Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 2 » Статья стр. 336
<<<>>>
Модификация параметров AlGaN/GaN-транзисторных структур пассивацией и обработкой в водородной плазме
Ковальчук А.В.1, Земляков В.Е., Карцев С.И., Шпаков Д.С., Шаповал С.Ю.1
1Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, Московская обл., Россия
Email: anatoly-fizmat@mail.ru
Поступила в редакцию: 8 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 7 августа 2025 г.
Принята к печати: 14 августа 2025 г.
Выставление онлайн: 5 января 2026 г.
PDF версия
Продемонстрирована эффективность пассивации AlGaN/GaN-транзисторных структур низкотемпературным нитридом кремния HxSirNzHy. Показано значительное увеличение крутизны вольт-амперной характеристики, тока насыщения и коэффициента полезного действия. Разработан эффективный процесс гидрогенизации объема HxSirNzHy /AlGaN/GaN-транзисторных структур, который включает: изменения зарядовых состояний в объеме диэлектрика HxSirNzHy и состояний, связанных с границей раздела HxSirNzHy /AlGaN, а также пассивацию атомами водорода точечных дефектов кристаллической структуры в эпитаксиальных слоях AlGaN и GaN. Как процесс пассивации нитридом кремния, так и процесс гидрогенизации разработаны на основе технологии с использованием плазмы электронного циклотронного резонанса. Процесс гидрогенизации является эффективным и простым решением для компенсации негативных процессов термодеструкции (депассивации), которые протекают на высокотемпературных (>600 oC) стадиях в технологическом цикле производства AlGaN-транзисторов с высокой подвижностью электронов. Ключевые слова: AlGaN HEMTs, 2DEG, электронный циклотронный резонанс, ЭЦР-плазма, пассивация ловушечных состояний, нитрид кремния, гидрогенизация полупроводниковых структур.
  1. S. Shapoval, V. Gurtovoi, A. Kovalchuk, L. Eastman, A. Vertjachih, C. Gaquiere, D. Theron. Proc. of "WOCSDICE-2002 --- XXVI Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits" (Chernogolovka, Russia, 2002), p. VII.7
  2. L.F. Eastman. Proc. of "WOCSDICE-2000 --- XXIV Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits" (Aegean Sea, Greece, 2000), p. VIII-7
  3. C. Gaquiere, B. Boudart, R. Amokrane, Y. Crosnier, J.C. De jaeger, F. Omnes. Proc. of WOCSDICE-2000 --- XXIV Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits" (Aegean Sea, Greece, 2000), p. VIII-11
  4. A.A. Sleptsova, S.V. Chernykh, D.A. Podgorny, I.A. Zhilnikov. Modern Electron. Mater., 6 (2), 71 (2020). https://doi.org/10.3897/j.moem.6.2.58860
  5. X. Wang, S. Huang, Y. Zheng, K. Wei, X. Chen, G. Liu, T. Yuan, W. Luo, L. Pang, H. Jiang, H. Robust. IEEE Electron. Device Lett., 36 (7), 666 (2015). DOI: 10.1109/LED.2015.2432039_https://ieeexplore.ieee.org/ document/7105867
  6. S. Okada, H. Matsumura. Jpn. J. Appl. Phys., 36 (11R), 7035 (1997). DOI: 10.1143/JJAP.36.7035_ https://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.36.7035
  7. K.N. Tomosh, A.Yu. Pavlov, V.Yu. Pavlov, R.A. Khabibullin, S.S. Arutyunyan, P.P. Maltsev. Semiconductors, 50 (10), 1434 (2016). https://doi.org/10.1134/S1063782616100225
  8. Manjari Garg, Tejas Rajendra Naik, Ravi Pathak, Valipe Ramgopal Rao, Che-Hao Liao, Kuang-Hui Li, Haiding, Sun, Xiaohang Li, Rajendra Singh. J. Appl. Phys., 124, 195702 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5049873
  9. P. Javorka, J. Bernat, A. Fox, M. Marso, H. Luth, P. Kordovs. Electron. Lett., 39, 1155 (2003). https://doi.org/10.1049/el:20030748
  10. S. Arulkumaran, T. Egawa, H. Ishikawa, T. Jimbo, Y. Sano. Appl. Phys. Lett., 84, 613 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1642276
