Процеси масопереносу в омічних і бар"єрних контактах. Радіаційно-стимульована релаксація внутрішніх механічних напружень в омічних і бар"єрних контактах. Поліпшення параметрів транзисторів. Зменшення коефіцієнту шуму. Розподіл параметрів по пластині.
Аннотация к работе
Крім того, вивчення впливу радіації на параметри польових НВЧ транзисторів зводилося, в основному, до дослідження деградаційних процесів, тобто розглядався, переважно, вплив великих доз радіації. Мета роботи полягала у вивченні впливу малих доз g-радіації та НВЧ випромінювання на параметри ПТШ і визначенні можливості керування параметрами НВЧ польових транзисторів із барєром Шотткі. У роботі використані такі методи дослідження: метод вольтамперних характеристик (ВАХ), що дозволяє одержати основні низькочастотні параметри транзисторів (крутизну ВАХ, струм насичення, напругу відсічки); температурні виміри ВАХ у діапазоні 77-400 К, що дозволяють судити про механізм струмопроходження в барєрі; метод електронної Оже-спектроскопії для визначення профілю розподілу компонентів в омічних і барєрних контактах; методи атомно-силової та електронної мікроскопії для аналізу морфології поверхні; метод рентгенівської топографії та стріли прогину для дослідження радіуса кривини та рівня деформацій, викликаних пружним вигином тестових структур; метод електровідбивання для дослідження структурно-домішкового упорядкування в приконтактній області арсеніду галію. Розроблено автоматизований стенд контролю параметрів НВЧ польових транзисторів, який дозволяє вимірювати статичні характеристики як корпусованих приладів, так і транзисторів на пластині, а також параметри тестових структур у діапазоні температур 77 - 400 К. Результати експерименту з вивчення радіусу кривини R і рівня деформацій ER, викликаних пружним вигином тестових структур Au-Ti-GAAS і Au-AUGE-GAAS у вихідному й опроміненому g-квантами Со60 станах в електричному полі Е та без нього, показали, що в опромінених (без поля й в електричному полі) зразках відбувається релаксація механічних напружень (збільшується радіус кривини структур і зменшується величина ER).Експериментально показано, що радіаційні ефекти в арсенідгалієвих діодних і транзисторних структурах із барєром Шотткі зумовлені релаксацією внутрішніх механічних напружень і міжфазовою взаємодією, котрі супроводжуються структурно-домішковим упорядкуванням у шарі GAAS, який прилягає до межі поділу метал-GAAS. Це зумовлює збільшення часу життя неосновних носіїв заряду тр, зменшення повязаного з тр зворотного струму термогенераційної природи, збільшення висоти барєра і зменшення фактора ідеальності в діодних структурах із барєром Шотткі, а також у затворі ПТШ, підвищення крутизни ВАХ і струму насичення, зменшення розкиду параметрів ПТШ на пластині після їхнього опромінення малими дозами g-квантів Со60. Виявлено поліпшення параметрів транзисторних структур із затвором Шотткі на пластині GAAS і арсенідгалієвих діодних структур із барєром Шотткі після магнетронного НВЧ опромінення з частотою 2,45 ГГЦ питомої потужності 1,5 Вт/см2. Виявлено зменшення фактора шуму і збільшення коефіцієнта підсилення на частоті 12 ГГЦ у вихідних і опромінених g-квантами Со60 в діапазоні доз 106-2?107 Р арсенідгалієвих ПТШ у температурному інтервалі 80 - 300 К. Запропоновано засіб керування параметрами арсенідгалієвих ПТШ на пластині й у корпусі при опроміненні останніх g-квантами Со60, апробований в ДП “Сатурн-мікро” при виконанні проекту "Розробка фізичних методів керування електронною структурою надтонких шарів напівпровідникових матеріалів з метою створення НВЧ надчутливих арсенідгалієвих приладів".
