Способ изготовления мощного свч-транзистора



Способ изготовления мощного свч-транзистора
Способ изготовления мощного свч-транзистора
Способ изготовления мощного свч-транзистора
Способ изготовления мощного свч-транзистора

 


Владельцы патента RU 2534442:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ПУЛЬСАР" (RU)

Изобретение относится к области полупроводниковой техники. Способ изготовления мощного СВЧ-транзистора включает нанесение на фланец слоя припоя, формирование пьедестала, нанесение подслоя, обеспечивающего крепление кристалла транзистора к пьедесталу, формирование на базовой подложке из монокристаллического кремния p-типа проводимости, ориентированного по плоскости (111), вспомогательных эпитаксиальных слоев, нанесение базового слоя и буферного слоя для выращивания эпитаксиальной структуры полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов, нанесение на базовый слой теплопроводящего CVD поликристаллического алмаза, удаление базовой подложки вместе со вспомогательными эпитаксиальными слоями до базового слоя, наращивание на базовом слое гетероэпитаксиальной структуры на основе широкозонных III-нитридов и формирование истока, затвора и стока. В качестве пьедестала используют теплопроводящий слой CVD поликристаллического алмаза, в приповерхностную область которого имплантируют никель и отжигают. Перед формированием стока, затвора и истока поверх кристалла транзистора последовательно осаждают дополнительный слой из изолирующего поликристаллического алмаза и дополнительные барьерные слои из двуокиси гафния и оксида алюминия, с суммарной толщиной 1,0-4,0 нм. Изобретение обеспечивает увеличение теплоотвода от активной части СВЧ-транзистора и минимизации утечки тока затвора. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении таких приборов как, например, гетеропереходные полевые транзисторы (HEMT), биполярные транзисторы (BJT), гетеробиполярные транзисторы (HBT), p-i-n диоды, диоды с барьером Шотки и многие другие.

Из уровня техники известен способ изготовления полупроводникового прибора, в котором слои ГЭС наносятся эпитаксиальными методами, такими как метод химического осаждения из паров металлоорганических соединений (MOCVD), метод молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE), метод гидридной эпитаксии из паровой фазы (HVPE) и другими. В отличие от традиционных полупроводниковых материалов широкозонные III-нитриды имеют гексагональный тип кристаллической решетки и их получают в виде тонких гетероэпитаксиальных структур на подложках, имеющих гексагональный тип решетки. Для этой цели, как правило, используют подложки из сапфира (Al2O3), карбида кремния (SiC), объемного нитрида алюминия (AlN) или нитрида галлия (GaN), псевдообъемного GaN, подложки из кремния с ориентацией по плоскости (111) (Si(111)), а также заготовки GaN (или AlN) на подложке, служить которой может одна из вышеперечисленных (см. Compound Semiconductor. October 2004, 27-31).

Недостатками известного способа являются низкая эффективность полупроводниковых приборов, высокая деградация, обусловленные низким теплоотводом от его активной части.

Кроме того, из уровня техники известен способ изготовления полупроводникового прибора, включающий выращивание на базовой подложке поликристаллического алмаза, эпитаксиальных вспомогательных слоев и эпитаксиальной структуры полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов. На поверхности базовой подложки формируют вспомогательные эпитаксиальные слои, один из которых является базовым для выращивания эпитаксиальной структуры полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов. На вспомогательных эпитаксиальных слоях выращивают поликристаллический алмаз, а после выращивания алмаза базовую подложку удаляют вместе со вспомогательными эпитаксиальными слоями до базового слоя, на котором выращивают эпитаксиальную структуру полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов (см. патент РФ №2368031, опубл. 20.09.2009).

Недостатками известного способа также являются достаточна быстрая и высокая деградация полупроводникового прибора, обусловленная низким теплоотводом.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в увеличении теплоотвода от активной части СВЧ-транзистора и минимизации утечки тока затвора.

Технический результат обеспечивается тем, что способ изготовления мощного СВЧ-транзистора включает нанесение на фланец слоя припоя, формирование пьедестала, нанесение подслоя, обеспечивающего крепление кристалла транзистора к пьедесталу, формирование на базовой подложке из монокристаллического кремния p-типа проводимости, ориентированного по плоскости (111), вспомогательных эпитаксиальных слоев, нанесение базового слоя и буферного слоя для выращивания эпитаксиальной структуры полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов, нанесение на базовый слой теплопроводящего CVD поликристаллического алмаза, удаление базовой подложки вместе со вспомогательными эпитаксиальными слоями до базового слоя, наращивание на базовом слое гетероэпитаксиальной структуры на основе широкозонных III-нитридов и формирование истока, затвора и стока. В качестве пьедестала используют теплопроводящий слой CVD поликристаллического алмаза, в приповерхностную область которого имплантируют никель и отжигают. Перед формированием стока, затвора и истока поверх кристалла транзистора последовательно осаждают дополнительный слой из изолирующего поликристаллического алмаза и дополнительные барьерные слои из двуокиси гафния и оксида алюминия, с суммарной толщиной 1,0-4,0 нм.

