Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Влияние особенностей PECVD процессов осаждения SiNx на электрические параметры структур SiNx/AlGaN/GaN

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-2-

Аннотация

В работе проводилось исследование влияние процессов плазмохимического осаждения пленок SiNx на электрические параметры структуры диэлектрик/АlGaN/GaN. Анализировалось влияние состава формируемых пленок, воздействие дополнительной обработки поверхности гетероструктур в плазме азота перед осаждением диэлектрика, а также влияние подачи ВЧ-смещения при такой обработке на особенности С-V и I-V характеристик структур SiNx/АlGaN/GaN. Установлено, что для пленок с соотношением концентраций азота и кремнию 60 % и 40 %, а также с повышенным содержании кислорода характерно уменьшение величины фиксированного положительного заряда в этих структурах, но на I-V характеристиках структур наблюдается появление пульсаций тока. Выявлено как режимы процесса плазмохимии влияют на такие параметры осцилляций, как период, амплитуда, длина участка I-V характеристики, на котором наблюдаются осцилляции. Предложено возможное объяснение причин появления характерных пульсаций. Установлено, что дополнительное воздействие азотной плазмы на поверхность гетероструктуры до напуска в камеру моносилана приводит к изменению величины и знака фиксированного заряда и к уменьшению концентрации свободных носителей в канале двумерного газа гетероструктур SiNx/АlGaN/GaN. Экспериментально показано, как технологические особенности процессов PCVD осаждения и подготовки поверхности могут влиять на электрические параметры формируемых гетероструктур.

Об авторах

К. Л. Енишерлова
АО «НПП «Пульсар»
Россия

Енишерлова Кира Львовна



Л. А. Сейдман
АО «НПП «Пульсар»
Россия

Сейдман Лев Александрович



Э. М. Темпер
АО «НПП «Пульсар»
Россия

Темпер Элла Моисеевна



Ю. А. Концевой
АО «НПП «Пульсар»
Россия

Концевой Юлий Абрамович



Список литературы

1. Chevtchenko, S.A., Reshchikov, M.A., Fan, Q., Ni, X., Moon, Y.T., Baski, A.A. and Morkoç, H., 2007. Study of SiNx and SiO2 passivation of GaN surfaces. Journal of applied physics, 101(11), p.113709. https://doi.org/10.1063/1.2740324

2. Liu, Z.H., Ng, G.I., Zhou, H., Arulkumaran, S. and Maung, Y.K.T., 2011. Reduced surface leakage current and trapping effects in AlGaN/GaN high electron mobility transistors on silicon with SiN/Al2O3 passivation. Applied Physics Letters, 98(11), p.113506. https://doi.org/10.1063/1.3567927

3. Jayanta Joglekar, S., 2017. Surface and mechanical stress effects in AlGaN/GaN high electron mobility transistors (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology). http://hdl.handle.net/1721.1/111325

4. Osipov, K.Y., Ostermay, I., Brunner, F., Würfl, J. and Tränkle, G., 2018. Effect of External Mechanical Stress on DC Performance and Reliability of Integrated E/D GaN HEMTs. IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, 31(4), pp.419-425. DOI 10.1109/TSM.2018.2865106

5. Новак А.В., Новак В.Р., Дедкова А.А., Гусев Е.Э. Зависимость механических напряжений в плёнках нитрида кремния от режимов плазмохимического осаждения // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2017. Т. 22. No 2. С. 138. DOI: 10.24151/1561-5405-2017-22-2-138-146

6. Dergez, D., Bittner, A., Schalko, J. and Schmid, U., 2014. Low-stress and long-term stable a-SiNx: H films deposited by ICP-PECVD. Procedia Engineering, 87, pp.100-103. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.11.392

7. Dinara, S.M., Jana, S.K., Ghosh, S., Mukhopadhyay, P., Kumar, R., Chakraborty, A., Biswas, D. and Bhattacharya, S., 2015. Enhancement of two dimensional electron gas concentrations due to Si3N4 passivation on Al0.3Ga0.7N/GaN heterostructure: strain and interface capacitance analysis. AIP Advances 5(4), pp.047136-047136-11. DOI: 10.1063/1.4919098

8. Сейдман, Л.А., Концевой, Ю.А., Енишерлова, К.Л., Миннебаев, С.В., 2020. Пленки SiNx, полученные методом PECVD, в качестве пассивации AlGaN/GaN HEMT. Электронная техника. Сер.2. Полупроводниковые приборы. Вып. № 3 (258). С. 22-33.

9. Enisherlova, K.L., Temper, E.M., Kolkovsky, Y.V., Medvedev, B.K. and Kapilin, S.A., 2020. The ALD Films of Al2O3, SiNx, and SiON as Passivation Coatings in AlGaN/GaN HEMT. Russian Microelectronics, 49(8), pp.603-611. https://doi.org/10.1134/S106373972008003X

10. Берлин, Е. В., Григорьев В.Ю., Сейдман Л.А. Индуктивные источники высокоплотной плазмы и их технологические применения. Москва: Техносфера, 2018. − 462 с.

