УДК 621.38-022.532

Изучение влияния дефектов в зародышевых слоях AlGaN на утечки в гетероструктурах для транзисторов с высокой подвижностью электронов

А. А. Андреев ¹, Ю. В. Грищенко ¹, И. С. Езубченко ¹, М. Л. Занавескин ¹, И. О. Майборода ¹, М. А. Рудик ¹, Ю. В. Федоров ²

¹ Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

² Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук

Статья получена 24 декабря 2014 г.

Аннотация. Исследован вопрос улучшения морфологии рельефа зародышевых слоев нитридных гетероструктур на подложках сапфира, выращиваемых методом аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии, для транзисторов с высокой подвижностью электронов (ТВПЭ). Установлено, что при осаждении высокотемпературных слоев AlGaN, в отличие от AlN, галлий может выступать в качестве автосурфактанта, способствуя установлению двумерного режима роста. Показано, что использование зародышевых слоев с улучшенной морфологией поверхности позволяет снизить токи утечек в гетероструктурах для ТВПЭ на несколько порядков. На основе гетероструктуры с минимальными токами утечек изготовлены тестовые транзисторы с длиной затворов L_G=0,15 мкм, демонстрирующие Ft до 71 ГГц и Fmax до 172 ГГц, что приближается к результатам, полученным на гетероструктурах, выращенным методом газофазной эпитаксии (MOCVD).

Ключевые слова: аммиачная МЛЭ, транзисторы с высокой подвижностью электронов, GaN, AlGaN, зародышевые слои.

Abstract. The issue of improving the morphology relief of the nucleation layers of the nitride heterostructure on sapphire substrates grown by ammonia MBE, for high electron mobility transistors (HEMT), was investigated. It was found that during deposition of high temperature layer of AlGaN unlike AlN, gallium can act as autosurfactant , promoting to establishment of the two-dimensional growth mode. It was shown that use of nucleation layer with improved morphology of the surface can reduce leakage currents on several orders of magnitude in heterostructure for HEMT. On the basis of heterostructure with minimal leakage currents, the test transistors with a gate length L_G = 0,15 µm, showing F_t up to 71 GHz and Fmax up to 172 GHz, which is close to the results obtained in the heterostructures grown by chemical vapor deposition (MOCVD), were produced.

Key words: ammonia MBE, high electron mobility transistors, GaN, AlGaN, nucleation layers.