epitassia a fascio molecolare viene utilizzato per far crescere i transistor InAlN barriere ad alta elettrone-mobilità N-polari (HEMT). Controllo della preparazione di wafer, condizioni di crescita di livello e di struttura epitassiale risultati in lisce, strati InAlN compositivo omogenei e HEMT con mobilità più in alto 1.750 centimetri 2 / V ∙ sec.
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Articolo metodologico
Plasma-assistita Molecular Beam Epitaxy di N-polare InAlN-barriera transistori ad alta mobilità di elettroni
In questo articolo
Sommario
Abstract
epitassia a fascio molecolare del plasma-assistita è adatto per la crescita epitassiale di III-nitruro di film sottili e eterostrutture con interfacce bruschi lisce richiesti per transistori ad alta elettrone-mobilità di alta qualità (HEMT). Una procedura è presentato per la crescita di HEMT InAlN N-polari, compresa la preparazione e la crescita di strati tampone, lo strato barriera InAlN, AlN e GaN interstrati e il canale GaN wafer. Criticità in ogni fase del processo sono identificati, ad esempio evitando l'accumulo Ga nel buffer GaN, il ruolo della temperatura sulla InAlN omogeneità compositiva, e l'uso di flusso Ga durante l'intercalare AlN e l'interruzione della crescita del canale prima GaN. Film sottili della composizione omogenea InAlN N-polare sono dimostrati con superficie di root-mean-squared rugosità a partire da 0,19 nm e InAlN basati su strutture HEMT sono riferito di aver avuto la mobilità più in alto 1.750 centimetri 2 / V ∙ sec per dispositivi con una densità di carica scheda 1,7 x 1013 cm -2.
Introduzione
Epitassia a fascio molecolare (MBE) è una tecnica di crescita epitassiale versatile sottile pellicola che si avvale di un ambiente ultra-alto vuoto con pressioni di base a partire da 10 -11 Torr per garantire bassa incorporazione di impurità nel film cresciuto. Il tasso di composizione e di crescita degli strati cresciuti epitassialmente sono determinati controllando la temperatura di ogni cella di effusione, e quindi il flusso evaporato dei vari materiali di base. Nel caso di III-nitruro epitassia, il gruppo III-elementi (A, Al, Ga) sono tipicamente forniti da celle di effusione mentre l'azoto attivo (N *) flusso è fornita attraverso un N 2....
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Protocollo
1. effusione cellulare rampa e Flux calibrazione
- Conferma liquido N 2 scorre per le crio-pannelli e che la camera di crescita ha raggiunto la pressione di base.
- Rampa le celle di effusione per la loro misurazione flusso fascio (BFM) temperatura ad una velocità di rampa di 1 ° C / sec per Ga e Nelle cellule, e 10 ° C / min per Al. Attendere 1 ora per le cellule di stabilizzazione termica.
- Aprire l'otturatore di ogni cella per 30-60 secondi, e quindi chiudere l'otturatore per 1-2 min. Ripetere tre volte per ogni cella. Scartare la prima misura misuratore di ioni flusso del fascio e la seconda media due. Regolare la temp....
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Risultati
Diffrazione di raggi X (XRD) scansioni di InAlN film sottili visualizzati cresciuti su substrati GaN N-polari in Figura 4 (a) sono singolo picco sia per 50 e pellicole 200 nm di spessore. La scansione XRD del nm pellicola InAlN spessore 50 presenta Pendellösung frange fino al 15 ° ordine, con l'indicazione di altissima qualità interfacciale. La mappa spazio reciproco asimmetrica in figura 4 (b) mostra che il nm strato InAlN spessa 200 ha l.......
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Discussione
Crescita di uno strato tampone GaN alta qualità è fondamentale per ottenere elevata mobilità elettronica in qualsiasi HEMT III-nitruro. Nel caso di un N-polare InAlN HEMT, la crescita dello strato tampone è complicata dal requisito che tutti Ga essere rimosso dalla superficie prima crescita InAlN. Ci sono una varietà di tecniche per ottenere questo in aggiunta al procedimento qui descritti, come metallo modulato epitassia, 27 utilizzando condizioni di crescita sul bordo della copertura intermedia Ga e Ga gocc.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano il signor Neil Green per l'assistenza nella preparazione del campione. Questo lavoro è stato sostenuto dall'Office of Naval Research con il finanziamento del Dr. P. Maki. MTH è stato supportato da una borsa di studio post-dottorato del National Research Council.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Wafer GaN N-polare autoportante | Kyma | 10 mm x 10 mm | |
| Wafer SiC C-polare | Cree | W4TRE0R-L600 | 3 pollici di diametro |
| Acetone di grado microelettronico | Fischer Scientific | A18-4 | |
| Isoproponale di grado microelettronico | J.T. Baker | 9079-05/JT9079-5 | |
| Materiale sorgente Al (6N5 puro) | UMC | ALR62060I | |
| Materiale sorgente Ga (7N puro) | UMC | GA701 | |
| Nel materiale sorgente (7N puro) | UMC | IN750 | |
| ULSI N2 gas sorgente (6N puro) | Matheson Tri-gas | G2659906D | |
| PRO-75 MBE system | OmicronScientia |
Riferimenti
- Hughes, W. C., et al. Molecular beam epitaxy growth and properties of GaN films on GaN/SiC substrates. J. Vac. Sci. Technol., B. 13 (4), 1571-1577 (1995).
- McSkimming, B. M., Wu, F., Huault, T., Chaix, C., Speck, J. S. Plasma assi....
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Ristampe e permessi
