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

Abstract

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

Низкоэнергетическое бездефектное сухое травление барьерного слоя HEMT AlGaN/AlN/GaN

“…Образец, подвергаемый плазмохимической обработке, располагался на ВЧ-электроде, напряжение смещения на котором определяло энергию заряженных частиц, взаимодействующих с образ-цом. Предыдущие исследования показали [11], что для минимизации дефектообразования при проведении процессов травления диэлектри-ков и полупроводников напряжение смещения на ВЧ-электроде не должно превышать 40 V. Однако, как отмечалось в работе [12], снятие оксидной пленки с поверхности нитридной гетероструктуры перед формированием омических контактов с использованием РИТ-ИСП при напряжении смещения на ВЧ-электроде менее 20 V, по-видимому, не позволяет полностью удалить образованную в процессе плазмохимиче-ской обработки поверхности GaN ионами из плазмы BCl 3 " паразитную" пленку B x Cl y , что в свою очередь препятствует полному удалению с поверхности гетероструктуры оксидного слоя. С учетом этого в работе был подобран режим травления оксидной пленки, сформированной при взаимодействии кислородной плазмы с поверхностью барьерного слоя AlGaN, обеспечивающий напряжение смещения на ВЧ-электроде в диапазоне от 20 до 40 V. Мощность источника ИСП составляла 100 W, мощность ВЧ-генератора 10 W при давлении BCl 3 в камере порядка 1 Pa и потоке газа 10 sccm.…”