В соответствии с частными случаями выполнения изобретение имеет следующие особенности.

Буферный слой выполняют из AlN или из HfN.

Базовый слой выполняют из твердого раствора AlxGa1-xN, где 0≤x≤1.

На базовом слое наращивают гетероэпитаксиальную структуру в виде слоев из нелегированного GaN, из твердого раствора AlGaN, из твердого раствора AlGaN n+типа проводимости и из твердого раствора AlGaN.

Покрывают пьедестал подслоем из сплава AuGe.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующими иллюстрациями:

фиг.1-4 - отображает последовательность изготовления многослойной эпитаксиальной структуры.

На поверхности базовой подложки 1 из монокристаллического кремния p-типа, ориентированного по плоскости (III), осаждают эпитаксиальные слои 2 (фиг.1), по крайней мере, базовый слой 3 (фиг.2) из которых предназначен для выращивания эпитаксиальной структуры III-нитридов. В качестве базового слоя 3, на котором выращивают поликристаллический алмаз 4, либо на одном из вспомогательных эпитаксиальных слоев, расположенных над слоем 3. После выращивания поликристаллического алмаза базовую подложку 1, например из кремния, удаляют широко известными методами мокрого и сухого травления вместе с эпитаксиальными слоями до базового слоя 3 (фиг.3), на котором выращивают эпитаксиальную структуру 5 III-нитридов (фиг.4).

Мощный СВЧ-транзистор изготавливают следующим образом.

На фланце марки МД-40 толщиной 1600 мкм наносят слой припоя из AuSn толщиной 25 мкм, на который запаивают пьедестал из теплопроводящего слоя CVD поликристаллического алмаза толщиной около 0,15 мкм. Поверх слоя поликристаллического алмаза после имплантации в его приповерхностную область никеля и последующего отжига осаждают подслой состава AuGe, толщиной ~25 мкм, который в дальнейшем служит основой для укрепления кристалла транзистора к пьедесталу из CVD поликристаллического алмаза. В качестве базовой подложки используют монокристаллический кремний p-типа проводимости, ориентированный по плоскости (111). На поверхности базовой подложки с эпитаксиальным слоем из AlN толщиной 0,1 мкм наращивают базовый слой из твердого раствора AlxGa1-xN, где 0≤x≤1, поверх которого осаждается теплопроводящий слой CVD поликристаллического алмаза толщиной ≥0,15 мм. После осаждения слоя CVD поликристаллического алмаза на базовый слой базовую подложку из кремния удаляют широко известными методами мокрого и сухого травления, а в свободную поверхность слоя CVD поликристаллического алмаза подготавливают для крепления кристалла транзистора к пьедесталу, имплантируют в приповерхностную область слоя поликристаллического алмаза никель и проводят отжиг. В дальнейшем на базовый слой наращивают буферный слой AlN (в другом частном случае выполнения - HfN). Сверху буферного слоя последовательно наращивают многослойные гетероэпитаксиальные слои III-нитридов, состоящие из нелегированного буферного слоя GaN, твердого раствора AlGaN (спейс), твердого раствора AlGaN n+типа проводимости, слоя твердого раствора AlGaN (крыша).

После изготовления в области расположения истока и стока низкоомных подконтактных участков n+типа проводимости поверх кристалла транзистора осаждают слой изолирующего поликристаллического алмаза. Удаляют слой изолирующего поликристаллического алмаза с участка будущего расположения затвора, осаждают дополнительные барьерные слои из двуокиси гафния и оксида алюминия. Барьерные слои имеют суммарную толщину 1,0-4,0 нм. В области будущего затвора эти слои располагаются непосредственно на поверхности твердого раствора AlGaN. После вытравливания окон в слое изолирующего поликристаллического алмаза и в дополнительных барьерных слоях над подконтактными слоями формируют исток, затвор, сток, омические контакты к истоку, к стоку и кристалл СВЧ-транзистора соединяют с пьедесталом.

В настоящем способе изготовления транзистора применяется технология сглаживания поверхности слоя CVD поликристаллического алмаза до состояния, пригодного для технологии термоприсоединения слоев при дальнейшем изготовлении приборов, методом имплантации никеля в приповерхностную область слоя CVD поликристаллического алмаза с последующим отжигом.

