Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Оптимизация процесса пассивации при изготовлении СВЧ-транзисторов на основе AlGaN/GaN гетероструктур методом ICP CVD

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-2-

Аннотация

Рассмотрено влияние режимов нанесения пассивирующих диэлектрических пленок нитрида кремния SiNx методом плазмохимического осаждения из газовой фазы в индуктивно-связанной плазме (ICP CVD) на параметры транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе гетероструктур AlGaN/GaN. На основании результатов исследования параметров полученных слоев диэлектрического материала определено влияние RF и ICP мощностей, соотношения потоков рабочих газов на скорость роста пленок и их совершенство, а также их влияние на вольт-амперные характеристики пассивируемых HEMT. Скорость осаждения при увеличении RF мощности практически не менялась, однако при увеличении ICP мощности наблюдался ее рост. При этом крутизна транзистора сильно снижалась с ростом RF мощности, ее максимум достигался при минимальной мощности RF = 1 Вт. В начальный момент роста, даже при невысоких значениях RF мощности (уже при 3 Вт), структура транзистора становилась полностью неработоспособной. Показано, что процесс осаждения диэлектрика для пассивации HEMT необходимо начинать при максимально низких значениях RF мощности. Отработан технологический процесс пассивации AlGaN/GaN СВЧ HEMT, позволяющий осаждать конформные пленки и получать низкие токи сток—исток транзисторов в закрытом состоянии без ухудшения характеристик в открытом состоянии — на уровне не более 15 и 100 мкА соответственно для общей ширины Т-образного затвора 1,25 и 5 мм (Uз = –8 В и Uс-и = 50 В).

Об авторах

А. А. Слепцова
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»


С. В. Черных
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»; АО «НПП «Пульсар»


Д. А. Подгорный
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Заместитель заведующего кафедрой МППиД, доцент, к.ф-м.н.

SPIN: 8678-9585

ResearcherID: A-6090-2014

Роснаука: 00031143

Подгорный Дмитрий Андреевич



И. А. Жильников
АО «НПП «Пульсар»
Россия


Список литературы

1. Арендаренко А.А., Орешкин В.А., Свешников Ю.Н., Цыпленков И.Н. Тенденции развития эпитаксиальной технологии нитридных соединений // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. – 2015. – Т. 18. – № 1. – С. 5-15.

2. Sun H., Liu M., Liu P., Lin X., Cui X., Chen J., Chen D. Performance optimization of lateral AlGaN/GaN HEMTs with cap gate on 150-mm silicon substrate // Solid-State Electronics. – 2017. – V. 130. – P. 28-32.

3. Sleptsov E.V., Chernykh A.V., Chernykh S.V., Dorofeev A.A., Gladysheva N.B., Kondakov M.N., Sleptsova A.A., Panichkin A.V., Konovalov M.P., Didenko S.I. Investigation of the thermal annealing effect on electrical properties of Ni/Au, Ni/Mo/Au and Mo/Au Schottky barriers on AlGaN/GaN heterostructures // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – V. 816. – N. 1. – P. 012039.

4. Kaushik J.K., Balakrishnan V.R., Mongia D., Kumar U., Dayal S., Panwar B.S., Muralidharan R. Investigation of surface related leakage current in AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors // Thin Solid Films. – 2016. – V. 612. – P. 147-152.

5. Huang H., Sun Z., Cao Y., Li F., Zhang F., Wen Z., Zhang Z., Liang Y.C., Hu L. Investigation of surface traps-induced current collapse phenomenon in AlGaN/GaN high electron mobility transistors with schottky gate structures // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2018. – V. 51. – N. 34.

6. Huang H., Liang Y.C., Samudra G.S., Chang T.-F., Huang C.-F. Effects of Gate Field Plates on the Surface State Related Current Collapse in AlGaN/GaN HEMTs // IEEE Transactions On Power Electronics. – 2014. – V. 29. – N. 5.

7. Енишерлова К.Л., Медведев Б.К., Темпер Э.М., Корнеев В.И. Влияние технологических факторов на характеристики омических контактов мощных AlGaN/GaN/SiC–HEMT // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. – 2018. – Т. 21. – № 3. – С. 182-193.

