вопросов изготовления таких элементов, ставящая целью сформулировать, обосновать и разработать основные требования к используемому материалу, технологическим процессам и конкретным операциям, создать работоспособные элементы для ЗУ и исследовать их электрофизические характеристики.

Целью данной диссертационной работы является разработка конструк-торско-технологических принципов создания ЭБ в составе ЗУ миллиметрового диапазона длин волн на основе эпитаксиальных p-i-n структур арсенида галлия.

Достижение поставленной цели потребовало провести расчет электрофизических параметров полупроводниковых приборов для заданного диапазона частот. Разработать новые структурно-конструктивные варианты p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия с электрофизическими параметрами, отвечающим требованиям работы полупроводниковой ЭБ в миллиметровом диапазоне длин волн. Исследовать различные технологические варианты изготовления p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе эпитаксиальных структур арсенида галлия, для обеспечения требуемых электрофизических параметров, и на основе полученных результатов разработать технологию и изготовить планарные p-i-n диоды и монолитные ограничители для ЗУ миллиметрового диапазона длин волн. Провести исследования электрофизических параметров ограничительных элементов на основе арсенида галлия на низкой частоте и в режимах низкого (НУМ) и высокого (ВУМ) уровня мощности СВЧ сигнала в заданном диапазоне частот.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследований:

- расчет электрофизических параметров p-i-n диода и монолитного ограничителя для заданного диапазона частот;

- экспериментальное исследование электрофизических параметров омических контактов к эпитаксиальным слоям арсенида галлия р- и n-типа проводимости;

- экспериментальное исследование отдельных технологических операций изготовления ограничительных элементов;

- экспериментальное исследование электрофизических характеристик ограничительных элементов на низкой частоте и в режиме НУМ и ВУМ СВЧ сигнала.

Первая глава диссертации носит обзорный характер. Проведен анализ публикаций, касающийся разработки и создания, планарных p-i-n диодов и монолитных ограничителей на основе арсенида галлия. Определены основные требования, предъявляемые к выбору эпитаксиальной структуры и металлизации для формирования омических контактов. Рассмотрены методы роста эпи-таксиальных p-i-n структур с высокой концентрацией основных носителей заряда в приконтактных слоях. Приведен обзор различных металлизационных систем, которые применяются для создания омических контактов к прикон-тактным эпитаксиальным слоям арсенида галлия р- и п- типа проводимости. Приведены основные характеристики созданных за рубежом p-i-n диодов и монолитных ограничителей на основе соединений А3В5. Результаты анализа сведений, относящихся к технологии изготовления p-i-n диодов и монолитных многодиодных ограничителей на основе арсенида галлия, свидетельствуют об ограниченности имеющейся информации, что вероятнее всего, обусловлено сложностью изготовления данных полупроводниковых приборов для работы в миллиметровом диапазоне длин волн.

Таким образом, для реализации элементной базы ЗУ на основе арсенида галлия требуется проведение комплексного исследования технологических вариантов изготовления различными экспериментальными методами с целью обеспечения требуемых электрофизических параметров работы приборов в миллиметровом диапазоне длин волн.

Во второй главе представлены результаты расчета электрофизических параметров p-i-n диода в режиме НУМ с целью определения последовательного сопротивления омических контактов и приконтактных слоев, барьерной емкости при нулевом смещении и индуктивности прибора, которые отвечают потерям СВЧ сигнала в волноводе менее 1 дБ. В приложении 1 приведены результаты расчета основных параметров ограничительного p-i-n диода для частотного диапазона f=20-40 ГГц (k=8 мм).

На основании проведенного расчета, были определены топологические размеры основных элементов конструкции планарного балочного p-i-n диода.

Представлены результаты исследований электрофизических параметров омических контактов AuBe-Au и Cr/Au к эпитаксиальным слоям арсенида галлия р — типа проводимости с различным уровнем легирования. Приложение 2 к этой главе содержит описание метода определения электрофизических параметров омических контактов с помощью метода «длинной линии» (МДЛ) Представлены разработанные технологические операции, связанные с формированием омических контактов, «меза» - структуры, металлических и диэлектрических покрытий. В приложениях 3 и 4 приводятся топология и технологический маршрут изготовления планарного p-i-n диода на основе арсенида галлия.