Достоинством настоящего способа является то, что все слои в структурах получены с использованием хорошо известных эпитаксиальных методов и не требуются специальные технологии обработки и/или способы присоединения слоев. Полупроводниковая структура оказывается сформированной практически как на поверхности подложки большой конструкционной толщины, так и на поверхности кристалла и в качестве пьедестала транзистора - из высокотеплопроводного поликристаллического алмаза. Исключается необходимость в проведении трудоемкой операции полировки поверхности слоя CVD поликристаллического алмаза до состояния, пригодного для технологии термоприсоединения слоев при дальнейшем изготовлении приборов.

Использование технического решения обеспечивает дополнительный отвод тепла и снижение утечек тока в кристалле СВЧ-транзистора через дополнительные слои теплопроводящего поликристаллического алмаза и двуокиси гафния и оксида алюминия, нанесенные на поверхность кристалла между истоком, затвором и стоком мощного СВЧ GaN транзистора. Такое выполнение уменьшает тепловое сопротивление транзисторной структуры более чем 1.5 раза и существенно снижает утечки тока затвора.

Использование дополнительного слоя теплопроводящего поликристаллического алмаза на поверхности кристалла транзистора между истоком, затвором и стоком СВЧ-транзистора увеличивает пробивное напряжение транзистора более 30%. Это также обеспечивается изготовлением под затвором (на поверхности твердого раствора AlGaN n-типа проводимости) дополнительных барьерных слоев из двуокиси гафния и оксида алюминия (маска), которые существенно снижают утечки тока.

1. Способ изготовления мощного СВЧ-транзистора, включающий нанесение на фланец слоя припоя, формирование пьедестала, нанесение подслоя, обеспечивающего крепление кристалла транзистора к пьедесталу, формирование на базовой подложке из монокристаллического кремния p-типа проводимости, ориентированного по плоскости (111), вспомогательных эпитаксиальных слоев, нанесение базового слоя и буферного слоя для выращивания эпитаксиальной структуры полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов, нанесение на базовый слой теплопроводящего CVD поликристаллического алмаза, удаление базовой подложки вместе со вспомогательными эпитаксиальными слоями до базового слоя, наращивание на базовом слое гетероэпитаксиальной структуры на основе широкозонных III-нитридов и формирование истока, затвора и стока, отличающийся тем, что в качестве пьедестала используют теплопроводящий слой CVD поликристаллического алмаза, в приповерхностную область которого имплантируют никель и отжигают, а перед формированием стока, затвора и истока поверх кристалла транзистора последовательно осаждают дополнительный слой из изолирующего поликристаллического алмаза и дополнительные барьерные слои из двуокиси гафния и оксида алюминия, с суммарной толщиной 1,0-4,0 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что буферный слой выполняют из AlN.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что буферный слой выполняют из HfN.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что базовый слой выполняют из твердого раствора AlxGa1-xN, где 0≤x≤1.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на базовом слое наращивают гетероэпитаксиальную структуру в виде слоев из нелегированного GaN, из твердого раствора AlGaN, из твердого раствора AlGaN n+типа проводимости и из твердого раствора AlGaN.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрывают пьедестал подслоем из сплава AuGe.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии полупроводниковых устройств. В способе формирования электронного устройства удаляют фоторезист с по меньшей мере одной поверхности проводящего слоя с использованием смеси реактивов, которая содержит первый материал самоорганизующегося монослоя и реактив для удаления фоторезиста, таким образом осаждают самоорганизующийся монослой на по меньшей мере одну поверхность указанного проводящего слоя и осаждают полупроводниковый материал на самоорганизующийся монослой, нанесенный на проводящий слой, без озонной очистки проводящего слоя.

Изобретение относится к области полупроводниковой техники. Полупроводниковый прибор включает утоненную подложку из монокристаллического кремния р-типа проводимости, ориентированного по плоскости (111), с выполненным на ней буферным слоем из AlN, поверх которого выполнена теплопроводящая подложка в виде осажденного слоя поликристаллического алмаза толщиной, равной по меньшей мере 0,1 мм, на другой стороне подложки выполнена эпитаксиальная структура полупроводникового прибора на основе широкозонных III-нитридов, исток из AlGaN, затвор, сток из AlGaN, омические контакты к истоку и стоку, припой в виде слоя, включающего AuSn, медный пьедестал и фланец.

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для создания дискретных приборов или сверхвысокочастных интегральных схем на полевых транзисторах. .

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления мощных транзисторов СВЧ и МИС на их основе. .

Изобретение относится к методам изготовления полевых транзисторов со структурой металл-окисел-полупроводник - МОП-транзисторов. .

