In-situ пассивация нитридных гетероструктур с тонкими барьерными слоями для транзисторов с высокой подвижностью электронов

Andreev, Aleksandr Aleksandrovich; Zanaveskin, Maksim Leonidovich; Maiboroda, Ivan Olegovich; Moskvin, Vasilii Vladimirovich; Perminov, Pavel Anatolevich Perminov

A.A. Andreev¹, M.L. Zanaveskin¹, I.O. Maiboroda¹, V.V. Moskvin¹, P.A. Perminov¹

Abstract

In this study Ga-polar heterostructures for high electron mobility transistors based on AlGaN/AlN/GaN and AlN/GaN heterojunctions with total barrier thickness of 11 and 3 nm respectively are obtained using molecular beam epitaxy. Due to in-situ SiN _x surface passivation conducting channel sheet resistance less then 300 Ω/□ is achieved. Temperature dependent diffusion of Si atoms from passivation layer to conducting channel is detected.

in-situ passivation
Silicon diffusion

Аннотация (на русском)

In-situ пассивация нитридных гетероструктур с тонкими барьерными слоями для транзисторов с высокой подвижностью электронов

В работе методом молекулярно-лучевой эпитаксии получены Ga-полярные гетероструктуры для транзисторов с высокой подвижностью электронов на основе гетеропереходов AlGaN/AlN/GaN и AlN/GaN с общей толщиной барьерного слоя 11 нм и 3 нм соответственно. Благодаря использованию технологии in-situ пассивации поверхности диэлектриком Si ₃N ₄ достигнуты слоевые сопротивления проводящего канала менее 300 Ом/кв. Обнаружен эффект диффузии кремния из слоя пассивации в область проводящего канала, зависящий от температуры подложки в процессе осаждения пассивирующего слоя.

For citation

Andreev A.A., Zanaveskin M.L., Maiboroda I.O., Moskvin V.V., Perminov P.A. In-situ пассивация нитридных гетероструктур с тонкими барьерными слоями для транзисторов с высокой подвижностью электронов // Journal of Radio Electronics. – 2014. – No. 1.

References

Jessen G.H., Fitch Robert C., Gillespie J.K., Via G., Crespo A., Langley D., Denninghoff, D.J., Trejo M., Heller E.R. Short-Channel Effect Limitations on High-Frequency Operation of AlGaN/GaN HEMTs for T-Gate Devices // IEEE Transaction on Electron Devices, 2589 - 2597, 2007.
Ibbetson J. P., Fini P. T., Ness K. D., DenBaars S. P., Speck J. S., Mishra U. K. Polarization effects, surface states, and the source of electrons in AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors // Applied Physics Letters 77, 250, 2000.
Nitin Goyala and Tor A. Fjeldly. Effects of strain relaxation on bare surface barrier height and two-dimensional electron gas in AlxGa1-xN/GaN heterostructures // Journal of Applied Physics 113, 014505, 2013.
Green B.M., Chu K.K., Chumbes E.M., Joseph A. Smart J.A., Shealy J.R., Eastman L.F. The Effect of Surface Passivation on the Microwave Characteristics of Undoped AlGaN/GaN HEMT's // IEEE Electron Device Letters, VOL. 21, NO. 6, 268-270, 2000.
Vetury R., Zhang N.Q., Keller S., Mishra U.K. The Impact of Surface States on the DC and RF Characteristics of AlGaN/GaN HFETs,IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 48, NO. 3, 560-566, 2001.
Onojimaa N., Higashiwaki M., Suda J., Kimoto T., Mimura T., Matsui T. Reduction in potential barrier height of AlGaN/GaN heterostructures by SiN passivation // J. Appl. Phys. 101, 043703, 2007.
Ambacher O., Majewski J., Miskys C., Link A., Hermann M., Eickhoff M., Stutzmann M., Bernardini F., Fiorentini V., Tilak V., Schaff B., Eastman L. F. Pyroelectric properties of Al(In)GaN/GaN hetero- and quantum well structures // J. Phys.: Condens. Matter 14, 3399-3434, 2002.