11. Gweon, G.H., Lim, J.H., Hong, S.P.,Yeom, G.Y., 2010. Effect of DC Bias Voltage on the Characteristics of Low Temperature Silicon–Nitride Films Deposited by Internal Linear Antenna Inductively Coupled Plasma Source. Japanese Journal of Applied Physics, 49(5R), p.056505. DOI: 10.1143/JJAP.49.056505

12. Kuiwei Geng , Ditao Chen, Quanbin Zhou and Hong Wang .AlGaN/GaN MIS-HEMT with PECVD SiNx, SiON, SiO2 as Gate Dielectric and Passivation Layer. Electronics 2018, 7(12), p. 416. https://doi.org/10.3390/electronics7120416.

13. Romero, M.F., JimÉnezJimenez, A., Miguel-Sánchez Miguel-Sanchez, J., BraÑaBrana, A.F., GonzÁlez-PosadaGonzalez-Posada, F., Cuerdo, R., Calle, F. and MuÑozMunoz, E., 2008. Effects of N2 Plasma Pretreatment on the SiN Passivation of AlGaN/GaN HEMT. IEEE Electron Device Letters, 29(3), pp.209-211. DOI: 10.1109/LED.2008.915568

14. Meunier, R., 2016. Optimization of the elaboration of insulating layers for the gate structures and the passivation of MIS-HEMT transistors on GaN (Doctoral dissertation, Université Paul Sabatier-Toulouse III). NNT: 2016TOU30150. tel-01376016.

15. Pletschen, W., Kirste, L., Cimalla, V., Müller, S., Himmerlich, M., Krischok, S. and Ambacher, O., 2014. Changes of electronic properties of AlGaN/GaN HEMTs by surface treatment. MRS Online Proceedings Library (OPL), 1736. https://doi.org/10.1557/opl.2014.937

16. Антонова, И.В., Поляков, В.И., Руковишников, А.И., Мансуров, В.Г., Журавлев, К.С., 2008. Глубокие уровни и электронный транспорт в гетероструктурах AlGaN/GaN. Физика и техника полупроводников, 42(1), pp.53-59.

17. Fu, C., Lin, Z., Cui, P., Lv, Y., Zhou, Y., Dai, G., Luan, C., Liu, H. and Cheng, A., 2018. The influence of the PCF scattering on the electrical properties of the AlGaN/AlN/GaN HEMTs after the Si3 N4 surface passivation. Applied Physics A, 124(4), pp.1-10. DOI: 10.1007/s00339-018-1702-6

18. Liu, S.C., Huang, C.K., Chang, C.H., Lin, Y.C., Chen, B.Y., Tsai, S.P., Majlis, B.Y., Dee, C.F. and Chang, E.Y., 2017. Effective passivation with high-density positive fixed charges for GaN MIS-HEMTs. IEEE Journal of the Electron Devices Society, 5(3), pp.170-174. DOI: 10.1109/JEDS.2017.2669100

19. Liu, X., Wang, X., Zhang, Y., Wei, K., Zheng, Y., Kang, X., Jiang, H., Li, J., Wang, W., Wu, X. and Wang, X., 2018. Insight into the near-conduction band states at the crystallized interface between GaN and SiN x grown by low-pressure chemical vapor deposition. ACS applied materials & interfaces, 10(25), pp.21721-21729. https://doi.org/10.1021/acsami.8b04694

20. Enisherlova, K.L., Kulikauskas, V.S., Zatekin, V.V., Rusak, T.F., Gladysheva, N.B., Razgulyaev, I.I., 2011. AlGaN/GaN heterostructure study using Rutherford backscattering spectrometry. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 5(4), pp.626-635. DOI:10.1134/S1027451011070093

21. Антонов, А.В., Гавриленко, В.И., Демидов, Е.В., Звонков, Б.Н. and Ускова, Е.А., 2005. Осцилляции тока при латеральном транспорте в гетероструктурах GaAs/InGaAs с квантовыми ямами. Физика и техника полупроводников, 39(1), pp.53-58.

22. Yoder, P.D., Sridharan, S., Graham, S., Shen, S.C., Ryou, J.H., Dupuis, R.D., 2011. Traveling dipole domains in AlGaN/GaN heterostructures and the direct generation of millimeter‐wave oscillations. physica status solidi c, 8(7‐8), pp.2285-2287. DOI: 10.1002/pssc.201001143

23. Eller, B.S., Yang, J. and Nemanich, R.J., 2013. Electronic surface and dielectric interface states on GaN and AlGaN. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 31(5), p.050807. https://doi.org/10.1116/1.4807904

24. Gustafson, B., 2001. Resonant Tunneling in Laterally Confined Quantum Structures. Lund University. Sweeden. 106 pages. https://lup.lub.lu.se/record/41579

25. Dong, Z., Hao, R., Zhang, Z., Cai, C., Zhang, B. and Cheng, Z., 2014, October. Impact of N− plasma treatment on the Current collapse of ALGAN/GAN HEMTs. In 2014 12th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT) (pp. 1-3). IEEE. DOI: 10.1109/ICSICT.2014.702138


Дополнительные файлы

1. Экспертное заключение
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (481KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Енишерлова К.Л., Сейдман Л.А., Темпер Э.М., Концевой Ю.А. Влияние особенностей PECVD процессов осаждения SiNx на электрические параметры структур SiNx/AlGaN/GaN. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021;24(2). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-2-

Просмотров: 17


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


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