Разработана технология получения гетероструктур GaAs на подложках Si с плотностью прорастающих дислокаций не превышающих 1×106 см-2 и среднеквадратичной шероховатостью поверхности менее 1 нм на поле 100 мкм×100 мкм при толщине пленки GaAs 4 мкм. Разработанная технология может быть использована для монолитная интеграция приборов полупроводниковых соединений AIIIBV с КМОП устройствами на кремнии. Такая интеграция становится все более привлекательной в связи с тем, что КМОП устройства подходят к пределу масштабирования и возникает спрос на применение таких систем. Возможности традиционных подходов к гетерогенной интеграции AIIIBV с КМОП чипами таких как, соединение элементов на различных материалах проводниками или технология переноса чипов (flip-chip), сильно ограничены надежностью и производительностью этих операций.
Рис. Изображение поверхности гетероструктуры GaAs/Si, полученное в атомно-силовом микроскопе. Среднеквадратичная шероховатость поверхности rms = 0,7 нм. |
Технико-экономические преимущества
Основные характеристики КНИ КМОП транзисторов и элементов ИС:
подложка, | Si, GeSi |
диаметр, мм | до 102 |
состав эпитаксиального слоя, | GaAs, GaP, AlGaAs, InGaAs |
толщина эпитаксиального слоя слоя, мкм | 1-4 |
плотность прорастающих дислокаций | |
в активной области приборов, см-2 | 1×10-7 – 1×106 |
Область применения
Разработанные технологии позволят создать ряд монолитных GaAs – КМОП-Si структур, пригодных для использования в качестве основы при разработке СБИС нового поколения. Это позволит расширить эксплуатационные диапазоны элементной базы ВВСТ: навигационных систем авиационно-космического базирования, систем связи и управления, разрабатываемых в России.
Монолитные GaAs – КМОП-Si структуры являются базовой технологией, имеющей двойное применение, и её реализация позволит:
- создать высокоэффективные отечественные комплектующие изделия на основе монолитных GaAs – КМОП-Si структур, не уступающие мировому уровню;
- обеспечить новый технологический уровень для широкого класса аналоговых и цифровых устройств микроэлектроники.