ALD Al2O3, SiNx, and SiON films as passivating coatings in AlGaN/GaN HEMT

Abstract
В полевых транзисторах на основе широкозонных нитридных гетероструктур широко используются диэлектрические слои в качестве как одного из основных элементов в активных областях приборов, так и пассивирующих слоев. К диэлектрикам предъявляются жесткие требования по высокой диэлектрической проницаемости, большой ширине запрещенной зоны, сплошности покрытия. Кроме того, пленки должны выдерживать высокие электрические поля и иметь низкую плотность поверхностных состояний на границе диэлектрик/полупроводник. Для этих целей в качестве эффективных покрытий обычно используются низкотемпературные пленки, выращенные с помощью плазмохимического осаждения из газовой фазы, атомно-слоевого осаждения (ALD) и плазменно-стимулированного осаждения. Для гетероструктур AlGaN/GaN наиболее перспективными и чаще всего используемые являются пленки ALD Al2О3, SiNх (Si3N4), SiON, ALD AlN. Исследовано влияние пассивирующих покрытий ALD Al2O3, SiNx и SiON разной толщины на изменение заряда и плотности состояний гетероструктур AlGaN/GaN. Электрофизические параметры структур оценивались с помощью C—V-характеристик, измеренных на разных частотах, и I—V-характеристик. На основании рассмотренных зонных диаграмм структур при разном управляющем напряжении и оценки элементного состава пленок методом Оже-спектроскопии показано, что причиной образования большого положительного заряда при нанесении пленок ALD Al2O3 и SiNx является возникновение дополнительного пьезоэлектрического заряда в буферном слое AlGaN. Показано, что использование пленок SiON с концентрацией кислорода в них более 3 % не приводит к формированию дополнительного положительного заряда, но может вызывать флуктуации тока при измерении I—V-характеристик. Рассмотрен возможный механизм транспорта носителей в области пространственного заряда, приводящий к таким флуктуациям.