Высокотемпературные приборы на основе фосфида галлия: эпитаксиальная технология, концепция легирования, электрические свойства

• Автор: Панютин, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
0. Ведение
1. Фосфид галлия. История и современное состояние
1.1 Фосфид галлия. Ретроспектива
1.2 Основные свойства
1.3 Эпитаксиальные технологии
1.4 Хлоридный процесс
1.5 Собственные дефекты и фоновые примеси
1.6 Легирование и диффузия
1.7 Омические контакты для ОаР
1.8 Фосфид-галлиевые приборы для высокотемпературных применений
2. Базовая технология и эпитаксиальные структуры
2.0 Введение
2.1 Газофазная эпитаксия. Возможности и ограничения
2.2 Основные процессы ГФЭ
2.3 Подложки
2.4 Установка. Реактор
2.5 Технологические режимы
2.6 Эпитаксиальные структуры приборного назначения
2.7 Буферный слой и дислокации
2.8 Термостойкие омические контакты
2.9 Предварительное тестированиер-и-переходов
2.10 Выводы
3. Формирование и особенности микрорельефа р-н-перехода
3.0 Введение
3.1 Неконтролируемая микронеоднородность концентрации легирующих примесей
3.2 Роль диффузии в процессах эпитаксии ОаР
3.3 Дислокация как источник вакансий
3.4 Распределения концентрации цинка в присутствии
дислокации
3.5 Легирование слоев с неоднородностью в ходе роста р-н-структуры
3.6 Соотношение концентраций акцептора как фактор управления параметрами приборов
3.7 Выводы
4. Приборы
4.1 Параметры приборов при высоких температурах
4.2 Выпрямительный диод
4.3 Стабилитрон
4.4 Динистор
4.5 Полевой транзистор. Постэпитаксиальные технологии
4.6 Полевой транзистор. Параметры и характеристики
4.7 Матричные структуры
4.8 Эмиттеры электронов
4.9 Выводы
5. Заключение
6. Список литературы

Введение
Актуальность темы
Разработка электронных компонентов на основе фосфида галлия является частью обширной и разветвленной программы создания элементной базы высокотемпературной электроники, или электроники, ориентированной на высокотемпературные применения.
Особая актуальность (а вместе с тем, и проблемы) создания такой элементной базы, обозначившаяся в последние десятилетия, обязана дальнейшему развитию таких приоритетных направлений современной техники, как аэрокосмические технологии и вопросы безопасности ядерных реакторов, глубинное бурение и гелиоэнергетика, мониторинг двигателей внутреннего сгорания и создание робототехнических устройств для работы в экстремальных условиях [1-3].
Возможные пути решения проблемы, представляющиеся перспективными в настоящее время, связываются либо с созданием вакуумных микросхем, либо основаны на дальнейших разработках в области технологии широкозонных материалов, таких как С'аР, СаЫ, А'С, способных обеспечить работоспособность приборов, по крайней мере, при Т>300°С. Каждый из этих материалов потенциально пригоден для достижения указанных целей, однако, в силу различных причин, связанных, например, со степенью "продвинутости" технологии или с экономической стороной проведения основных технологических процессов, тот или иной материал представляется оптимальным не только для своего температурного диапазона, но и для своей области использования.
Важнейшие предпосылки для дальнейшего освоения соответствующих технологических аспектов фосфида галлия — наличие развитой технологии получения подложек большой площади, относительно небольшие энергозатраты на проведение эпитаксиальных процессов и достаточный опыт в области приборов на основе технологически близкого СяЛ.?. Это позволяет считать фосфид галлия

элементы реактора, которые могут оказаться в нагреваемой зоне - кварцевые. Фланец, содержащий элементы из тефлона и коррозионностойкой стали, а также внешние гибкие тефлоновые газопроводы, расположены вне зоны нагрева. После загрузки необходимых твердых компонентов подвижный центральный узел с фланцем совмещается с оболочкой, реактор герметизируется с помощью уплотнительных колец и стальных накидных гаек, вводится в зону нагрева и фиксируется в определенном положении, отвечающем оптимальному совмещению осевой конфигурации внутренних зон реактора и температурного профиля нагревателей.

Блок-схема установки для эпитаксиального выращивания р-п-структур на основе <ЗаР (упрощенный вариант).
1 - Фильтр для тонкой очистки водорода.
2 - Блок регулирования расхода газа (РРГ).
3 - Вентиль.
4 - Барботер.
5 - Рубашка охлаждения барботера.
6 - Газопроводы.
7 - Фланец реактора.
8 - Кварцевые газовводы.
9 - Входные каналы.
10 - Технологическая печь (изображена в разрезе).
11 - Каретка печи.
12 - Станина.
13 — Блок установления и регулирования температуры (БПРТ).
14 - Кривые температурных профилей вдоль печи, создаваемых для осуществления процессов эпитаксиального роста (нижняя кривая) и травления (вверху).
15 - Реактор.