表面分析からこんなことがわかります

ホーム表面分析からこんなことがわかります > GaN on Si基板構造のパワーデバイスにおけるSi基板中の不純物評価

はじめに

GaN on Siパワー半導体は次世代のパワーデバイスとして研究・開発が盛んに行われています。Si基板上のGaNエピ構造は、サファイアやSiC基板に比べて安価で大口径 の特徴を持ちます。ここではGaN HEMT デバイス構造について、デバイス特性に影響する可能性のあるSi基板中へのIII族不純物の拡散を調べました。バックサイドSIMSとSRP(広がり抵抗測定)で調べた事例を紹介します。

GaN on Si基板構造のパワーデバイスにおけるSi基板中の不純物評価

バックサイドSIMSによる基板界面付近の微量不純物分析

下図はSi基板を高精度に研磨を行い、研磨した表面からAlとGa不純物をバックサイドSIMSで測定した結果を示しています。Si中にAlが検出されました。Gaは検出下限以下でした。

図

基板界面付近のAl不純物、比抵抗及びキャリア濃度プロファイル

下図はSRP分析結果とAl不純物プロファイルを重ね書きしたプロファイルです。SRP分析結果からGaN/Si基板界面の比抵抗が低抵抗になっていることがわかります。またホットプローブ法により、P型ドーパントの存在が確認されました。Si中のAl不純物はP型ドーパントであるため、比抵抗の低下はGaNエピ側からSi基板側へのAl不純物が原因と考えられます。

図
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