Приведены результаты исследований электрофизических параметров балочного планарного p-i-n диода на низкой частоте и в режимах НУМ и ВУМ СВЧ сигнала в частотном диапазоне f=20-40 ГГц (А,=8 мм).

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с конструктивными особенностями и технологией изготовления монолитного диодного ограничителя на основе арсенида галлия. Основное внимание уделено технологии изготовления диодных цепочек и формированию пьедестала в активной области прибора. .

Представлены результаты расчета основных электрофизических параметров монолитного диодного ограничителя в режиме НУМ в частотном диапазоне f=75-l 10 ГГц (Л=3 мм) с целью определения последовательного сопротивления, барьерной емкости и индуктивности прибора, которые отвечают минимальным значениям потерь СВЧ сигнала (менее 1 дБ) в волноводе. В приложении 1 приведены результаты расчета основных параметров ограничительного p-i-n диода для заданного частотного диапазона.

Разработаны технологические операции формирования изоляции планар-ных p-i-n диодов с помощью «воздушных» мостов при наличии замкнутого балочного вывода ограничителя, при наличии замкнутого балочного вывода. Исследовано влияние геометрических характеристик полуизолирующей подложки арсенида галлия на СВЧ характеристики ограничительного элемента. Изложен способ измерения дифференциального сопротивления и барьерной емкости диодной цепочки ограничителя при наличии замкнутого балочного вывода. В приложениях 3 и 4 представлены топология и технологический маршрут изготовления монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Представлены результаты исследований электрофизических характеристик данного полупроводникового прибора на низкой частоте и в режимах НУМ и ВУМ СВЧ сигнала в частотном диапазоне f=75-l 10 ГГц (Х-3 мм). Научная новизна диссертационной работы:

1 Предложена и реализована методика проектирования ограничительного планарного p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Выполнен расчет основных электрофизических параметров этих приборов для ЗУ в частотных диапазонах f=20 - 40 ГГц (Л=8 мм) и f=75-110 ГГц (Л=3 мм). Найдены расчетом параметры приборов (последовательное сопротивление, барьерная емкость при нулевом смещении), обеспечивающие малые (менее 1 Дб) потери СВЧ сигнала в волноводе. Методика экспериментально проверена.

2. Показана возможность применения несплавного омического контакта Cr/Au при изготовления p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Получены новые сведения о влиянии электрофизических параметров эпитаксиальных слоев арсенида галлия р-типа проводимости на удельное сопротивление и адгезионные свойства несплавного омического контакта Cr/Au. Установлено, что несплавной омический контакт Cr/Au к эпитаксиальным слоям арсенида галлия р-типа проводимости с уровнем легирования (Na=2*1019 см"3), обеспечивает надежную адгезию и имеет малые значения удельного контактного сопротивления (р=2-4 *10~6 Ом*см2).

3. Установлено влияние геометрических характеристик полуизолирующей подложки арсенида галлия на СВЧ характеристики монолитного ограничителя в частотном диапазоне f=75-110 ГГц (А=3 мм). На основании полученных результатов разработана конструкция монолитного ограничителя, обеспечивающая минимальные потери в заданном частотном диапазоне.

4.Разработана методика неразрушающего контроля последовательного сопротивления диодных цепочек в технологическом маршруте изготовления монолитного ограничителя с замкнутым балочным выводом. Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработан технологический маршрут изготовления кристаллов планар-ных ограничительных p-i-n диодов балочного типа на основе арсенида галлия для работы в частотном диапазоне f=20-40 ГГц (Х.=8 мм). Разработанная технология внедрена в серийное производство.

Впервые в РФ разработана конструкция и технологический маршрут изготовления монолитного диодного ограничителя на основе арсенида галлия для работы в частотном диапазоне f=75-l 10 ГГц (Х.=3 мм). Выпущена опытная партия монолитных ограничителей. Создана проектно-технологическая база для серийного производства кристаллов монолитных диодных ограничителей.

