Formation of low resistance ohmic contacts in GaN-based high electron mobility transistors with BCl3 surface plasma treatment

Fujishima, Tatsuya; Joglekar, Sameer; Piedra, Daniel; Lee, Hyung Seok; Zhang, Yuhao; Uedono, Akira; Palacios, Tomás

doi:10.1063/1.4819334

Cited by 36 publications

(23 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In addition, the surface barrier high of GaN surface after BCl 3 plasma treatment is lower than that of HCl acid wet chemical. Because of the BCl 3 plasma can increase the surface donor-type density of GaN, which contributes to lower the ohmic contact resistance [19]. It is important to from TiN and have donor type defect on GaN [22].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Study of interface state trap density on characteristics of MOS-HEMT

2015

View full text Add to dashboard Cite

In this study, the effects of chemical treatment on the properties of MOS capacitors and metal-oxidesemiconductor high electron mobility transistor (MOS-HEMT) were studied. The structure consist of Al 2 O 3 /u-GaN/AlN buffer/ Si substrate and Al 2 O 3 (10 nm)/u-AlGaN (25 nm)/u-GaN (2μm)/AlN buffer/Si substrate for MOS capacitor and MOS-HEMT device, respectively. There are four chemical treatment recipes, which consist of organic solvents, oxygen plasma, BCl 3 plasma, dilute acidic solvent, hydrofluoric acid and RCA-like clean process to remove the metal ions, organic contamination and native oxide. Four different chemical treatment recipes treated the surface of u-GaN before Al 2 O 3 was grown on the treated surface to reduce the interface state trap densities (D it ). The D it value was calculated from measurement of C-V curve with 1M Hz frequency. The formation of interface state trap of u-GaN surface is modified by different chemical solution of varied chemical treatment recipe, which further influence the breakdown voltage (V bk ), on-resistance (R on ), threshold voltage (V th ) and drain current (I d ) of MOS-HEMT. The V th of MOS-HEMT with organic solvents clean treatment is -11.00V. The MOS-HEMT after BCl 3 plasma and organic solvents clean treatment shows the lowest V th of -9.55V. The electronic characteristics of MOS HEMT device with four different chemical treatment recipes were investigated in this article.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…The ρ c of GaN with recipe 4 is reduced by ~22% compared to that of GaN with recipe 1. The variation of the specific contact resistances on GaN with different chemical recipe depends on the Ga-O to Ga-N ratio of Ga3d peak from XPS analysis [19].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Study of interface state trap density on characteristics of MOS-HEMT

2015

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…[5,6]. В недавней работе [7] для формирования низкоомного контакта к AlGaN/GaN-структуре приме-нялась плазменная обработка верхнего cap-слоя GaN с помощью индуктивного разряда (Inductively Coupled Plasma или ICP-режим) в газе BCl 3 . В данном режиме скорость травления GaN слоя была равной нулю на временах обработки образца.…”

Section: (поступило в редакцию 9 марта 2016 г в окончательной редакцunclassified

“…В данном режиме скорость травления GaN слоя была равной нулю на временах обработки образца. Авторы [7] также пока-зали, что низкое контактное сопротивление было до-стигнуто в результате удаления поверхностного окисла и образования вакансионных дефектов в поверхност-ном слое GaN в результате плазменной обработки. Однако детали технологического режима обработки и процессов, протекающих на поверхности слоя GaN при такой обработки, остались неясными.…”

Section: (поступило в редакцию 9 марта 2016 г в окончательной редакцunclassified

“…Энергия связи 0 eV на оси абсцисс соответствует энергетическому положению уровня Ферми (E F ) поверхности GaN [15]. Энергетическое положение потолка валентной зоны (E v ) было определено путем линейной экстраполяции низ-коэнергетического края XPS-спектра аналогично [7,15]. Рис.…”

Section: результаты и их обсуждениеunclassified

See 1 more Smart Citation

Влияние обработки поверхности в BCl-=SUB=-3-=/SUB=- плазме на формирование омических контактов к структурам AlGaN/GaN

