vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2021.2(123).21-26vestnovsu-171Research ArticleЭлектроникаElectronicsПлазменное травление структур GaN/AlGaN в хлорсодержащей среде Cl2/Ar/O2Plasma etching of GaN/AlGaN structures in a chlorine-containing medium Cl2/Ar/O2ЖеланновА. В.ZhelannovA. V.

Великий Новгород

СелезневБ. И.SeleznevB. I.Boris.Seleznev@novsu.ruФедоровД. Г.FedorovD. G.

Великий Новгород

ОАО «ОКБ-Планета»Russian FederationНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоRussian Federation20212209202302(123)2126Copyright © Желаннов А.В., Селезнев Б.И., Федоров Д.Г., 20232023Желаннов А.В., Селезнев Б.И., Федоров Д.Г.Zhelannov A.V., Seleznev B.I., Fedorov D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/171

Рассмотрено травление гетероструктур GaN/AlGaN на установке Sentech SI-500 с источником индуктивно-связанной плазмы. Травление проводилось в хлорсодержащей газовой смеси Cl2/Ar с добавкой различных количеств кислорода. Исследовано влияние различных технологических факторов на скорость травления и селективность травления между слоями GaN и AlGaN: количество кислорода в газовой смеси, мощность источника индуктивно-связанной плазмы, высокочастотная мощность. Установлены режимы травления, при которых селективность травления слоев GaN/AlGaN достигает 30:1. С помощью разработанной технологии плазменного травления подготовлен маршрут изготовления транзисторов на основе гетероструктур с проводящими cap-слоями. Показано улучшение характеристик при использовании проводящего cap-слоя за счет уменьшения контактного сопротивления и сопротивления канала. Получены значения плотности тока 380 мА/мм и крутизны 143 мСм/мм.

Etching of GaN/AlGaN heterostructures on a Sentech SI-500 installation with an inductively coupled plasma source is considered. Etching was carried out in a chlorine-containing Cl2/Ar gas mixture with the addition of various amounts of oxygen. The influence of various technological factors on the etching rate and etching selectivity between GaN and AlGaN layers: the amount of oxygen in the gas mixture, power source, inductively coupled plasma, high-frequency power. Etching modes have been established in which the selectivity of etching of GaN/AlGaN layers reaches 30:1. Based on the developed plasma etching technology, a route for manufacturing transistors based on heterostructures with conductive cap layers has been developed. It is shown that the characteristics are improved when using a conductive cap layer by reducing the contact resistance and channel resistance. The values of the current density of 380 mA/mm and the steepness of 143 mS/mm are obtained.