В ходе диссертационных исследований получены новые результаты, совокупность которых, позволяет сформулировать следующие научные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты расчета электрофизических параметров p-i-n диода и монолитного ограничителя на НУМ СВЧ сигнала, определение параметров работы прибо ров на низкой частоте, на основании которых, разработаны технология изготовления планарного p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия.

2. Технология формирования несплавного омического контакта Cr/Au для p-i-n диода и монолитного ограничителя на основе арсенида галлия. Применение металлизации Cr/Au к сильнолегированным эпитаксиальным слоям арсенида галлия р+-типа проводимости позволяет реализовать омический контакт, который отличается высокой воспроизводимостью электрофизических параметров (более 90% по площади пластины), надежной адгезией и обеспечивает малые значения удельного сопротивления металл-полупроводник рс=2-4*10"6 Ом*см2.

3. Технология изготовления планарного p-i-n диода с балочными выводами на основе арсенида галлия, обеспечивающая потери пропускания СВЧ сигнала в режиме НУМ в пределах 0.6-0.75 дБ и ограничение в режиме ВУМ до 12 дБ, что позволяет использовать данный элемент в качестве ограничителя мощности в частотном диапазоне 20- 40 ГГц.

4. Разработанная и впервые реализованная в РФ конструкция и технология изготовления планарного монолитного ограничителя на основе арсенида галлия, обеспечивающая работу при импульсных мощностях 50-100 Вт, характеризующаяся потерями на пропускание СВЧ сигнала в режиме НУМ 0.7-0.9 дБ и ограничением в режиме ВУМ 16-18 дБ в диапазоне 92-94 ГГц, что отвечает требованиям работы в качестве ограничительного выходного каскада в составе ЗУ в 3 миллиметровом диапазоне длин волн.

Апробация работы.

Результаты, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на Всероссийской ярмарке электронных устройств и оборудования (Нижний Новгород 2002); Научно-технической конференции молодых специалистов (г. Саратов 2004); и XII международной научно-технической конференции «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки» (г. Санкт-Петербург 2005).

По результатам диссертационной работы опубликовано 5 работ. Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 3 частей, 5 приложений, выводов и списка литературы. Материал изложен на 151 странице текста, содержит 16 таблиц и 55 рисунков. Список литературы из 68 наименований.

Выводы

В ходе выполнения данной работы были решены следующие задачи:

1. Разработана конструкция монолитного многодиодного ограничителя на основе эпитаксиальных структур GaAs с применением ППП MWO и САПР AutoCAD;

Определены и реализованы основные электрофизические параметры ограничителя для заданного диапазона рабочих частот (f=75-l 10 ГГц): Последовательное сопротивление одной диодной цепочки Ruen=30-34 Ом; Емкость одной диодной цепочки составляла С (0) =0.0024 - 0.003 пФ; Индуктивность балочного вывода L~ 0.1 нГн;

2. Разработан технологический маршрут изготовления ограничителя, разработана технология формирования гтьедистала кристалла ограничителя обеспечивающий минимальные потери СВЧ сигнала и необходимую механическую прочность;

3. При проведении метрического контроля основных электрофизических параметров ограничителя на НЧ разработана методика измерения последовательного сопротивления и емкости диодных цепочек при наличии замкнутого балочного вывода;

4. Кристаллы монолитного ограничителя имеют следующие типовые электрофизические параметры (диодная цепочка): Rd= 32-34 Ом; С(0)=0.0024-0.004 пФ; L< 0,1 нГн. Данные параметры отвечают требованиям работы прибора на ВУМ СВЧ-сигнала;

5. Монолитный многодиодный ограничитель на основе эпитаксиальных структур GaAs обеспечивает работоспособность на ВУМ СВЧ-сигнала при импульсных мощностях 50- 100 Вт, потери пропускания при этом не превышают 1.1 дБ, а вносимое затухание в режиме ограничения составляет 16-18 дБ;

117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Применение прикладных пакетов программ , в частности, HP HFSS и MWO позволяет провести расчет и анализ основных характеристик полупроводниковой структуры и прибора в режиме НУМ СВЧ сигнала. На основании полученных данных были определены топологические размеры основных элементов p-i-n диода, и в конечном результате, разработана топология, балочного p-i-n диода на основе GaAs.