Андрианов¹,

Kobelev²,

Smirnov³

et al. 2017

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Установлен режим обработки поверхности верхнего прикрывающего слоя GaN (cap-слой) в AlGaN/GaN HEMT структурах плазмой BCl 3 , позволяющий существенно снижать сопротивление омических контактов на структурах полевых транзисторов на основе нитридов III группы. Достигнутый результат объясняется главным образом эффективным уменьшением потенциального барьера на поверхности GaN за счет образования вакансий азота (донорные центры) и соответственно за счет роста поверхностной концентрации электронов. DOI: 10.21883/JTF.2017.03.44248.1793 Введение В последние два десятилетия большое развитие полу-чили технологии приборов на основе нитридов III груп-пы [1,2], интерес к которым обусловлен возможностью их работы в жестких условиях высоких температур и агрессивных сред [3]. AlGaN/GaN-структуры типа поле-вых транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT-структуры) перспективны для создания мощных высокочастотных приборов за счет сочетания высоких пробивных электрических полей и высоких значений насыщенной дрейфовой скорости электронов в них [4]. Проблема создания омических контактов к AlGaN/GaN HEMT-структурам является одной из ключевых в со-здании мощных полевых транзисторов на этой основе, поскольку от качества контактов в значительной сте-пени зависят эксплуатационные характеристики таких приборов (максимальная выходная мощность, тепловые потери за счет джоулева нагрева контактных областей и т. д.) [5,6]. В недавней работе [7] для формирования низкоомного контакта к AlGaN/GaN-структуре приме-нялась плазменная обработка верхнего cap-слоя GaN с помощью индуктивного разряда (Inductively Coupled Plasma или ICP-режим) в газе BCl 3 . В данном режиме скорость травления GaN слоя была равной нулю на временах обработки образца. Авторы В настоящей работе была применена плазма ин-дуктивного разряда (ICP-режим) для обработки по-верхности GaN в газе BCl 3 совместно с подачей дополнительного напряжения смещения на подложку (рис. 1), которое позволяет изменять энергию бом-бардирующих образец ионов независимо от источника мощности индуктивного разряда и соответственно от потока ионов [9,10] (Inductively Couple Plasma Reactive Ion Etching или ICP-RIE-режим). Установлены оптималь-ные энергии ионов, обработка которыми дает замет-ное уменьшение контактного сопротивления. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) показано, что оптимальный режим ICP-RIE обработки позволяет существенно уменьшить поверхностный оки-сел и потенциальный барьер на поверхности GaN за счет образования донорных центров в поверхностном слое. Детали эксперимента

show abstract

Improved Ohmic Contact by Pre‐Metallization Annealing Process in Quaternary In_0.04Al_0.65Ga_0.31N/GaN HEMTs

Mun

Hwang

Kwon

et al. 2018

Physica Status Solidi (a)

View full text Add to dashboard Cite

We report on the performance improvement of ohmic contact by a premetallization annealing process after mesa-isolation in quaternary InAlGaN/ GaN high electron mobility transistors (HEMTs). By employing a premetallization annealing, the contact and specific contact resistances are improved from 0.31 Ω Á mm and 3.67 Â 10 À6 Ω cm 2 to 0.21 Ω mm and 1.63 Â 10 À6 Ω cm 2 , respectively. The angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy (AR-XPS) confirm the formation of nitrogen vacancies from the reduced atomic ratio of nitrogen and the binding energy shift of In3d 5/2 , Al2p 1/2 , and Ga2p 3/2 toward the higher energy after the pre-metallization annealing. Nitrogen vacancies that act as n-type dopants make the effective Schottky barrier thinner leading to the improved contact resistance. When the pre-metallization annealing process is employed to fabricate 200-nm-long gate HEMTs, the on-resistance and the maximum transconductance are improved from 1.7 Ω mm and 400 mS mm À1 to 1.0 Ω mm and 618 mS mm À1 , respectively.

show abstract

Formation of low resistance ohmic contacts in GaN-based high electron mobility transistors with BCl3 surface plasma treatment

Cited by 36 publications

References 13 publications

Study of interface state trap density on characteristics of MOS-HEMT

Study of interface state trap density on characteristics of MOS-HEMT

Влияние обработки поверхности в BCl-=SUB=-3-=/SUB=- плазме на формирование омических контактов к структурам AlGaN/GaN

Improved Ohmic Contact by Pre‐Metallization Annealing Process in Quaternary In_0.04Al_0.65Ga_0.31N/GaN HEMTs

Contact Info

Product

Resources

About

Formation of low resistance ohmic contacts in GaN-based high electron mobility transistors with BCl3 surface plasma treatment

Cited by 36 publications

References 13 publications

Study of interface state trap density on characteristics of MOS-HEMT

Study of interface state trap density on characteristics of MOS-HEMT

Влияние обработки поверхности в BCl-=SUB=-3-=/SUB=- плазме на формирование омических контактов к структурам AlGaN/GaN

Improved Ohmic Contact by Pre‐Metallization Annealing Process in Quaternary In0.04Al0.65Ga0.31N/GaN HEMTs

Contact Info

Product

Resources

About

Improved Ohmic Contact by Pre‐Metallization Annealing Process in Quaternary In_0.04Al_0.65Ga_0.31N/GaN HEMTs