  11. D. Xu, K. Chu, J. Diaz, W. Zhu, R. Roy, L.M. Pleasant, K. Nichols, P.-C. Chao, M. Xu, D.Y. Peide. IEEE Electron. Device Lett., 34 (6), 744 (2013). https://doi.org/10.1109/LED.2013.2255257
  12. S. Huang, Q. Jiang, S. Yang, C. Zhou, K.L. Chen. IEEE Electron. Device Lett., 33 (4), 516 (2012). DOI: 10.1109/LED.2012.2185921_https://ieeexplore.ieee.org/ document/6155727
  13. Z. Tang, S. Huang, Q. Jiang, S. Liu, C. Liu, K.J. Chen. IEEE Electron Device Lett., 34 (3), 366 (2013). DOI: 10.1109/LED.2012.2236638_https://ieeexplore.ieee.org/ document/6410341
  14. Zikri Zulkifli, Norshamsuri Ali, Shaili Falina, Hiroshi Kawarada, Mohamed Fauzi Packeer Mohamed, Mohd Syamsul. Key Eng. Mater., 947, 21 (2023). https://doi.org/10.4028/p-445y05
  15. Sayak Dutta Gupta, Rajarshi Roy Chaudhuri, Mayank Shrivastava. IEEE Transactions on Electron Devices, 68 (11), 5728 (2021). https://doi.org/10.1109/TED.2021.3064531
  16. Zhi-Yu Lin, Zhi-Bin Chen, Jin-Cheng Zhang, Sheng-Rui Xu, Teng Jiang, Jun Luo, Li-Xin Guo, Yue Hao. Chin. Phys. Lett., 35 (2), 026104 (2018). https://cpl.iphy.ac.cn/article/doi/10.1088/0256-307X/35/ 2/026104
  17. A. Pandey, B.S. Yadav, D.V.S. Rao, D. Kaur, A.K. Kapoor. Appl. Phys. A., 122, 614 (2016). DOI: 10.1007/s00339-016-0143-3_ https://link.springer.com/article/10.1007/s00339-016-0143-3
  18. P. Kumar, S. Rao, J. Lee, D. Singh, R.K. Singh. J. Solid State Sc. Tech., 2 (1), P1 (2012). DOI: 10.1149/2.009301jss_ https://iopscience.iop.org/article/10.1149/2.009301jss
  19. J. Oila, J. Kiviola, V. Ranki, K. Saarinen, D.C. Look, R.J. Molnar, S.S. Park, S.K. Lee, J.Y. Han. Appl. Phys. Lett., 82, 3433 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1569414
  20. J. Elsner, R. Jones, P.K. Sitch, V.D. Porezag, M. Elstner, Th. Frauenheim, M.I. Heggie, S. Oberg, P.R. Briddon. Phys. Rev. Lett., 79, 3672 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.79.3672
  21. U. Jahn, O. Brandt, E. Luna, X. Sun, H. Wang, D.S. Jiang, L.F. Bian, H. Yang. Phys. Rev. B, 81, 125314 (2010). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.81.125314
  22. J. Cai, F.A. Ponce. Phys. Stat. Sol. A, 192, 407 (2002). https://doi.org/10.1002/1521-396X(200208)192:2<407::AID-PSSA407>3.0.CO;2-M
  23. E. Muller, D. Gerthsen, P. Bruckner, E. Scholz, Th. Gruber, A. Waag. Phys. Rev. B, 73, 245316 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.245316
  24. J. Yu, Z. Hao, L. Li, L. Wang, Y. Luo, J. Wang, Ch. Sun, Y. Han, B. Xiong, H. Li. AIP Adv., 7, 035321 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4979504
  25. K. Qiu, X.H. Li, Z.J. Yin, X.C. Cao, Q.F. Han, C.H. Duan, X.J. Zhou, M. Liu, T.F. Shi, X.D. Luo, Y.Q. Wang. EPL, 82, 18002 (2008). https://doi.org/10.1209/0295-5075/82/18002
  26. J.H. You, J.Q. Lu, H.T. Johnson. J. Appl. Phys., 99 (3), 033706 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2168028
  27. E.C.H. Kyle, S.W. Kaun, P.G. Burke, F. Wu, Y.R. Wu, J.S. Speck. J. Appl. Phys., 115 (19), 193702 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4874735
  28. S. Besendorfer, E. Meissner, A. Lesnik, J. Friedrich, A. Dadgar, T. Erlbacher. J. Appl. Phys., 125 (9), 095704 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5065442
  29. M. Tapajna, S.W. Kaun, M.H. Wong, F. Gao, T. Palacios, U.K. Mishra, J.S. Speck, M. Kuball. Appl. Phys. Lett., 99 (22), 223501 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3663573
  30. J. Mimila-Arroyo, E. Morales, A. Lusson, J.M. Laroche, F. Jomard, M. Tessier. Superficies y Vacio, 23 (4), 31 (2010). http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=94216142007
