Лучшие проекты учёных Алфёровского университета за 2023 год

Проект Лаборатории наноэлектроники,
руководитель – ведущий научный сотрудник, к.ф.-м.н. Мизеров А.М.
Разработка технологии невжигаемых омических контактов с эпитаксиально доращиваемыми контактными слоями n+-GaN

Важнейшим вопросом при создании эффективных устройств на основе широкозонного полупроводникового соединения GaN является формирование омических контактов с низким контактным сопротивлением. Именно они используются для соединения полупроводниковых приборов с металлическими выводами. Зачастую такие контакты выполняются на основе многослойной металлизации (два и более металла), которая требует дополнительной тепловой обработки - отжига. Однако применение высокотемпературного отжига может приводить к деградации характеристик контакта и полупроводникового прибора. По этой причине в настоящее время проводится широкий спектр исследований по поиску технологических решений для создания невжигаемых омических контактов, формируемых с использованием эпитаксиально доращиваемых сильнолегированных контактных слоев n+-GaN.

В процессе выполнения работы разработана базовая технология предэпитаксиальной очистки GaN поверхностей темплейтов «GaN/подложка» от инородных атомов в ростовой камере установки МПЭ ПА для последующего эпитаксиального синтеза контактных слоев.

На установке МПЭ ПА промышленного типа на очищенных по разработанной технологии поверхностях темплейтов синтезированы нелегированные и легированные кремнием гладкие контактными слои GaN, n-GaN:Si и n⁺-GaN:Si с максимальной концентрацией электронов n_e~4.6×1019см^-3. Обнаружено, что в процессе эпитаксиального синтеза контактных слоев происходит фильтрация прорастающих дислокаций. Выполненные на основе данных Рамановской микроспектроскопии расчёты величины остаточных напряжений показывают высокое структурной качество синтезированных GaN, n-GaN и n⁺-GaN контактных слоев независимо от уровня легирования кремнием. Определенное с помощью метода передающей линии минимальное контактное сопротивление, приведенное к ширине площадки, для структуры с контактным слоем n+-GaN составляет ~0.11 Ом∙мм. Экспериментально обнаружено, что редкоземельный иттербий является перспективным металлом для формирования несплавных омических контактов Yb/Au к n⁺-GaN слоям.

Полученные результаты являются важным шагом на пути к развитию технологии формирования невжигаемых омических контактов и внедрению данной технологии в массовое производство.

Исследования проводятся совместно с коллегами из ВГУ, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, МИЭТ, СПбГУ, АО «НИИЭТ».