Alscn-Barrier MocvdのHEMT
ドイツとオランダの研究者は、金属製の化学蒸気堆積（MOCVD）を使用して、窒化アルミニウムスカンジウム（ALSCN） - バリアー高電子モビリティトランジスタ（HEMT）[Christian Manz et al、Semicondを作成しました。 SCI。 Technol。、Vol36、P034003、2021]。チームの最良の知識によると、チームはまた、より一般的な窒化ガリウム（GAN）の代替品として窒化シリコン（SINX）キャップ材料を使用しました。
ALSCNとの作業は、フラウンホーファーソリッドステートフィジース（IAF）のチームのチームからのMOCVD成長に関する以前のレポートに基づいて構築されています。オランダのテクノロジー、ドイツの材料およびシステム微細構造のためのフラウンホーファー研究所（IMWS）[www.semiconductor-today.com/news {{3} items/2019/oct/fhg-iaf -281019 .shtml ]。
障壁へのスカンジウムの導入は、自発的および圧電（ひずみ依存性）電荷分極を増加させ、HEMTの基礎となるGAN 2次元電子ガス（2DEG）チャネルのシート電荷密度を最大5倍にすることができます。 GAN-Channel HEMTは、電力、高電圧、高周波アプリケーションのために開発および展開されており、電気自動車（EV）および再生可能エネルギーのパワーハンドリングから、電子レンジワイヤレス通信のパワートランスミッションに至るまで。
HEMTは以前に分子ビームエピタキシー（MBE）栽培ALSCN材料から製造されていますが、MOCVDプロセスは大量生産により広く適用されます。スカンジウムをMOCVDに導入することの1つの問題は、潜在的な前駆体の蒸気圧が低いことです。 MOCVDは、キャリアガスとして水素を使用して、低圧（40-100 mbar）で実行されました。成長温度は1000度から1200度の範囲でした。
窒素源はアンモニア（NH3）でした。グループIII金属であるガリウムとアルミニウムは、トリメチル（TM-）有機物から来ました。スカンジウム前駆体は、トリスシクロペンタディエニル - スカンディウム（CP3SC）でした。 Silane（SIH4）は、Sinxキャップにシリコンを供給しました。
図1：ALSCNバリア材料のMOCVDスキーム。
ALSCNバリア層の成長は、さまざまな連続的およびパルス化された方法論を使用しました。パルス法は、5S CP3SCと2S TM-ALと金属供給を交互にすることで構成されていました。
この実験では、特にトランジスタ製造段階で、いくつかの実験に100mmのサファイア基板と4Hシリコン（sic）を使用しました。
HEMTは、イオンインプラントデバイスの分離を備えたチタン/アルミニウムオーム源 - 源ドレイン接触で構成されていました。研究者によると、SINXの不動態化により「低電流分散と熱安定性」が可能になりました。ゲートは、高速動作を改善するために低容量になるように設計されています。
窒化シリコンを使用して、ALを含む層の酸化を避けるために、ALSCNバリア層をキャップしました。アルガントランジスタでは、GANキャップがよく使用されますが、ALSCNの場合、そのようなキャップは成長が困難であることがわかっており、「3D島」になります。 AlscnのGan Capsは、原子間力顕微鏡（AFM）測定によると、SINXの0.2NMと比較して、1 0 00度で成長した材料に対して1.5nmの根平均粗さが1.5nmであることがわかりました。
HEMT（図1）に使用される材料は、9.5NM ALSCNバリア層に約14％のSCを含んでいた。 Sinxキャップは3.4nmでした。成長温度は1100度であり、ALSCN堆積は前駆体の連続供給を使用していました。基質は4H SICでした。 3NM SINXキャップを備えた5.6NM ALNバリアデバイスも栽培および製造されました。
表1：Alscn-barrierとAln-barrier Hemtsの電子輸送特性の比較
ALSCNバリアを備えたHEMTは、ALNバリアを持つデバイスのそれに匹敵するパフォーマンス（図2）を達成しました（表1）。研究者は、ALSCN HEMTのパフォーマンスは理論的な期待を下回っていると指摘しています。
図2：0。25μmゲートの長さを備えたAlscn-barrier Hemtの伝達特性。排水バイアス7V。
チームは、「バッファーとバリアにおける金属原子AL、GA、およびSCの重度の拡散」を非難し、スキャン透過型電子顕微鏡（STEM）、エネルギー分散型X線分光法（EDX）、および高等型X線分光法を使用して検出および特徴付けられました。解像度X線回折分析（HR-XRD）。したがって、障壁はそれぞれAlgascnとAlganでした。測定により、拡散が平均して約40％GAのアルガンバリアをもたらしたことが示唆されています。
「両方のサンプルの移動度の低下の主な原因は、界面の品質と原子の拡散が不十分であり、HEMTヘテロ構造の可動性に影響することが知られている合金散乱を引き起こす可能性が高い」と研究者は書いている。
それでも、チームは、結果を高出力および高周波アプリケーションの「非常に有望」と見なしており、ALSCN HEMTは社内で製造されたRFアプリケーション向けに設計された標準のAlgan HEMTよりも「すでに優れている」と付け加えています。
元の出典：http：//www.semonductor-today.com/news {{1} items/2021/feb/fraunhofer {3 }.shtmlhttp://www.semonductor-today.com/news {5 }} items/2021/feb/fraunhofer -110221。shtml