Новосядлий С. П., Гуменюк Н. Т. Особливості формування польових транзисторів Шотткі із самосуміщеним затвором на основі нітриду та силіциду вольфраму // Міжнародний науковий журнал "Інтернаука". — 2018. — №2.
Технічні науки
УДК 621.382
Новосядлий Степан Петрович
доктор технічних наук, професор,
професор кафедри комп’ютерної інженерії та електроніки
Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника
Новосядлый Степан Петрович
доктор технических наук, профессор,
профессор кафедры компьютерной инженерии и электроники
Прикарпатский национальный университет имени Василия Стефаника
Novosjadly Stepan
Doctor of Technical Sciences, Professor
Vasyl Stefanyk Precarpathian National Universit
Гуменюк Назарій Тарасович
студент
Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника
Гуменюк Назарий Тарасович
студент
Прикарпатского национального университета имени Василия Стефаника
Humemjuk Nasar
Student of the
Vasyl Stefanyk Precarpathian National Universit
ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ ШОТТКІ ІЗ САМОСУМІЩЕНИМ ЗАТВОРОМ НА ОСНОВІ НІТРИДУ ТА СИЛІЦИДУ ВОЛЬФРАМУ
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ШОТТКИ С САМОСОВМЕЩЕННЫМ ЗАТВОРОМ НА ОСНОВЕ НИТРИДА И СИЛИЦИДА ВОЛЬФРАМА
FEATURES OF THE FORMATION OF SCHOTTKY FIELD TRANSISTORS WITH A SELF-CONDENSED GATE ON THE BASIS OF NITRIDE AND TUNGSTEN SILICIDE
Анотація. В даній статті розглянуто особливості технологічних процесів формування польових транзисторів Шотткі арсенід галієвою технологією. А саме технологію формування польових транзисторів Шотткі із самозміщеним затвором на основі нітриду та силіциду вольфраму.
Ключові слова: арсенід галію, польові транзистори Шотткі, нітрид вольфраму, силіцид вольфраму.
Аннотация. В данной статье рассмотрены особенности технологических процессов формирования полевых транзисторов Шоттки арсенид галлиевой технологию. А именно технологию формирования полевых транзисторов Шоттки с самосумищоным затвором на основе нитрида и силицида вольфрама.
Ключевые слова: арсенид галлия, полевые транзисторы Шоттки, нитрид вольфрама, силицид вольфрама.
Summary. In this paper, the peculiarities of the technological processes of the formation of Schottky field transistors by arsenidgale technology are considered. Namely the technology of formation of Schottky field transistors with a self-locking gate on the basis of nitride and tungsten silicide.
Key words: gallium arsenide, Schottky field transistors, tungsten nitride, tungsten silicide.
Вступ. Схемотехніка сучасних схем на GaAs базується на використанні n-канальних польових транзисторів із затвором Шотткі (ПТШ). У разі переходу до комплементарних схем на ПТШ однією з основних проблем є доволі низька висота бар'єру Шотткі на арсеніді галію р-типу. Одним із способів вирішення цієї проблеми є використання нітрид них або силіцидних сполук вольфраму для формування затворів заданої товщини та складу [1-3].
В даній статті висвітлено особливості формування швидкодіючих транзисторів на р-GaAs із самосуміщеним затвором на основі нітриду чи силіциду вольфраму, отриманих за допомогою горизонтального реактора
пониженого тиску Ізотрон-4.
Мета статті. Дослідження особливостей технології формування польових транзисторів Шотткі із самосуміщеним затвором на основі силіциду вольфраму та осадження силіциду вольфраму із газової фази в реакторі пониженого тиску.
Основні технологічні процеси виготовлення польових транзисторів Шотткі із самосуміщеним затвором показано на рис.1.[1].
Рис. 1. Технологія формування само суміщених ПТШ
Структуру ПТШ формують на напівізолюючій підкладці GaAs, де селективним іонним легуванням підкладки кремнієм (Si++) через маску SiO2,формують n-шар товщиною 0,08-0,1мкм. В цьому шарі розміщують канал ПТШ, на поверхні якого формують затвор.
Затвор транзистора представляє смугу силіциду вольфраму довжина 0,8мкм. Силіцид вольфраму вибраний в ролі затвора тому,щоб витримати фотонну обробку при T˃7000С для зменшення опору.
При формуванні стік-витокових областей n+-типу використовують селективне епітаксійне вирощування за допомогою газохімічних реакцій із металоорганічних сполук або молекулярно-променеву епітаксію. Дальше наносять шар діелектрика та проводять фотонний відпал для активації і зменшення радіаційної дефектності,що приводить до суттєвого збільшення рухливості носіїв заряду. Плазмохімічним травленням відкривають вікна під контакти в діелектрику і формують контакти до стік−витокових областей нанесенням металевого шару з сплаву AlGe-12 використовуючи іонне фрезерування [2].
Для ПТШ із самосуміщенням затвором при LЗ=1,5 мкм і b=1мм були отримані наступні електрофізичні параметри:Uт=0,6В,Rн=0,75Ом,S/b=87 мCм/мм. В порівнянні з ПТШ,сформованим без самосуміщення і тих же розмірів опір витоку зменшевся в 5-8 разів,а крутизна зросла в 3-5 разів. В структурі із само суміщеним затвором пробивна напруга на затворі визначається концентрацією домішок в n+− областях бо вони примикають до затвора. При енергії іонів в 150 еВ і дозі (1,7-2)1013см-2,максимальна концентрація донорів в n+- областях 7*1017÷1*1018см-3,а пробивна напруга затвора 6-10В. Недоліком таким чином сформованої структури ПТШ із самосуміщеним затвором є дещо збільшені паразитні ємності затвор-витік і затвор-стік ,які можна зменшити використовуючи високу растрову літографію[3].
В арсенід галієвій технології може використовуватися силіцидний затвор, що дозволяє зменшити порогову напругу та опір багаторівневої розводки транзисторів.
Для отримання плівок було вибрано низькотемпературний процес осадження силіциду вольфраму в реакторі пониженого тиску типу Ізотрон- 4. В такому реакторі дисиліцид вольфраму вирощують з швидкістю 100 ÷ 500 А0/хв за температури 350 ÷ 400°С і тиску 0,2 мм.рт.ст. Осадження плівок дисиліциду вольфраму, відбувалося за реакцією:
(1)
Дана реакція передбачає такий механізм розкладу і взаємодії моносилану (SiH4) [4]:
(2)
(3)
(4)
Елементний і фазовий склад отриманих плівок WSix досліджувались
за допомогою зворотного резерфордівського розсіювання і дифракції рентгенівського випромінювання на плівках товщиною 0,25 ÷ 0,5 мкм. Дослідженням встановлено, що вміст кремнію в плівці WSix залежить від швидкості потоку моносилану і концентрації, при чому оптимальною є концентрація 20÷25%.
Дослідження плівок методом електронної мікроскопії показало, що осаджені за температури 400 °С плівки мають мікрокристалічну структуру з розміром зерна 2 ÷ 3 нм. Після фотонного відпалу за температури 500°С плівки стають полікристалічними і мають гексагональну структуру. Підвищення температури відпалу призводить до збільшення зерна, а при температурі 620°С відбувається перехід від гексагональної модифікації в тетрагональну. Дана технологія забезпечує високу рівномірність осадження,що дозволяє ефективно використовувати її для формування пленарних структур ІС на GaAs.
Висновки
Література
