Hemts z Alscn-Barrier Mocvd

Naukowcy w Niemczech i Holandii zastosowali organizowane metalowe osadzanie pary (MOCVD) do tworzenia tranzystorów wysokiej elektronów (HEMTS) (HEMTS) [Christian Manz). Sci. Technol., Vol36, P034003, 2021]. Zespół użył również materiału z azotkiem krzemu (SINX) jako alternatywy dla bardziej zwykłego azotku galu (GAN), który nigdy wcześniej nie był badany, zgodnie z najlepszą wiedzą zespołu.

Praca z ALSCN opiera się na wcześniejszych raportach dotyczących wzrostu MOCVD z zespołu Fraunhofer Institute for Applied Państwa Physics (IAF), inatech-albert-ludwigs Universität Freiburg i University of Freiburg w Niemcze Technologia w Holandii, wraz z niemieckim Instytutem Mikrostruktury Materials and Systems (IMWS) [www.semiconductor-today.com/news ((3} }Items/2019/oct/fhg-iaf ((6} {6}} {6}} {6}} {6} }.shtml ].

Wprowadzenie Scandium do bariery zwiększa spontaniczną i piezoelektryczną (zależną od odkształcenia) polaryzację ładunku, która umożliwia do 5x gęstość nośnika ładunku w dwuwymiarowym kanale elektronowym GAN (2DEG), na którym opierają się HEMT. Hemts Gannel są opracowywane i wdrażane do zastosowań o wysokim napięciu, wysokim napięciu i wysokiej częstotliwości, od pojazdu elektrycznego (EV) i obsługi energii odnawialnej, po transmisję energii bezprzewodowej komunikacji mikrofalowej.

Chociaż HEMT zostały wcześniej wytworzone z materiału Epitaxy (MBE) wiązki molekularnej (MBE), procesy MOCVD mają szerzej stosowane do produkcji masowej. Jednym z problemów z wprowadzeniem Scandium do MOCVD jest to, że ciśnienie pary potencjalnych prekursorów jest niskie. MOCVD przeprowadzono pod niskim ciśnieniem (40-100 mbar) z wodorem stosowanym jako gaz nośnika. Temperatura wzrostu wahała się od 1000 stopni do 1200 stopni.

Źródłem azotu był amoniak (NH3). Metale grupy III, galu i aluminium, pochodziły z organicznych trimetylo- (TM-). Prekursorem Scandium był Tris-Cyclopentadienylo-Scandium (CP3SC). Silane (SIH4) dostarczył krzem do czapki Sinx.

Rysunek 1: Schemat MOCVD dla materiału barierowego ALSCN.

Wzrost warstwy barierowej ALSCN zastosowano różnie ciągłe i pulsowane metodologie. Metoda pulsacyjna polegała na naprzemienaniu materiałów metali z 5S CP3SC i 2S TM-Al.

Eksperymenty zastosowano podłoża szafirowe 100 mm i do niektórych eksperymentów, szczególnie na etapie wytwarzania tranzystora.

HEMT składały się z obrotowych styków źródłowych tytanu/aluminium z izolacją urządzenia jon-implantację. Według naukowców pasywacja SINX umożliwiła „niską prąd i stabilność termiczną”. Brama została zaprojektowana tak, aby była niska pojemność, aby poprawić szybką obsługę.

Azotek krzemu zastosowano do ograniczenia warstwy barierowej ALSCN, aby uniknąć utleniania warstwy zawierającej AL. W tranzystorach Algan często stosuje się czapkę GAN, ale w przypadku ALSCN takie czapki okazały się trudne do uprawy, co powoduje „wyspy 3D”, które negatywnie wpływają na jego zdolność do ochrony i pasywnego ALSCN. Stwierdzono, że czapki GAN na ALSCN mają chropowatość klasy korzeniowej wynoszącej 1,5 nm dla materiału hodowanego na poziomie 1 0 00, zgodnie z pomiarami mikroskopii siły atomowej (AFM) w porównaniu z 0,2 nm dla SINX.

Materiał zastosowany dla HEMT (ryc. 1) zawierał około 14% SC w warstwie bariery ALSCN 9,5 nm. Czapka Sinx wynosiła 3,4 nm. Temperatura wzrostu wynosiła 1100 stopni, a osadzanie ALSCN z wykorzystaniem ciągłego podaży prekursorów. Podłoż był 4H SIC. Porównanie 5,6 nm urządzenia barierowe ALN z 3NM SINX CAP zostało również wyhodowane i sfabrykowane.

Tabela 1: Porównanie właściwości transportu elektronów Alscn-Barrier i Alsc Barrier Hemts

HEMT z barierą ALSCN osiągnął wydajność (ryc. 2) porównywalną z barierą urządzenia z barierą ALN (Tabela 1). Naukowcy zwracają uwagę, że wydajność ALSCN HEMT jest poniżej teoretycznych oczekiwań.

Ryc. 2: Charakterystyka przenoszenia dla HEMT-barrowego ALSCN z 0. 25 μm długości bramki. Drenaż błędu 7v.

Zespół obwinia „ciężkie połączenie atomów metali AL, GA i SC w buforze i barierce”, które zostały wykryte i scharakteryzowane przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (STEM), spektroskopii rentgenowskiej (EDX) i wysokiej. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej rozdzielczości (HR-XRD). Barierami były zatem odpowiednio Algascn i Algan. Pomiary sugerują, że dyfuzja spowodowała barierę Algan z średnio około 40% GA.

„Głównym źródłem niższej mobilności w obu próbkach jest najprawdopodobniej słaba jakość interfejsu i interdifuzja atomów, powodujące rozpraszanie stopu, o których wiadomo, że wpływa na ruchliwość heterostruktur HEMT”, piszą naukowcy.

Mimo to zespół postrzega wyniki jako „bardzo obiecujące” dla zastosowań o dużej mocy i wysokiej częstotliwości, dodając, że ALSCN HEMT jest „już lepszy” od standardowych algan HEMTS zaprojektowanych do zastosowań RF wytwarzanych wewnętrznie.

Oryginalne źródło: http://www.semiconductor-today.com/news ({1} veitems/2021/feb/fraunhofer ((3} }.shtmlhttp://www.semiconductor-today.com/news (5 }} Items/2021/Feb/Fraunhofer -110221. Shtml