Изобретение относится к гидрометаллургии лантаноидов, а именно к получению кристаллических нанопорошков оксидов лантаноидов. Способ получения порошков индивидуальных оксидов лантаноидов включает осаждение соли лантаноидов из азотнокислых растворов твердой щавелевой кислотой при непрерывном введении полиакриламида, отделение ее, промывку, сушку, термообработку полученного осадка и последующую обработку в слабом переменном магнитном поле с частотой 20÷50 Гц и амплитудой 0,05÷0,1 Тл.
Изобретение относится к области нано-, микроэлектроники и аналитического приборостроения и может быть использовано в разработке технологии и в производстве изделий микро- и наноэлектроники, а также в производстве чистых материалов и для диагностики и контроля жидких технологических сред.
Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для получения нитридных структур нанотолщины. Согласно первому варианту нитридную наноплёнку или нанонить получают осаждением слоя кремния на фторопластовое волокно или на фторопластовую пленку с последующей выдержкой при температуре 800-1200оC в атмосфере азота или аммиака.

Изобретение относится к способам получения аморфного мезопористого гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой. Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой ориентированной наноструктурой включает проведения реакции синтеза аэрогеля гидроксида алюминия в герметичной емкости путем обработки бинарного расплава парогазовым потоком на основе смеси инертных и (или) малоактивных газов с водяным паром при температуре расплава 280-1000°С.

Изобретение относится к способу получения магнитовосприимчивых водорастворимых гидрофобно модифицированных полиакриламидов, а также к магнитной жидкости, содержащей такой полиакриламид, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для контролируемых под действием магнитного поля процессов доставки и размещения магнитных жидкостей при гидроразрыве пласта породы (ГРП), а также в качестве средства мониторинга их нахождения при прокачке по трубам, при нахождении в скважине или в трещине.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства ультрадисперсных порошков сплавов. Способ получения ультрадисперсных порошков сплавов с размерами частиц 5-200 нм и удельной поверхностью 80-170 м2/г включает подачу порошка исходной смеси основного и дополнительного металлов со средним размером частиц 100-150 мкм потоком инертного плазмообразующего газа в реактор газоразрядной плазмы, испарение исходной смеси основного и дополнительного металлов, охлаждение продуктов термического разложения охлаждающим инертным газом и конденсацию полученного ультрадисперсного порошка сплавов в водоохлаждаемой приемной камере.

Изобретение относится к способу получения нетканого нанокомпозиционного материала, который может быть использован в сфере фильтрации и медицинских целях. Способ получения нетканого материала заключается в том, что в экструдере смешивают исходные компоненты и в реакционной зоне экструдера проводят каталитический синтез полиамида-6.

Изобретение относится к области прецизионной наноэлектроники. Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ заключается в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, причем в процессе роста КТ периодически переключают полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксируют единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения наночастиц маггемита готовят водный раствор хлорида железа (III), добавляют к нему щелочь до рН 6,5-8, нагревают до 60-70°С, промывают до начала окрашивания промывных вод.

Изобретение относится к электронике. В способе формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала, основанном на самоорганизованном формировании линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур со строго заданной ориентацией для соединения отдельных микро- и наноэлектронных элементов и/или формирования нанокомпонентов электронной элементной базы, формирование структур и/или элементов проводят в одном процессе в течение не более 3 минут под действием только электрического постоянного поля с напряженностью не более 5×103 В/м, конфигурация которого непосредственно задает как размеры и формы, так и ориентацию наноразмерных токопроводящих углеродных структур, которые стабильно сохраняются без нанесения каких-либо защитных слоев на подложке из любого материала, в том числе содержащей отдельные микро- и наноэлектронные элементы для их соединения и/или для формирования нанокомпонентов электронной элементной базы.

Изобретение относится к природным полимерам из класса полисахаридов и может найти применение в медицине, в частности фотон захватной терапии (ФЗТ), фототермической терапии, фото- и радиосенсибилизации, химиотерапии, лечении ревматоидного артрита, антиВИЧ терапии, косметологии, эстетической дерматологии и пластической хирургии. Способ получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита, включающего модифицированную лимонной кислотой или солью лимонной кислоты соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель осуществляют путем химического взаимодействия твердофазных порошков соли гиалуроновой кислоты, лимонной кислоты или соли лимонной кислоты и золотохлористоводородной кислоты или соли золота при температуре от -18° до 125°C, в условиях одновременного воздействия давления от 50 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе. Изобретение позволяет получать водорастворимый биоактивный нанокомпозит с надежно предсказуемыми характеристиками, а именно высоким выходом целевого продукта, высоким содержанием золота, контролируемым размером наночастиц золота, узким распределением по размеру наночастиц золота. Также достигается значительное увеличение стойкости композита при длительном хранении. Перечисленные выше параметры композита сохраняются не меньше года. Способ осуществляется в отсутствие жидкой среды и не требует стадии очистки и концентрирования. 19 з.п. ф-лы, 18 пр.
Наверх