2. На основании экспериментальных данных электрофизических параметров омических контактов к приконтактным эпитаксиальным слоям арсенида галлия р+- и п+ типа проводимости были выбраны: несплавной омический контакт Cr/Au для р+-арсенида галлия (уровень легирования основными носителями заряда N а= 1-2*10 19 см'3); омический контакт AuGe-Ni-Au для n+-GaAs (уровень легирования основными носителями заряда Nd =7*10 18-1*10 19см'3);

Технология формирования омических контактов Cr/Au и AuGe-Ni-Au, обеспечивает высокий выход годных тестовых структур (более 95 %), воспроизводимость и может быть использована в технологическом цикле изготовления p-i-n диода на основе арсенида галлия.

3. Вариация толщины пассивирующего слоя диэлектрика позволяет изменить долю паразитной емкости в общей емкости прибора.

4. Разработанная технология изготовления арсенидгаллиевых балочных р-i-n диодов обеспечивает высокий процент выхода годных приборов по электрофизическим параметрам (более 90% пластины);

5. Анализ работы диодов в режиме НУМ показывает, что данные приборы имеют потери при прохождении СВЧ сигнала 0.6-0.8 дБ и ограничение в режиме ВУМ 12 дБ, которые позволяют использовать планарные p-i-n диоды на основе арсенида галлия в качестве ограничителей мощности в частотном диапазоне 20- 40 ГГц.

6. Разработана конструкция монолитного многодиодного ограничителя на основе эпитаксиальных структур арсенида галлия с применением комплексного подхода в проектировании (ППП MWO и САПР AutoCAD);

7. Определены основные электрофизические параметры ограничителя для заданного диапазона рабочих частот (f=75-l 10 ГГц);

8. Разработан технологический маршрут изготовления ограничителя, разработана технология формирования пьедестала с заданной толщиной и необходимой механической прочностью;

9. Предложена методика измерения последовательного сопротивления и емкости диодных цепочек при наличии замкнутого балочного вывода;

10. Экспериментальные кристаллы ограничителя имели следующие электрофизические параметры (диодная цепочка): Rd= 34-36 Ом; С 0=0.0024-0.003 пФ; L<0.2 нГн. Данные параметры отвечают требованиям работы прибора. Монолитный многодиодный ограничитель на основе эпитаксиальных структур арсенида галлия обеспечивает работоспособность при импульсных мощностях 50 - 100 Вт на ВУМ СВЧ-сигнала, при этом потери СВЧ сигнала в ЗУ в режиме НУМ не превышают 1 дБ, а вносимое затухание в режиме ограничения (ВУМ) составляет 16-18 дБ;

11. Монолитный многодиодный ограничитель на основе эпитаксиальных структур арсенида галлия по своим параметрам отвечает требованием работы в качестве элементной базы ЗУ в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн.

Таким образом, разработанный p-i-n диод и монолитный диодный ограничитель на основе арсенида галлия, могут служить основой для создания ЭБ монолитных интегральных комплексированных устройств, пригодных для радиоэлектронной аппаратуры PJIC различных классов.

Дальнейшее развитие тематики, представленной в диссертационной работе, следует вести в следующих направлениях:

-материаловедческом, с целью совершенствования эпитаксиального процесса выращивания структур на основе арсенида галлия и тройных соединений InGaAs (выращивание контактных слоев р+ и п+ с концентрацией основных носителей тока *Ю20см-3);

-конструкторско-технологическом, с целью разработки монолитных диодных ограничителей для диапазона 90-110 ГГц и увеличению активных элементов (p-i-n диодов) в монолитном интегральном исполнении.

