Growth and Fabrication of Quasivertical Current Aperture Vertical Electron Transistor Structures
Growth and Fabrication of Quasivertical Current Aperture Vertical Electron Transistor Structures
复制标题
准垂直电流孔径垂直电子晶体管结构的生长和制造
DOI：
10.1002/pssa.202000379
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
O. Ambacher
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
P. Döring;R. Driad;S. Leone;S. Müller;P. Waltereit;L. Kirste;V. Polyakov;M. Mikulla;O. Ambacher
目前的孔径垂直电子晶体管（CAVET）结合了AlGaN/GaN异质结构的高载流子迁移率与垂直拓扑结构的更好的电场分布，如果与横向高电子迁移率晶体管（HEMT）相比，允许更高的功率密度。电流阻挡层（CBL）的形成，而不使孔区域退化以及随后过度生长的AlGaN/GaN异质结构是这种器件的关键构建块。在此，进行GaN：Mg非平面选择性区域生长（SAG）和Mg离子注入的比较，主要关注结构演变、Mg分布和2D电子气（2DEG）性能。SAG中的外延生长工艺与局部生长增加和脊发展相关，然后关于梅萨填充进行优化。AlGaN/GaN的再生长进行了分析，关于过度生长后的结构演变和Mg分布到GaN沟道。对于注入样品，检测到相当低的Mg分布到随后生长的层中，这与过度生长的AlGaN/GaN异质结构的电性能一致。制作了具有Mg注入CBL和250 nm沟道厚度的GaN-on-Si准垂直CAVET结构。高表面质量和适当的2DEG性能证明了使用Mg注入的GaN-on-Si CAVET在CBL制造中的潜在用途。
The current aperture vertical electron transistor (CAVET) combines the high carrier mobility of the AlGaN/GaN heterostructure with the better electric field distribution of the vertical topology, allowing for higher power densities if compared with lateral high electron mobility transistors (HEMTs). The formation of a current blocking layer (CBL), without degenerating the aperture region and the subsequently overgrown AlGaN/GaN heterostructure is the key building block of such devices. Herein, a comparison of GaN:Mg nonplanar selective area growth (SAG) and Mg‐ion implantation is carried out primarily focusing on structural evolution, Mg distribution, and 2D electron gas (2DEG) performance. The epitaxial growth process in SAG is correlated to local growth increase and ridge development, and then optimized regarding mesa filling. AlGaN/GaN regrowth is analyzed regarding structural evolution after overgrowth and Mg distribution into the GaN channel. Considerably lower Mg‐distribution into subsequently grown layers is detected for implanted samples in agreement with the electrical performance of the overgrown AlGaN/GaN heterostructures. A GaN‐on‐Si quasivertical CAVET structure with an Mg‐implanted CBL and 250 nm channel thickness is fabricated. High surface quality and proper 2DEG performance demonstrate the potential use of GaN‐on‐Si CAVET's using Mg implantation for CBL fabrication.
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