8. Абгарян К.К. Задачи оптимизации наноразмерных полупроводниковых гетероструктур. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. – 2016. – Т. 19. – № 2. – С. 108-114.

9. Chander S., Gupta S., Ajay, Gupta M. Enhancement of Breakdown Voltage in AlGaN/GaN HEMT using Passivation Technique for Microwave Application // Superlattices and Microstructures. – 2018. – V. 120. – P. 217-222.

10. Zhu G., Liang G., Zhou Y., Chen X., Xu X., Feng X., Song A. Reactive evaporation of SiOx films for passivation of GaN high-electronmobility transistors // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2019. – V. 129. – P. 54-60.

11. Zhu G., Wang H., Wang Y., Feng X., Song A. Performance enhancement of AlGaN/AlN/GaN high electron mobility transistors by thermally evaporated SiO passivation // Applied Physics Letters. – 2016. – V. 109. – P. 113503.

12. Arulkumaran S., Egawa T., Ishikawa H., Jimbo T. Surface passivation effects on AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors with SiO2 , Si3N4, and silicon oxynitride // Applied Physics Letters. – 2004. – V. 84. – N. 4. – P. 613-615.

13. Kim H.-S., Han S.-W., Jang W.-H., Cho C.-H., Seo K.-S., Oh J., Cha H.-Y. Normally-off GaN-on-Si MISFET Using PECVD SiON Gate Dielectric // IEEE Electron Device Letters. – 2017. – V. 38. – P. 1090-1093.

14. Karouta F., Krämer M.C.J.C.M., Kwaspen J.J.M., Grzegorczyk A., Hageman P., Hoex B., Kessels W.M.M., Klootwijk J., Timmering E., Smit M.K. Influence of the Structural and Compositional Properties of PECVD Silicon Nitride Layers on the Passivation of AlGaN/GaN HEMTs // Proceedings of the. ECS Fall Meeting, Symposium Nitrides and Wide-bandgap Semiconductors (E7), October 12 - October 17. – 2008. – P. 181-191.

15. Сейдман Л.А. Формирование трехмерных структур в подложках карбида кремния плазмохимическим травлением // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. – 2015. – Т. 18. – № 3. – С. 157-171.

16. Lee J.J. Application of inductively coupled plasma to CVD and PVD // Surface & Coatings Technology. – 2005. – V. 200. – P. 31-34.

17. Dutta G., DasGupta N., DasGupta A. Low-Temperature ICP-CVD SiNx as Gate Dielectric for GaN-Based MIS-HEMTs // IEEE Transactions On Electron Devices. – 2016. – V. 63. – P. 4693-4701.

18. Lee J.W., Mackenzie K.D., Johnson D., Sasserath J.N., Pearton S.J., Ren F. Low Temperature Silicon Nitride and Silicon Dioxide Film Processing by Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition // Journal of The Electrochemical Society. – 2000. – V. 147. – N. 4.

19. Thomas O. Inductively coupled plasma chemical vapour deposition (ICP-CVD) // Oxford Instruments Plasma Technology – 2010.

20. Cho H.-J., Her J.-C., Lee K., Cha H.-Y., Seo K.-S. Low Damage SiNx Surface Passivation using Remote ICP-CVD for AlGaN/GaN HEMTs // Extended Abstracts of the 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials, Tsukuba. – 2008. – P. 504-505.

21. Кондаков М.Н., Черных С.В., Черных А.В., Подгорный Д.А., Гладышева Н.Б., Дорофеев А.А., Диденко С.И., Капров Д.Б., Жукова Т.А. Влияние режимов отжига на электрические параметры, морфологию и микроструктуру омических контактов на основе Mo/Al/Mo/Au к гетероструктурам AlGaN/GaN // Электронная техника. Серия 2: Полупроводниковые приборы. – 2018. – № 2. – С. 40-47.


Для цитирования:


Слепцова А.А., Черных С.В., Подгорный Д.А., Жильников И.А. Оптимизация процесса пассивации при изготовлении СВЧ-транзисторов на основе AlGaN/GaN гетероструктур методом ICP CVD. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(2). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-2-

Просмотров: 25


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)