120

1. Лебедев И. В., Алыбин В. Г., Акопян В. А. Мощные твердотельные СВЧ ограничители//Радиотехника. 1982. - т. 37. - №8 - с. 24-27

2. Лебедев И. В., Шнитников А. С., Купцов Е. И. Твердотельные СВЧ ограничители — проблемы и решения//Известия вузов СССР. Радиоэлектроника.- 1985. т. 28. - № 10. - с. 124-141

3. Лебедев И. В., Алыбин В. Г., Купцов Е. И Многодиодный микрополоско-вый выключатель//Известия вузов СССР. Радиоэлектроника 1981. - т. 24.- №10.-с. 54-57

4. Акопян В. А., Лебедев И. В. Мощные твердотельные СВЧ защитные уст-ройства//Извести вузов СССР. Радиоэлектроника 1982. - т.25. - № 10. -с. 23-25

5. Лебедев И. В., Алыбин В. Г., Купцов Е. И. Интегрализация твердотельных управляющих и защитных устройств СВЧ//Извести вузов СССР. Радиоэлектроника. 1982 - т.25. - № 10. - с. 14-17

6. Кошевая С. В., Кишенко Я. И., Смойловский М. И. Быстродействующие широкополосные модуляторы на p-i-n структурах//Извести вузов СССР. Радиоэлектроника 1989 - т.32. - № 10. - с.56-58

7. Вайсблат А. В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. — М: Радио и связь, 1987 167 с.

8. Уотсон Г. СВЧ полупроводниковые приборы и их применение. М.: Мир, 1972-254 с.

9. Chiang Y. S., Denlinger Е. J. Low Resistanse all - epitaxial PIN diodes for ultra - high - frequency applications.//RCA Review. - 1977. - v. 38. - № 373. -pp.390-391

10. BraslayN. Alloyed ohmic contact to GaAs//J. Vac. Sci. Technol. 1981.-Vol. 19.- №3.-pp. 803-807

11. Stall R., Wood C., Board K. A study of Ge/GaAs interfaces grown by molecular beam epitaxy// J. of Applied Physics. 1981 - Vol. 52. - № 6. - pp. 4062-4069

12. Wood С. Zn- doped GaAs growth by MOMBE//J. of Crystal Growth. 1995. -Vol. 150- №3.-pp.281 -283

13. Sung J.Si doping in GaAs grown by MOVPE using tetiarybutilarsim and tet-raethylisian//J. of Crystal Growth. - 1994. - Vol. 145. - pp.408 -409

14. Sung J.Variation in the lattice parameter and crystal quality of commercially available Si doped GaAs substrates,//J. of Crystal Growth. - 1997 - vol.178. -pp. 445-458.

15. Sand E., Daneel K.Saturation of hole concentration in carbon doped GaAs grown by MOCVD//J. of Crystal Growth - 1997 - Vol. 182. - pp. 30 - 36

16. Hirano J., Yanagawa F. Low-resistance ohmic contacts to GaAs// Japanese J. of

17. Applied Physics. 1988. - Vol. 25. - №8. - pp. 1269-1269

18. Sung J. Carbon doping in MOVPE//J. of Crystal Growth. 1994. - Vol. 145. -pp.382 - 383

19. Sung J., Yanagawa F. Carbon doping of III-V compounds grown by MOMBE//J. of Crystal Growth. 1995. - Vol. 150. - № 2. - pp.221 - 223.

20. Strass A., Hansch W., Kaesen F., Fehlauer G. Low temperature electrical surface passivation of MBE — grown p-i-n diodes by H2 and O2 plasma processes//Thin Solid Films. 1998. - № 321. - pp. 261 - 264

21. Haragawa O. Zn 5-doped GaAs growth by MOVPE//J. Of Crystal Growth. -1995. -Vol.154 -№3. pp.231 -232.

22. Stall R., Wood C., Board K., Eastman L. Ultra low resistance ohmic contacts to n-GaAs//Electronics Letters. 1989. - Vol.15. - pp. 800-801.

23. Sanada Т., Wada O. Ohmic contacts to p-GaAs with Au-Zn-Au struc-ture//Japanese J. of Applied Physics. 1980. - Vol.19. - № 8. - pp. 491-494.

24. Brown F. Comprehensive study of Au-Mn p-type ohmic contact for GaAs/AlGaAs heterojunction bipolar transistors//J. of Applied Physics. 1986. -vol. 59. -№ 11. - pp. 3783-3786

25. Papanicolaou N., Christou A. Au-Mg improved ohmic contacts to p-GaAs//Electronics Letters 1983. - Vol. 19. - № 11. - pp. 418-420.

26. Aboelfotoh M., Вогек М. Narayan J. Ohmic contacts to p GaAs using Cu3Ge//Applied Physics Letters. - 1999. - Vol. 75. - № 25. - pp. 3953-3955.

