ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ НА АРСЕНИД ГАЛЛИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ

Для изготовления структуры использовались 2 пластины диаметром 10 см полуизолирующего арсенида галлия.

Перед фотолитографией осуществлялась обработка пластин изопропиловым спиртом и сушка азотом. Затем производилось нанесение, экспонирование, проявление двухслойной фоторезистивной маски под напыление нижней обкладки (технология «lift-off»). С помощью электронно-лучевого испарения на поверхность пластин напылялся слой металлов Ti (20нм)/Рt (20нм)/Au (300нм) с последующим снятием фоторезиста и лишнего напыленного металла.

Далее осаждался нитрид кремния по технологии ИСП-ХОГФ (ICPCVD). Давление в рабочей камере составляло 0.5 Па; в атмосфере силана и азота. Осаждение проводилось при температуре подложки 200 ^ᵒС. Толщина пленки – 170 нм.

Процесс формирования верхних обкладок аналогичен нижним обкладкам, но напылялись слои Ti (180 нм)/Ni (50 нм). Полученная структура конденсатора представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Топология конденсатора с емкостью 4пФ: 1 – верхняя обкладка; 2-нижняя обкладка; 3-диэлектрик

Размеры верхних обкладок полученных конденсаторов составляли: С1= 100х100 мкм; С2=200х200 мкм; С3=400х400 мкм.

На рис. 1. видно, что нижняя обкладка больше чем верхняя. Верхняя обкладка задает номинал конденсатора, так как он определяется по наименьшей площади.

Далее проводились измерения параметров полученных тонкопленочных конденсаторов.

1.1                Емкость тонкопленочных конденсаторов

Значение емкости тонкопленочного конденсатора снимали на измерителе иммитанса LCR Мeter на частоте 2 МГц. Значения емкости для тестовых пластин представлены в таблице 1–2.

Таблица 1.

Значение емкости конденсаторов для первой пластины

Таблица 2.

Значение емкости конденсаторов для второй пластины

Значения разброса емкости по пластине для первой пластины.

Разброс емкости по пластине (размеры обкладок 100 составляет  0,0097) пФ.

Разброс емкости по пластине (размеры обкладок 200 составляет  0,012) пФ.

Разброс емкости по пластине (размеры обкладок 400 составляет  0,0102)пФ.

Значения разброса емкости по пластине для второй пластины.

Разброс емкости по пластине (размеры обкладок 100 составляет 0,012) пФ.

Разброс емкости по пластине (размеры обкладок 200 составляет  0,0062) пФ.

Разброс емкости по пластине (размеры обкладок 400 составляет  0,02) пФ.

Наибольшим значением разброса емкости по пластине обладают конденсаторы с площадью обкладок 400, значения разброса составляют 1-2%. Полученные результаты соответствуют техническим требованиям.

1.2                Вольт-амперные характеристики конденсаторов (токи утечки)

Параметры вольт-амперной характеристики снимали на анализаторе точности НР 4156 A. Данные значения представлены в таблице 3.

Таблица 3.

ВАХ для конденсаторов С1(100х100), пФ; С2(200х200), пФ ; С3(400х400),пФ

По данным таблицы 3 построены вольт-амперные характеристики конденсаторов рис. 2.

Рисунок 2. Вольт-амперные характеристики для конденсаторов С1(100х100), пФ; С2(200х200),пФ ; С3(400х400), пФ

Из графика видно, что чем больше площадь обкладок конденсаторов, тем при одном и том же напряжении больше ток утечки. Это связанно с количеством дефектов в ТПК. При большей площади обкладок количество дефектов больше, следовательно, конденсатор имеет большую вероятность пробоя.

1.3                Рабочее напряжение на конденсаторе при токе 10 мкА

Напряжение измеряли на tectronics 370a programmable curve tracer при токе равном 10 мкА.

Значения напряжений представлены в таблице 1.4-1.5 для двух пластин.

Таблица 4.

Напряжение при токе 10 мкА для первой пластины

Таблица 5.

Напряжение при токе 10 мкА для второй пластины

Исходя из данных таблиц можно сделать вывод, что чем больше площадь обкладок, тем напряжение будет меньше.