Dresden 2003 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 24: GaN: Pr
äparation und Charakterisierung I

HL 24.4: Vortrag

Dienstag, 25. März 2003, 16:00–16:15, BEY/118

Wachstum und Charakterisierung von AlGaN/GaN HEMTs auf Si-Substraten — •H. Kalisch¹, Y. Dikme¹, M. Fieger¹, A. Szymakowski¹, H. Klockenhoff¹, P. Javorka², M. Marso², N. Nastase², P. Kordos², H. Lüth², M. Heuken^3,4 und R. H. Jansen¹ — ¹Institut für Theoretische Elektrotechnik, RWTH Aachen — ²Institut für Schichten und Grenzflächen, FZ Jülich — ³AIXTRON AG, Aachen — ⁴Institut für Halbleitertechnik, RWTH Aachen

HEMT-Strukturen wurden in AIXTRON-Reaktoren auf 2”-Si(111)-Substraten abgeschieden. Die Herausforderung ist hierbei die Rissbildung bei Abkühlung wegen der stark unterschiedlichen Gitterkonstanten und der großen Differenz in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Si und GaN. Ein Ausweg sind spezielle Pufferstrukturen aus AlN, AlGaN und GaN, abgeschieden bei unterschiedlichen Wachstumstemperaturen (635^∘C–1170^∘C). AlN besitzt eine Gitterkonstante ähnlich GaN und einen Ausdehnungskoeffizienten “zwischen” Si und GaN. Daher dienen die Schichtfolgen aus Al(Ga)N dazu, die Verspannung während der Abkühlphase zu verringern. Rissfreie Strukturen konnten hergestellt werden. Hall-Messungen an dotierten HEMT lieferten Schichtkonzentrationen von bis zu 1,3·10¹³ cm⁻² und Beweglichkeiten bis zu 1170 cm²/V s. Zur Charakterisierung wurden RundHEMT-Devices hergestellt. Der beste spez. Kontaktwiderstand der ohmschen Kontakte liegt bei 3,8·10⁻⁶ Ω cm². Die Transistoren zeigen eine maximale Steilheit von 148 mS/mm bei U_DS = 6 V und einen Strom von 439  mA/mm (U_GS = 1 V, Gatelänge 900 nm). Durchbruchspannungen U_DS von 70 V und f_t/f_max=3,3 GHz/3,7 GHz (evtl. durch die Transistorgeometrie begrenzt) wurden erreicht.