27. Gohen H. J. Yu A. Y. C. Ohmic contacts to epitaxial p-GaAs.// Solide-State Electronics. 1971. - Vol. 14. - pp. 515-517

28. Kellner W. Planar ohmic contacts to n-type GaAs: determination of contact parameters the Transmission Line Model//Simmons Frost u. Entwickl. — Ber. Bd.- 1975, Vol. 4. - № 3. - pp. 137-140

29. Bulman G., Gwilliam G. F., Chambers F. Low resistance Ti/Ni/Au ohmic contacts to GaAs/AlGaAs heterostructures using open tube Zn diffusion.// J. Elec-trochem. Soc. - 1989 - Vol. 136. - № 8. - pp. 2423-2426.

30. Piotrowska A., Guivarch A., Pelous G. Ohmic contacts to III V compound semiconductors: a review of fabrication techniques.//Solid - State Electronics.- 1983. Vol. 26. - № 3. - pp. 179-197

31. Matino H., Tokunaga M. Contact resistance of several metals and alloys to

32. GaAs//J. Of Electrochemistry Society. 1969. - v. 116. - №5. - pp. 709-711i

33. Allen L., Hugh L., Kavanagh K. Ohmic contacts to n-GaAs using In/Pd metali-zation//Appl. Phys. Letters. 1987. - Vol. 51. - № 5. - pp. 326-327.

34. Masanory Murakami, Yih-Cheng Shih, Price W. H. Braslau: Thermally stable, low resistance ohmic contacts to n-type GaAs//Institute of Phisics Conference Series. 1992. - vol.91. - №5016. - pp. 55-60

35. Евстигнеев С. В., Шипицин Д. С. Новые подходы к созданию омических контактов к гетероструктурам с квантовыми ямами//Физическое образование в вузах. 1999ю - Т. 5. - № 1. - с. 85-90.

36. GaAs Flip Chip PIN diodes (MA4GP907). - Режим доступа: http:// www.macom.com

37. Semiconductor products operation GaAs pin diodes (MA4GP). — Режим дос-Tyna:http:// www.macom.com

38. Hoag D., Curcio D., Boles T. Development of a High Voltage mmW GaAs PIN Diode Switch. Режим доступа: http://www.macom.com

39. D.Pavlidis, E.Alekseev, K.Hong, D.Cui InP-based millimeter-wave PIN diodes for switching and phase-shifling applications//Solid-State Electronics. 1997. -v.41. - №10.- pp. 1635-39.

40. Alekseev E. and Pavlidis D. High Switching Rate Capability of mm-Wave InGaAs PIN Diodes// Solid-State Electronics Laboratory. Режим доступа: http://www.eecs.umich.edu

41. Дергачев В. Ф., Сарафанова JI. Ф., Силаев М. А. Детекторные и смесительные элементы миллиметрового диапазона и их применение.// Обзоры по электронной технике. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. Вып.4 (1106).- 1985.-55 с.

42. Шехтман Р. И. Состояние и области применения техники миллиметровых волн//Радиоэлектроника за рубежом. Вып.21. 1980.

43. Стафеев В. И., Тухаринов А. А. Обзоры по электронной технике: p-i-n-диоды для высокоскоростной модуляции мощности СВЧ сигна-ловЮлектроника СВЧ. Вып. 10. Сер.1. 1981. - с. 12-16

44. Тихонюк В., Бражник В. Быстродействующие бескорпусные дио-ды//Электроника: Наука, Технология, бизнес. №1. - 1997. - с.25-27.

45. Tayrani R., Glew R. Ultrafast GaAs microwave PIN diode// Electronics Letters. - 1983. - vol. 19. - № 13. - pp.479 - 480

46. Tayrani R., Bartle D. Barret N. J. GaAs surface oriented microwave p-i-n di-odes//GaAs 1С Symp: IEEE GaAs 1С Symp. Boston. 1984. - pp. 85-88

47. Tayrani R., Sobhy M. Microwave PIN diodes for GaAs 1С// Electronics Letters.-1985. - vol.21. - №9.- pp. 409-411.

48. Thomas L., Hing A. Beckerson J., Wilson K. GaAs MMIC broadband SPDT PIN switch/ZElectronics Letters. - 1986. - vol. 22. -№ 22. - pp. 1183-1185.

