Hems frá ALSCN-Barrier MoCVD

Vísindamenn í Þýskalandi og Hollandi hafa notað málm-lífræna efna gufuútfellingu (MOCVD) til að búa til álskandi nítríð (ALSCN) -Barrier High-rafeinda-hreyfanleika smára (HEMTS) [Christian Manz o.fl., Semicond. Sci. Technol., Vol36, P034003, 2021]. Liðið notaði einnig kísilnítríð (SINX) CAP efni sem valkost við venjulegri Gallium nitride (GAN), sem hefur aldrei verið rannsakað áður, samkvæmt bestu þekkingu liðsins.

Verkið með ALSCN byggir á fyrri skýrslum um MOCVD vöxt frá teyminu við Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF), Inatech-Albert-Ludwigs Universität Freiburg og University of Freiburg í Þýskalandi, og Eurofins Materials Science Nollerland og Eindhoven háskólinn í Þýskalandi, og Eurofins Materials Science Nollerland og Eindhoven University of University of Univers Tækni í Hollandi ásamt Fraunhofer Institute í Þýskalandi fyrir smásjárefni og kerfum (IMWS) [www.semiconductor-today.com/news ({3,shtmls/2019/oct/fhg-iaf {{6}.shtml ].

Innleiðing Scandium í hindrunina eykur ósjálfrátt og piezoelectric (stofn-háð) hleðsluskautun, sem gerir allt að 5x hleðsluhleðsluþéttleika í GAN tvívíddar rafeinda gas (2DEG) rás sem HEMT eru byggð á. Verið er að þróa gan-rásarhemla og dreifa fyrir háa kraft, háspennu og hátíðni forrit, allt frá rafknúnum ökutækjum (EV) og meðhöndlun endurnýjanlegrar orku, til örbylgjuofn þráðlausra samskiptaafls.

Þrátt fyrir að HEMT hafi verið framleidd áður frá sameinda geislaþekju (MBE)-vaxið ALSCN efni, eru MOCVD ferlar meira viðeigandi til fjöldaframleiðslu. Eitt vandamál við að koma skandi í MOCVD er að gufuþrýstingur hugsanlegra undanfara er lítill. MOCVD var framkvæmt við lágan þrýsting (40-100 mbar) með vetni notað sem burðargas. Vaxtarhiti var á bilinu 1000 gráðu í 1200 gráðu.

Köfnunarefnisuppsprettan var ammoníak (NH3). Group-III málmarnir, gallium og ál, komu frá trímetýl- (TM-) lífrænu efni. Undanfari Scandium var Tris-Cyclopentadienyl-Scandium (CP3SC). Silane (SIH4) útvegaði kísillinn fyrir Sinx hettuna.

Mynd 1: MoCVD kerfið fyrir ALSCN hindrunarefni.

Vöxtur ALSCN hindrunarlagsins notaði ýmislega samfellda og pulsed aðferðafræði. Pulsed aðferðin samanstóð af því að skipta málmvörum með 5s CP3SC og 2S TM-al.

Tilraunirnar notuðu 100 mm safír undirlag og 4H kísil karbíð (SIC) við sumar tilraunir, sérstaklega á smáatriðum smáatriða.

Hems samanstóð af títan/áli ohmískum uppruna-tæmandi tengiliðum með einangrun jónígræðslu. Sinx passivation gerði kleift að „lágstraums dreifingu og hitauppstreymi“, að sögn vísindamanna. Hliðið var hannað til að vera lítið þéttni, til að bæta háhraða notkun.

Kísilnítríðið var notað til að hylja ALSCN hindrunarlagið til að forðast oxun Al -sem inniheldur lag. Í Algan smári er oft notað ganhetti, en þegar um er að ræða ALSCN hefur verið erfitt að vaxa slíkar húfur, sem leiðir til '3D -eyja', sem hafa slæm áhrif á getu þess til að vernda og passa ALSCN. Gan húfur á ALSCN reyndust vera með rót-merkingu ójöfnur 1,5nm fyrir efni sem er ræktað við 1 0 00 gráðu, samkvæmt mælingum á Atomic Force Microscopy (AFM), samanborið við 0,2nm fyrir SINX.

Efnið sem notað var fyrir HEMT (mynd 1) innihélt um 14% SC í 9,5nm ALSCN hindrunarlaginu. Sinx hettan var 3,4nm. Vaxtarhiti var 1100 gráðu, með ALSCN útfellingu með stöðugu framboði undanfara. Undirlagið var 4H sic. Samanburður 5,6nm ALN hindrunartæki með 3nm Sinx hettu var einnig ræktað og framleitt.

Tafla 1: Samanburður á rafeindaflutningseiginleikum ALSCN-Barrier og ALN-Barrier hems

HEMT með ALSCN hindrun náði frammistöðu (mynd 2) sambærileg við tækið með ALN hindrun (tafla 1). Vísindamennirnir benda á að árangur ALSCN HEMT sé undir fræðilegum væntingum.

Mynd 2: Flutningseinkenni fyrir ALSCN-Barrier HEMT með 0. 25μm hliðarlengd. Holræsi hlutdrægni 7v.

Liðið kennir „mikilli innbyggingu málmatómanna Al, Ga og SC í jafnalausninni og hindruninni“, sem fannst og einkennd með því að nota Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM), orkudreifandi röntgengeislun (EDX) og High- Upplausn röntgengeislunargreining (HR-XRD). Hindranirnar voru því Algascn og Algan, hver um sig. Mælingar benda til þess að dreifingin hafi leitt til Algan hindrun með um 40% GA að meðaltali.

„Aðalheimildin fyrir lægri hreyfanleika í báðum sýnunum er líklegast slæm viðmótsgæði og frumeindir frumeindanna, sem veldur dreifingu álfelgs, sem vitað er að hefur áhrif á hreyfanleika Hemt heterostructures,“ skrifa vísindamennirnir.

Engu að síður lítur teymið á árangurinn sem „mjög efnilegan“ fyrir hágráðu og hátíðni forrit og bætir við að ALSCN HEMT sé „þegar yfirburði“ í venjulegum Algan hemlum sem eru hannaðir fyrir RF forrit sem eru framleiddir í húsinu.

Upprunaleg heimild: http://www.semiconductor-today.com/news ({{} }items/2021/feb/fraunhoferbændur ({3}.shtmlhttp://www.semiconductor-today.com/news (5 }} hlutir/2021/feb/fraunhofer -110221. SHTML