KR20050099395A - 니켈 산화물 절연 게이트를 가지는 알루미늄 갈륨 질화물/갈륨 질화물계 이종접합구조 전계 효과 트랜지스터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 AlGaN/GaN 이종접합구조 전계 효과 트랜지스터 (heterostructure field effect transistor: HFET)의 게이트 누설전류를 줄이고 전자 트래핑효과를 감소시킴으로서 최대 드라이브 전류를 증대시키기 위해서 게이트 절연물로서 니켈 산화물(NiO)을 이용하는 트랜지스터의 제조에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 AlGaN/GaN 이종접합구조위에 소스와 드레인의 오믹 전극을 형성하고 이들 두 오믹 전극사이에 전자빔 증착기를 이용하여 니켈을 증착하는 단계, 증착된 니켈을 공기 중에서 열처리를 하여 니켈 산화물을 형성하는 단계, 니켈 산화물위에 게이트를 형성하여 트랜지스터를 제작하는 단계로 이루어져 있다.
Description
본 발명은 알루미늄 갈륨 질화물/갈륨 질화물계 이종접합구조 전계 효과 트랜지스터의 제작에 관한 것으로 더욱 상세하게는 게이트 절연물질로서 니켈 산화물을 이용한 것이다. 갈륨 질화물(GaN) 및 알루미늄 질화물(AlGaN) 반도체 재료를 제조하는 것이 개선됨에 따라 AlGaN/GaN계 HFET의 개발에 관심을 집중시켜왔다. 이들 반도체 장치는 높은 파괴 전계, 넓은 밴드갭 높은 전도밴드 오프셋 및 높은 포화 전자 드리프트 속도를 비롯한 재료 특성의 독특한 조합으로 인하여 큰 출력량을 발생시킬수 있다. 동일한 크기의 AlGaN/GaN 증폭기는 동일한 주파수에서 작동하는 GaAs 증폭기의 출력의 10 배까지의 출력을 발생시킬수 잇다. 그러나 AlGaN/GaN 계 트랜지스터는 높은 효율 및 높은 이득을 갖는 상당한 양의 총마이크로파 출력을 생성할 수 없었다. 이것들은 DC 게이트 드라이브로 인한 상당한 출력 이득을 발생시키지만 AC 상황에서 그것들의 증폭 성능이 현저하게 떨어진다. AC와 DC 증폭 사이의 차이는 주로 해당 반돛 장치의 채널에 있어서의 표면 트랩(surface traps)에 의하여 초래되는 것으로 판단되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 반도체 표면에 의한 트랩핑 효과를 감소시키고 또한 게이트 누설 전류를 감소시킴으로서 최대 드라이브 전류를 증가시키기 위하여 추가적인 층을 구비함으로서 전술한 문제점을 해결하는 AlGaN/GaN HFET를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은 트랜지스터의 소스와 드레인 오믹 콘택 사이에 리소그래피를 통해 패터닝을 한후 전자빔 증착기를 이용하여 니켈 금속을 증착하는 단계, 대기중에서 열처리를 통하여 니켈 금속을 산화시키는 단계, 마지막으로 니켈 산화물 위에 게이트 금속을 형성하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
이하 첨부된 도면에 의해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 기판(11)위에 절연성 GaN(12)와 AlGaN층(13)을 구비한 AlGaN/GaN 이종접합구조위에 소스 콘택(15)과 드레인 콘택(14)의 오믹 전극을 형성한 형태이고 도 2는 이 위에 니켈 금속(20)을 전자빔 증착기를 이용하여 소스와 드레인 전극(14,15)사이에 증착한 단면도이고, 도 3은 본 발명으로부터 만들어진 니켈 산화물(21)을 포함하는 트랜지스터의 단면도이다.
본 발명이 효과적으로 진행되기 위해서는 도 2에서와 같이 두 전극(14,15)사이에 고순도의 니켈 금속(20)을 전자빔 증착기를 이용하여 약 1에서 100 nm 두께로 증착이 이루어 진다. 그런다음 대기중에서 열처리 장치를 이용하여 온도 300℃에서 1000℃사이에서 열처리를 하여 니켈 금속(20)을 니켈 산화물(21)로 변화를 시킨다.
이러한 공정이 끝난후 니켈 산화물(21)위에 게이트(16)를 형성하게 되면 이러한 니켈 산화물은(21) AlGaN(13)의 표면을 비활성화(passivation)시키고 또한 게이트 누설전류를 감소시키는 이점을 갖는다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 AlGaN/GaN 이종접합구조의 전계 효과 트랜지스터를 제작함에 있어서 게이트 금속아래뿐아니라 소스와 드레인 사이에도 니켈 산화물을 형성함으로서 표면으로부터 야기 되는 전자 트랩핑 효과와 게이트 금속 의로부터 야기되는 게이트 누설전류를 동시에 개선시겨주는 이점을 가지고 있다.
도 1은 AlGaN/GaN 이종접합구조위에 소스와 드레인의 오믹 전극을 형성한 단면도
도 2는 AlGaN/GaN 이종접합구조위에 소스와 드레인의 오믹 전극을 형성하고 이들 두 오믹 전극사이에 전자빔 증착기를 이용하여 니켈을 증착한 단면도
도 3은 증착된 니켈을 공기 중에서 열처리를 하여 니켈 산화물을 형성한 후, 니켈 산화물위에 게이트를 형성한 본 발명에 따른 AlGaN/GaN 트랜지스터의 단면도
<도면의 주요부분에 대한 설명>
11: 기판 12: 제 1화합물 반도체층(GaN) 13: 제 2화합물 반도체층(AlGaN) 14: 드레인 콘택 15: 소스콘택 16; 게이트 콘택 20: 니켈 금속 21: 니켈 산화물
Claims (1)
- 니켈 산화물 절연 게이트를 가지는 알루미늄 갈륨 질화물/갈륨 질화물계 이종접합구조 전계 효과 트랜지스터를 제작함에 있어서,AlGaN/GaN 이종접합구조위에 소스와 드레인의 오믹 전극을 형성는 단계,상기 단계후 이들 두 오믹 전극사이에 전자빔 증착기를 이용하여 니켈을 증착하는 단계,상기 단계후 증착된 니켈을 공기 중에서 열처리를 하여 니켈 산화물을 형성하는 단계,상기 단계후 니켈 산화물위에 게이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 니켈 산화물 절연 게이트를 가지는 알루미늄 갈륨 질화물/갈륨 질화물계 이종접합구조 전계 효과 트랜지스터
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