Published June 14, 2021 | Version v1
Conference paper

Investigation of electrical activity at the AlN/Si interface using scanning capacitance microscopy and scanning spreading resistance microscopy

Others:
GREMAN (matériaux, microélectronique, acoustique et nanotechnologies) (GREMAN - UMR 7347) ; Université de Tours (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN) ; Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA) ; Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)
Puissance - IEMN (PUISSANCE - IEMN) ; Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN) ; Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA) ; Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA) ; Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)
Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
This work was supported by the technology facility network RENATECH and the French National Research Agency (ANR) through the projects ASTRID GoSiMP (ANR-16-ASTR-0006-01) and the "Investissements d'Avenir" program GaNeX (ANR-11-LABX-0014).
Renatech Network
ANR-16-ASTR-0006,GoSiMP,Optimisations combinées par l'épitaxie pour composants hyperfréquences de puissance GaN sur Silicium(2016)
ANR-11-LABX-0014,GANEX,Réseau national sur GaN(2011)

Description

This work aims to understand the origin of propagation losses in GaN-on-Si devices at microwave frequencies thanks to original AFM's electrical modes such as scanning capacitance microscopy (SCM) and scanning spreading resistance microscopy (SSRM). AlN films on Si substrate were grown using Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) technique. SCM and SSRM measurements evidence a p-type conductive channel as well as a pn-junction beneath the AlN/Si interface. The diffusion depths of Al and Ga atoms obtained by Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) are in good agreement with those deduced from SCM and SSRM. Sample grown at lower temperature (1000°C) exhibits a conductive channel and a junction over a shallow depth explaining its lower propagation losses in comparison with those synthesized at higher temperature (1150°C). Thus, monitoring the dopant diffusion beneath the AlN/Si interface is crucial to achieve efficient GaN-on-Si microwave power devices.

Abstract

ORAL

Abstract

International audience

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Created:
December 4, 2022
Modified:
November 29, 2023