49. Armstrong A., Anand Y. A limiter for high power millimeter wave systems// IEEE Trans. - 1983. - v. 31.- №2. - p. 238-241

50. Armstrong A. Goodrich J., Moroney W. J. And Wheeler D. E. High Power millimeter monolithic solid state control components//Military Microwave Conference Proceedings. 1984.- pp. 568-573

51. Armstrong A. Goodrich J., Moroney W. J. And Wheeler D. E. Monolithic Control Components for High Power mm-Wave// Microwave Jornal. 1985. - v.28. -№9.-pp. 197-201

52. Alekseev E., Pavlidis D., Ziegler V., Berg M., Dickmann J. 77GHz High-Isolation Transmit. Receive Switch Using InGaAs/InP PIN diodes// GaAs 1С Symposium. 1998. - pp. 177-180

53. Alekseev E., Pavlidis D., Ziegler V., Berg M., Dickmann J. 77GHz High-Isolation Transmit. Receive Switch Using InGaAs/InP PIN diodes// GaAs 1С Symposium. 1998. - pp. 177-180

54. Резевиг В. Д., Потапов Ю. В., Курушин А. А. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. М.: СОЛОН - Пресс, 2003 (Серия «Системы проектирования») - 324 с.

55. Малорацкий Л. Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ.-М.: Сов. Радио. -1976. с. 35-38

56. Лишенев Л. А. Разработка активных элементов на основе, техн. наук: 05.27.01/Л. А. Лишенев Красноярский политехнический институт.- полупроводниковых структур с отрицательной дифференциальной проводимостью Дис. канд. Красноярск, 1986 — 266 с.

57. Бушминский И. П., Морозов Г. В. Технологическое проектирование микросхем СВЧ//М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 355 с.

58. Волков В. В., Малеев Н. А., Устинов В. М. Исследование планарно-легированных структур на основе арсенида галлия для сверхвысокочастотных диодов с объемным потенциальным барьером// ФТП. 1999. - т. 33. -вып. 3.-с. 1238-1243

59. Ропий Д. М., Шутов К. К. Сверхвысокочастотные защитные устройстваю-М: Радио и связью-1993.-с. 78

60. Пожела Ю. К. Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках. -М: Наука, 1977. -367 с.

61. Костылев С. А., Прохоров Е. Ф., Уколов А. Т. Влияние полуизолирующей подложки на параметры арсенидгаллиевых транзисторов с барьером Шотт-ки//Обзоры по электронной технике/Электроника СВЧ. Сер.1. вып. 7(1188). — 1986. -с. 40

62. Effect of deep centres on microwave frequency characteristics GaAs Shottky-barrier gate FET./S. Assai, S. Ishikawa, H. Koroho et. Al. -Proc. 4Ш Conf. Solid -St. Dev. Jap. J. Appl. 1973. -vol.12. - pp.71-77

63. Сазонов Д. M., Гридин А. Н., Мишустин Б. А. Устройства СВЧ. М: Высшая школа, 1981.-е. 295

64. Росадо JI. Физическая электроника и микроэлектроника. М.: Высшая школа, 1991.-351 с.

65. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия// Пер. с англ. -.М.: Мир, 1991.-327 с.

66. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ P-I-N ДИОДА И МОНОЛИТНОГО ОГРАНИЧИТЕЛЯ

67. Результаты расчета электрофизических параметров p-i-n диода в режиме низкого уровня мощности (НУМ)

68. Последовательное сопротивление омических контактов и приконтактных слоев Rs=10 Ом; барьерная емкость при нулевом смещении С(0)=0.03 пФ; индуктивность металлизации L=0.2 нГн.-0.5-1-1.5151. Frequency (GHz)35

69. Последовательное сопротивление омических контактов и приконтактных слоев Rs=7 Ом; барьерная емкость при нулевом смещении С(0)=0.03 пФ; индуктивность металлизации L=0.2 нГн:-0.5-1.520 GHz -0.3313 dB1. Потери15