Вывод
Виявлення особливостей дії g-квантів Со60 і НВЧ випромінювання на арсенідгалієві діодні та транзисторні структури дозволяє розширити знання про ці впливи і розробити методику їхнього використання в технології ПТШ. Відзначимо основні отримані результати.
Експериментально показано, що радіаційні ефекти в арсенідгалієвих діодних і транзисторних структурах із барєром Шотткі зумовлені релаксацією внутрішніх механічних напружень і міжфазовою взаємодією, котрі супроводжуються структурно-домішковим упорядкуванням у шарі GAAS, який прилягає до межі поділу метал-GAAS. Це зумовлює збільшення часу життя неосновних носіїв заряду тр, зменшення повязаного з тр зворотного струму термогенераційної природи, збільшення висоти барєра і зменшення фактора ідеальності в діодних структурах із барєром Шотткі, а також у затворі ПТШ, підвищення крутизни ВАХ і струму насичення, зменшення розкиду параметрів ПТШ на пластині після їхнього опромінення малими дозами g-квантів Со60.
Виявлено поліпшення параметрів транзисторних структур із затвором Шотткі на пластині GAAS і арсенідгалієвих діодних структур із барєром Шотткі після магнетронного НВЧ опромінення з частотою 2,45 ГГЦ питомої потужності 1,5 Вт/см2. Воно повязане зі структурно-домішковим упорядкуванням в області межі поділу фаз метал-GAAS, стимульованим НВЧ випромінюванням.
На основі виявлених закономірностей запропонований діапазон доз опромінення арсенідгалієвих транзисторних структур і ПТШ на їхній основі g-квантами Со60 і НВЧ випромінюванням, у якому спостерігається поліпшення статичних вольтамперних характеристик.
Виявлено зменшення фактора шуму і збільшення коефіцієнта підсилення на частоті 12 ГГЦ у вихідних і опромінених g-квантами Со60 в діапазоні доз 106-2?107 Р арсенідгалієвих ПТШ у температурному інтервалі 80 - 300 К.
Запропоновано засіб керування параметрами арсенідгалієвих ПТШ на пластині й у корпусі при опроміненні останніх g-квантами Со60, апробований в ДП “Сатурн-мікро” при виконанні проекту "Розробка фізичних методів керування електронною структурою надтонких шарів напівпровідникових матеріалів з метою створення НВЧ надчутливих арсенідгалієвих приладів".
Розроблено і випробувано в експерименті автоматизований стенд контролю параметрів НВЧ малошумливих арсенідгалієвих польових транзисторів.
Основні результати дисертації опубліковані в роботах
Ильин И.Ю., Конакова Р.В., Ренгевич А.Е., Соловьев Е.А. Измерительный модуль и программное обеспечение стенда контроля параметров полевых транзисторов. // Известия вузов. Электроника. - 1998. - № 4. - с.101-104.
Ренгевич А.Е. Радиационные эффекты в полевых транзисторах с высокой подвижностью электронов. // Письма в ЖТФ. - 1999. - т.25. - вып. 25. - с.55-58.
Конакова Р.В., Миленин В.В., Соловьев Е.А., Статов В.А., Стовповой М.А., Ренгевич А.Е., Тариелашвили Г.Т. Влияние радиации на вольтамперные характеристики арсенидгаллиевых транзисторов с барьером Шоттки. // Известия вузов. Радиоэлектроника. - 1999. - т.42. - № 4. - с.73-76.
Босый В.И., Ильин И.Ю., Иващук А.В., Конакова Р.В., Ковальчук В.Н., Соловьев Е.А., Стовповой М.А., Ренгевич А.Е., Тариелашвили Г.Т. Электрофизические свойства бескорпусных полевых транзисторов с барьером Шоттки в диапазоне температур 80-300 К. // Петербургский журнал электроники. - 2000. - № 1. - с.52-55.
Камалов А.Б., Конакова Р.В., Миленин В.В., Ренгевич А.Е., Соловьев Е.А. Влияние СВЧ излучения на характеристики GAAS полевых транзисторов с затвором Шоттки. // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. - 2000. - вып. 35. - с. 145-149.