  31. S. Lester, F. Ponce, M. Craford, D. Steigerwald. Appl. Phys. Lett., 66 (10), 1249 (1995). https://doi.org/10.1063/1.113252
  32. T.D. Moustakas. Phys. Status Solidi A, 210 (1), 169 (2013). https://doi.org/10.1002/pssa.201200561
  33. A. Uedono, K. Tenjinbayashi, T. Tsutsui, Y. Shimahara, H. Miyake, K. Hiramatsu, N. Oshima, R. Suzuki, S. Ishibashi. J. Appl. Phys., 111 (1), 013512 (2012). https://doi.org/10.1063/1.3675270
  34. K. Saarinen, T. Laine, S. Kuisma, J. Nissila, P. Hautojarvi, L. Dobrzynski, J.M. Baranowski, K. Pakula, R. Stepniewski, M. Wojdak, A. Wysmolek, T. Suski, M. Leszczynski, I. Grzegory, S. Porowski. Phys. Rev. Lett., 79, 3030 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.79.3030
  35. V. Prozheeva, I. Makkonen, H. Li, S. Keller, U.K. Mishra, F. Tuomisto. Phys. Rev. Appl., 13, 044034 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.044034
  36. Keisuke Sagisaka, Oscar Custance, Nobuyuki Ishida, Tomonori Nakamura, Yasuo Koide. Phys. Rev. B, 106, 115309 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.115309
  37. A.F. Wright. J. Appl. Phys., 90 (3), 1164 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1383980
  38. J.P. Perdew, A. Zunger. Phys. Rev. B, 23, 5048 (1981). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.23.5048
  39. Sayre Christenson, Weiyu Xie, Yi-Yang Sun, S.B. Zhang. Phys. Rev. B, 95, 121201 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.95.121201_https://link.aps.org/ accepted/10.1103/PhysRevB.95.121201
  40. Su-Huai Wie, A. Zunger. Appl. Phys. Lett., 69 (18), 2719 (1996). https://doi.org/10.1063/1.117689
  41. J. Neugebauer, Ch.G. van de Walle. Appl. Phys. Lett., 69 (4), 503 (1996). https://doi.org/10.1063/1.117767
  42. C.H. Seager, S.M. Myers, A.F. Wright, D.D. Koleske, A.A. Allerman. J. Appl. Phys., 92 (12), 7246 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1520719
  43. R. Czernecki, E. Grzanka, R. Jakie a, S. Grzanka. J. Alloys Compounds, 747, 354 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.02.270
  44. R. Jakiela, A. Barcz. arXiv: Materials Science, Preprint (2020). https://doi.org/10.48550/arXiv.2007.04144
  45. A. Kovalchuk, G. Beshkov, S. Shapoval. J. Res. Phys., 31 (1), 37 (2007). https://www.researchgate.net/publication/277125029
  46. S. Chen, Y. Lu, R. Kometani, K. Ishikawa, H. Kondo, Y. Tokuda, Makoto Sekine, M. Hori. AIP Advances, 2 (2), 022149 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4729448
  47. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда (Наука, Физматлит, М., 1992), гл. 8, 5, п. 5.3, с. 199. https://studizba.com/files/show/djvu/2107-1-rayzer-yu-p-- fizika-gazovogo-razryada.html (in Russian)
  48. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда (Наука, Физматлит, М., 1992), гл. 15, 4, п. 4.3, с. 479. https://studizba.com/files/show/djvu/2107-1-rayzer-yu-p-- fizika-gazovogo-razryada.html (in Russian)
  49. S.Y. Shapoval, V.T. Petrashov, O.A. Popov, M.D. Yoder Jr., P.D. Maciel, C.K.C. Lok. J. Vac. Sci. Technol. A, 9 (6), 3071 (1991). https://doi.org/10.1116/1.577175
  50. E. Polushkin, S. Nefed'ev, A. Kovalchuk, O. Soltanovich, S. Shapoval. Rus. Microelectronics, 52 (3), 195 (2023). https://doi.org/10.1134/S1063739723700373
  51. A.V. Kovalchuk, S.U. Shapoval, S.S. Lebedev, S.А. Steblin, А.V. Volosov, N.I. Kargin. Vestnik Natsionalnogo issledovatelskogo jadernogo universiteta "MIFI", in Russian, 3 (2), 189 (2014). DOI: 10.1134/S2304487-X14020126_https://elibrary.ru/ item.asp?doi=10.1134/S2304487X14020126

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme