Hemts soti nan alscn-baryè mocvd

Chèchè nan Almay ak Netherlands yo te itilize metal-òganik depo chimik vapè (MOCVD) yo kreye aliminyòm scandium nitrid (ALSCN) -barrier segondè-elektwon-mobilite tranzistò (HEMTS) [Christian Manz et al, Semicond. Sci. Technol., Vol36, P034003, 2021]. Ekip la tou itilize Silisyòm nitrid (SINX) materyèl bouchon kòm yon altènativ a nitrid nan Gallium pi nòmal (GAN), ki pa janm te envestige anvan, dapre pi bon konesans nan ekip la.

Travay la ak ALSCN bati sou rapò anvan sou MOCVD kwasans nan ekip la nan Fraunhofer Enstiti pou aplike Solid Eta Fizik (IAF), Inatech-Albert-Ludwigs Universität Freiburg, ak University of Freiburg nan Almay, ak Eurofins Materyèl Syans Netherlands ak Eindhoven Inivèsite nan Teknoloji nan Netherlands, ansanm ak Fraunhofer Enstiti Almay la pou Microstructure nan Materyèl ak Sistèm (IMWS) [www.semiconductor-today.com/news/ ].

Entwodiksyon nan scandium nan baryè a ogmante espontane ak piezoelectric (souch-depandan) chaj polarizasyon, ki pèmèt jiska 5x dansite nan konpayi asirans fèy papye nan Gan ki genyen de dimansyon elèktron gaz (2DEG) kanal la sou ki HEMT yo ki baze sou. Gan-chanèl HEMTs yo te devlope ak deplwaye pou gwo pouvwa, wo-vòltaj ak aplikasyon pou wo-frekans, sòti nan machin elektrik (EV) ak renouvlab enèji pouvwa manyen, nan mikwo ond kominikasyon san fil transmisyon pouvwa.

Malgre ke HEMT yo te fabrike anvan nan epitaksi gwo bout bwa molekilè (MBE) -krown ALSCN materyèl, pwosesis MOCVD yo pi lajman aplikab pou pwodiksyon an mas. Yon pwoblèm ak entwodwi scandium nan MOCVD se ke presyon an vapè nan precursors yo potansyèl ki ba. MOCVD a te pote soti nan presyon ki ba (40-100 mbar) ak idwojèn itilize kòm gaz la konpayi asirans. Tanperati a kwasans alan soti nan 1000 degre a 1200 degre.

Sous azòt la te amonyak (NH3). Gwoup-III metal yo, galyòm ak aliminyòm, te soti nan trimethyl- (TM-) òganik. Précurseur a scandium te Tris-cyclopentadienyl-Scandyòm (CP3SC). Silane (SIH4) apwovizyone Silisyòm a pou bouchon an Sinx.

Figi 1: konplo MOCVD pou materyèl baryè ALSCN.

Kwasans lan nan kouch nan baryè ALSCN itilize divès kalite metodoloji kontinyèl ak enpulsyonèl. Metòd la enpulsyonèl fèt nan altène founiti yo metal ak 5S CP3SC ak 2S TM-AL.

Eksperyans yo itilize 100mm substrats safi ak 4h Silisyòm carbure (sik) pou kèk eksperyans, patikilyèman nan etap nan fabwikasyon tranzistò.

Hemts yo fèt nan Titàn/aliminyòm ohmic sous-drenaj kontak ak ion-implant aparèy izolasyon. Pasivasyon SINX la pèmèt "ba dispèsyon aktyèl ak estabilite tèmik", dapre chèchè yo. Pòtay la te fèt yo dwe ba kapasite, amelyore gwo vitès operasyon.

Nitrid nan Silisyòm te itilize yo bouchon kouch nan baryè ALSCN, pou fè pou evite oksidasyon nan AL ki gen kouch la. Nan Algan tranzistò yon bouchon GaN souvan itilize, men nan ka a nan ALSCN kaps yo te jwenn yo dwe difisil yo grandi, ki kapab lakòz nan '3D zile', ki negativman enpak kapasite li nan pwoteje ak pase ALSCN la. Caps GaN sou ALSCN yo te jwenn ki gen rasin-vle di-kare kare brutality nan 1.5nm pou materyèl grandi nan 1 0 00 degre, dapre mezi mikroskopi fòs atomik (AFM), konpare ak 0.2nm pou SINX.

Materyèl yo itilize pou HEMTS yo (Figi 1) ki gen alantou 14% SC nan 9.5nm ALSCN baryè kouch la. Bouchon an Sinx te 3.4nm. Tanperati kwasans lan te 1100 degre, ak depozisyon an ALSCN lè l sèvi avèk rezèv kontinyèl nan precursors yo. Substrate a te 4h sik. Yon konparezon 5.6nm aparèy baryè ALN ak 3nm SINX bouchon te tou grandi ak fabrike.

Tablo 1: Konparezon pwopriyete transpò elèktron nan alscn-baryè ak aln-baryè Hemts

HEMT a ak baryè ALSCN reyalize pèfòmans (Figi 2) konparab ak sa yo ki an aparèy la ak baryè ALN (Tab 1). Chèchè yo fè remake ke pèfòmans nan alscn HEMT a se anba a ap atann teyorik.

Figi 2: Karakteristik transfè pou alscn-baryè HEMT ak 0. 25μm pòtay longè. Drenaj patipri 7v.

Ekip la blame "lou interdiffusion nan atòm metal yo al, GA ak SC nan zòn de defans la ak baryè," ki te detekte ak karakterize lè l sèvi avèk optik transmisyon mikroskopi elèktron (STEM), enèji-dispersive X-ray spèktroskopi (edx), ak segondè- Rezolisyon X-ray analiz diffraction (HR-XRD). Baryè yo te Se poutèt sa Algascn ak Algan, respektivman. Mezi sijere ke difizyon an lakòz yon baryè Algan ak alantou 40% GA an mwayèn.

"Sous prensipal la pou mobilite ki pi ba nan tou de echantiyon yo gen plis chans bon jan kalite a koòdone pòv ak interdiffusion atòm yo, sa ki lakòz simaye alyaj, ki se konnen ki afekte mobilite a nan heterostructures HEMT," chèchè yo ekri.

Menm si sa, ekip la wè rezilta yo kòm "trè prometteur" pou gwo pouvwa ak aplikasyon pou wo-frekans, pandan l ajoute ke ALSCN HEMT a se "deja siperyè" nan estanda Algan HEMTS ki fèt pou aplikasyon pou RF fabrike nan-kay.

Original Sous: http://www.semiconductor-today.com/news/{1}! }} Atik/2021/Feb/Fraunhofer -110221. Shtml