Ильин И.Ю., Конакова Р.В., Ренгевич А.Е., Соловьев Е.А. Автоматизированный стенд для измерения параметров полевых транзисторов. // В кн.: Тезисы докладов международной конференции “Современные проблемы физики полупроводников”. Нукус, Узбекистан, 8-11 сентября 1997. Каракалпакский государственный университет. - 1997. - с.68.
Конакова Р.В., Соловьев Е.А., Ренгевич А.Е. Аппаратура и методы диагностики СВЧ диодов и транзисторов. / В кн.: Материалы конференции “Крымико-97” 7ой Международной Крымской конференции “СВЧ техника и телекоммуникационные технологии”. - Крым, Украина, 15-18 сентября 1997. Севастополь: Вебер. -1997. - с.282-283.
Венгер Е.Ф., Ильин И.Ю., Конакова Р.В., Коротченков Г.С., Миленин В.В., Прокопенко И.В., Ренгевич А.Е., Руссу Е.В., Соловьев Е.А., Чайка Г.Е. Радиационные эффекты в полевых транзисторах с затвором Шоттки на основе GAAS и INP. / В кн.: Материалы конференции “Крымико-98” 8ой Международной Крымской конференции “СВЧ техника и телекоммуникационные технологии”. - Крым, Украина, 14-17 сентября 1998. - Севастополь: Вебер. - 1998. - с.109-112.
Belyaev A.A., Chaika G.E.,. Ilin I.Yu, Konakova R.V., Lyapin V.G., Milenin V.V., Rengevych A.E., Soloviev E.A., Tagaev M.B., Voitsikhovskiy D.I.. Effect of g-radiation on the transition layer in metal-semiconductor contacts. / In: Proc. International semiconductor conference CAS’98 (Sinaia, Romania, October 6-10, 1998). - v.1. - p. 259-262.
Венгер Е.Ф., Ильин И.Ю., Конакова Р.В., Коротченков Г.С., Миленин В.В., Прокопенко И.В., Ренгевич А.Е., Руссу Е.В., Соловьев Е.А. Радиационные эффекты в арсенидгаллиевых полевых транзисторах. / В кн.: Труды пятой всероссийской научной конференции с международным участием “Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: (Дивноморское, Россия, 6-11 сентября 1998). Таганрог. - 1998. - с.72.
Кохан В.П., Рыжакова Л.К., Ренгевич А.Е., Стовповой М.А. Малошумящие СВЧ полевые транзисторы. / В кн.: Материалы конференции “Крымико-99” 9ой Международной Крымской конференции “СВЧ техника и телекоммуникационные технологии”. - Крым, Украина, 13-16 сентября 1999. - Севастополь: Вебер. -1999. - с.64-65.
Ренгевич А.Е. Влияние g-радиации и быстрого термического отжига на электрические характеристики арсенидгаллиевых полевых транзисторов. / In: Proc. VII International Conference on Physics and Technology of Thin Films (Ivano-Frankovsk, Ukraine, October 4-8 1999). Ivano-Frankovsk. - 1999. - p.65.
Конакова Р.В., Миленин В.В., Соловьев E.А., Статов В.А., Стовповой М.А., Ренгевич А.Е. Радиационное дефектообразование в арсенидгаллиевых полевых транзисторах с барьером Шоттки. / В кн.: Материалы III международной конференции “Взаимодействие излучений с твердым телом” (Минск, Белорусь, 6-8 октября 1999). - Минск. - 1999. - с.116-118.
Belyaev A.A., Beketov G.V, Chaika G.E., Konakova R.V., Lyapin V.G., Milenin V.V., Rengevych A.E., Soloviev E.A., Voitsikhovskiy D.I., Boltovets N.S., Ivanov V.N. Current flow through a nonuniform metal-GAAS contact. / In: Proc. International semiconductor conference CAS’99 (Sinaia, Romania, October 5-9, 1999). - v.1. - p.269-272.