нитрид галлиягетероструктура AlGaN/GaNтравлениеиндуктивно-связанная плазмахлоркислородселективностьтехнологический процесстранзисторная структуравыходные характеристикиgallium nitrideheterostructure GaN/AlGaNetchinginductively coupled plasmachlorineoxygenselectivitytechnological processtransistor structureoutput characteristicsReferencesБалакирев А., Туркин А. Перспективы нитрида галлия в СВЧ-электронике. Решения компании RFHIC // Электроника: наука, технология, бизнес. 2015. № 4(144). С.64-68.Balakirev A., Turkin A. Perspektivy nitrida galliya v SVChelektronike. Resheniya kompanii RFHIC [GaN Prospects for Microwave Electronics. RFHIC’s Solution]. Elektronika: Nauka, Tekhnologiya, Biznes, 2015, no.4, pp.64-68.Туркин А.Н. Гетероструктуры на основе GaN в СВЧэлектронике: обзор работ // Электроника: наука, технология, бизнес. 2018. № 6. С.1-4.Turkin A.N. Geterostruktury na osnove GaN v SVCh elektronike: obzor rabot [GaN heterostructures in microwave electronics: scientific papers review]. Elektronika: Nauka, Tekhnologiya, Biznes, 2018, no.6, pp.70-73.Боднарь Д. Нитрид галлия − премьер среди новых материалов полупроводниковой микроэлектроники // Компоненты и технологии. 2018. №4. С.134-137.Bodnar' D. Nitrid galliya − prem'er sredi novykh materialov poluprovodnikovoy mikroelektroniki [Gallium nitride is a leader among new materials for semiconductor microelectronics]. Komponenty i tekhnologii, 2018, no.4, pp.134-137.Павлов А.Ю., Гамкрелидзе С.А., Томош К.Н. и др. Технология изготовления взаимодополняющих транзисторов на нитриде галлия // Проблемы разработки перспективных микро- и наносистем. 2018. №3. С.69-74. DOI: https://doi.org/10.31114/2078-7707-2018-3-69-74Pavlov A.Yu., Gamkrelidze S.A., Tomosh K.N., et al. Tekhnologiya izgotovleniya vzaimodopolnyayushchikh tranzistorov na nitride galliya [The Technology of Manufacturing of Complementary Transistors on Gallium Nitride]. Problemy razrabotki perspektivnykh mikro- i nanosistem, 2018, no.3, pp.69-74. DOI: https://doi.org/10.31114/2078-7707-2018-3-69-74Wang W.K., Lin P.-C., Lin C.-H. et al. Performance enhancement by using the n/sup+/GaN cap layer and gate recess technology on the AlGaN-GaN HEMT fabrication // IEEE Electron device letter. 2005. Vol.26. №1. P.5-7. DOI: https://doi.org/10.1109/LED.2004.840395Wang W.K., Lin P.-C., Lin C.-H., et al. Performance enhancement by using the n/sup+/GaN cap layer and gate recess technology on the AlGaN-GaN HEMT fabrication. IEEE Electron device letter, 2005, vol.26, no.1, pp.5-7. DOI: https://doi.org/10.1109/LED.2004.840395Zhelannov A.V., Seleznev B.I. Improvements in the performance of the n+ cap-layer GaN in the formation of transistor structures based on AlGaN/GaN // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol.441. Article number: 012065.Zhelannov A.V., Seleznev B.I. Improvements in the performance of the n+ cap-layer GaN in the formation of transistor structures based on AlGaN/GaN. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2018, vol.441, article #: 012065.Heikman S., Keller S., Y.Wu et al. Polarization effects in AlGaN/GaN and GaN/AlGaN/GaN heterostructures // J. Appl. Phys. 2003. Vol.93. P.10114-10118. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1577222Heikman S., Keller S., Y.Wu, et al. Polarization effects in AlGaN/GaN and GaN/AlGaN/GaN heterostructures. J. Appl. Phys., 2003, vol.93, pp.10114-10118. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1577222Желаннов А.В., Ионов А.С., Петров А.В., Селезнев Б.И. Использование технологии микропрофилирования при формировании приборных структур на основе нитрида галлия // Нано- и микросистемная техника. 2017. Т.19. №7. С.399-405. DOI: https://doi.org/10.17587/nmst.19.399-405Zhelannov A.V., Ionov A.S., Petrov A.V., Seleznev B.I. Ispol'zovanie tekhnologii mikroprofilirovaniya pri formirovanii pribornykh struktur na osnove nitrida galliya [Microprofiling Technique Use in Gallium Nitride Based Device Structure Formation]. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, 2017, vol.19, no.7, pp.399-405. DOI: https://doi.org/10.17587/nmst.19.399-405Reeves G.K., Harrison H.B. Obtaining the specific contact resistance from transmission line model measurements // IEEE Electron Device Letters. 1982. Vol.3. №5. P.111-113. DOI: 10.1109/EDL.1982.25502Reeves G.K., Harrison H.B. Obtaining the specific contact resistance from transmission line model measurements // IEEE Electron Device Letters. 1982. Vol.3. №5. P.111-113. DOI: 10.1109/EDL.1982.25502

The authors declare that there are no conflicts of interest present.