Интегральный СВЧ pHEMT-транзистор на основе гетероструктур GaAs X- и Ku-диапазонов

Рассматривается технологический цикл изготовления активного элемента рНЕМТ-транзистора с длиной затвора 0,25 мкм в составе СВЧ монолитной интегральной схемы на арсениде галлия. Основной областью применения этой технологии является проектирование монолитных интегральных схем с рабочими частотами до Ku-диапазона (18 ГГц). Разработаны требования к уровню основных параметров интегрального рНЕМТ-транзистора. В качестве исходной гетероструктуры выбрана рНЕМТ-структура с двухсторонним наполнением канала электронами — DpHEMT-структура, обеспечивающая низкие значения коэффициента шума и высокий уровень удельной выходной СВЧ-мощности. Рассмотрены способы формирования металлизации Т-образного затвора, улучшающие адгезию наносимой в дальнейшем пассивирующей пленки SiO₂. Проведен анализ конструкций подзатворных канавок СВЧ рНЕМТ-транзисторов. Методами ИК Фурье-спектроскопии исследована структура низкотемпературных плёнок SiO₂, полученных химическим осаждением из газовой фазы. Для устранения дефицита по кислороду в пленках использовался фотонный отжиг. Омические контакты на пластине создавались при помощи «взрывной» литографии после процесса вакуумного напыления необходимой системы металлов AuGe/Mo/Au/Mo. Данная система металлизации, включающая Mo, в отличие от систем на основе Ni, обладает рядом преимуществ. Разработанные транзисторы для СВЧ монолитных интегральных схем малошумящих усилителей и усилителей мощности Ku-диапазона удовлетворяют требуемому уровню основных параметров интегрального рНЕМТ-транзистора на арсениде галлия.

1. Бабак Л.И., Черкашин М.В., Шеерман Ф.И. и др. Разработка GaAs и SiGe СВЧ монолитных интегральных схем, библиотек элементов и модулей САПР в Томском университете систем управления и радиоэлектроники // Электронная техника. Сер.3: Микроэлектроника. 2015. №4 (160). С.4–17.

2. Кондратенко А. Разработка GaAs mHEMT МИС МШУ Ku-диапазона частот на основе технологического процесса компании OMMIC // Современная электроника. 2018. №3. С.64–65.

3. Суханов Д.А. Модернизация производства СВЧ МИС // Наноидустрия. 2019. №89. С.450–452.

4. Лапин В.Г. Перспективы развития и применения DA-pHEMT в СВЧ МИС // Электронная техника. Сер.1: СВЧ-техника. 2017. №1(532).С.26–44.

5. Лукашин В.М., Пашковский А.Б., Журавлев К.С. и др. Перспективы развития мощных полевых транзисторов на гетероструктурах с донорно-акцепторным легированием // ФТП. 2014. №5(48). С.684–692.

6. Anishchenko E.V., Erofeev E.V., Ishutkin S.V. et al. The formation of multilayer resist mask for transistor T-gates fabrication using electron-beam lithography // International Conference and Seminar on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices Proceedings. 2011. P.146–149. DOI: https://doi.org/10.1109/EDM.2011.6006918

7. Селезнев Б.И., Москалев Г.Я., Федоров Д.Г. Фотонный отжиг имплантированных кремнием слоев нитрида галлия // ФТП. 2016. №6(50). С.848–853.

8. Sandsa T., Keramidas V.G., Yu A.J. et al. Ni, Pd, and Pt on GaAs: A comparative study of interfacial structures, compositions, and reacted film morphologies // J. Mater. Res. 1987. Vol.2. №2. P.262–275. DOI: https://doi.org/10.1557/JMR.1987.0262

9. Каргин Н.И., Кузнецов А.Л., Сейдман Л.А. и др. Формирование омических контактов в транзисторе с высокой подвижностью электронов с метаморфным гетеропереходом на основе арсенида галлия // Электронная техника. Серия 2 Полупроводниковые приборы. 2014. №1(232). С.75–84.

10. Воропаев К.О., Селезнев Б.И., Ионов А.С., Петров А.В. Омические контакты для вертикально-излучающих лазеров с внутрирезонаторными контактами на основе гетероэпитаксиальных структур арсенида галлия // Вестник НовГУ. Сер: Технические науки. 2017. №6 (104). С.13–16.