Войциховский Д.И., Конакова Р.В., Миленин В.В., Соловьев E.А., Чайка Г.Е., Ренгевич А.Е., Болтовец Н.С., Иванов В.Н. Электрофизические свойства квазиоднородных контактов Au-TIBX-GAAS. / В кн.: Материалы 7ой российской конференции “Арсенид галлия” “GAAS-99” (Томск, 21-23 октября 1999). - Томск. - 1999. - с.112-114.
Камалов А.Б., Конакова Р.В., Миленин В.В., Ренгевич А.Е., Соловьев Е.А. Влияние СВЧ излучения на параметры GAAS ПТШ. / В кн.: Материалы конференции “Крымико-2000”, 10ой Международной Крымской конференции “СВЧ техника и телекоммуникационные технологии”. - Крым, Украина, 11-15 сентября 2000. - Севастополь: Вебер. - 2000. - с.133-134.
Ильин И.Ю., Конакова Р.В., Соловьев Е.А., Стовповой М.А., Ренгевич А.Е., Приходенко В.И. Радиационные эффекты в омических и барьерных контактах арсенидгаллиевых полевых транзисторов с барьером Шоттки. / В кн.: Труды XIV международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению (Алушта, Крым, 12-17 июля 2000). - Харьков. - 2000. - с.335-336.
Список литературы
Радиационные методы в твердотельной электронике. // Вавилов В.С., Горин Б.М., Данилин Н.С., Кив А.Е., Нуров Ю.Л., Шаховцов В.И. М.: Радио и связь. - 1990 - 184 с.
Конакова Р.В. Тхорик Ю.А. Хазан Л.С. Особенности радиационной технологии при изготовлении GAAS диодов для СВЧ электроники // В кн.: Арсенид галлия / Под ред. Гамана В.И. - Томск: ТГУ - 1982. - с.183 - 185.
Громов Д.В., Петров Г.В., Еленский В.Г. Радиационные дефекты в СВЧ полупроводниковых приборах на основе арсенида галлия. // Зарубежная радиоэлектроника. - 1980. - № 11. - с.64-77.
Zuleeg. R. Radiation Effects in GAAS FET Devices. // Proc. of the IEEE - 1989 - v.77. - № 3. - p.389-407.
Балыков П.В. Радиационная стойкость ПТШ на GAAS. // Электронная техника, сер. 8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. - 1992. - №3-4. - с.31-40.
Оболенский С.В., Павлов Г.П. Влияние нейтронного и космического облучения на характеристики полевого транзистора с затвором Шоттки. // ФТП. - 1995. - т.29. - вып.3. - с.413-420.
Бреза Ю., Веселых М., Ильин И.Ю. и др. Радиационные методы в технологии полупроводниковых материалов и приборов. //Proc. Intern. Sympos. on Recent Advances in Microwave Technology (ISRAMT-95) (Kiev, 11-16 Sept.95)// Eds. Rawat B.S., Sunduchkov K.S. Kiev.-1995. V.3 - p.844-927.
Демарина Н.В., Оболенский С.В. Моделирование воздействия ионизирующего излучения на полевой транзистор с затвором Шоттки. // Зарубежная радиоэлектроника. - 1997. - № 4. - с.66-80.
Немошкаленко В.В., Алешин В.Г., Гассанов Л.Г., Семашко Е.М., Синкевич А.И, Прокопенко В.М., Варченко Н.Н. Влияние физико -химические воздействия на поверхность арсенида галлия. - Поверхность. - 1983.- №2. с. 88 - 94.
Кадуков А.Е., Разумов А.В. Основы технического и оперативно-тактического применения электромагнитного оружия. - Петербургский журнал электроники. - 2000. - №2. - с. 53 - 60.
Бригидин А.М., Титович Н.А., Кириллов В.М., Юсупов Ю.П., Листопад Н.И., Г.И. Ясюля. Влияние электромагнитных помех на работоспособность полупроводниковых приборов и интегральных схем. // Электронная техника. Серия 8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. - 1992. - вып.1. - с.3-13.