Fabrication of Low On‐Resistance and Normally Off AlGaN/GaN Metal Oxide Semiconductor Heterojunction Field‐Effect Transistors with AlGaN Back Barrier by the Selective Area Regrowth Technique

材料科学 光电子学 异质结 阻挡层 图层(电子) 晶体管 化学气相沉积 金属有机气相外延 宽禁带半导体 纳米技术 外延 电气工程 电压 工程类
作者
Jumpei Tajima,Toshiki Hikosaka,Shinya Nunoue
出处
期刊:Physica Status Solidi A-applications and Materials Science [Wiley]
卷期号:220 (16) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/pssa.202200840
摘要

Herein, a recessed‐gate AlGaN/GaN metal oxide semiconductor heterojunction field‐effect transistor (MOS‐HFET) with an AlGaN back‐barrier layer fabricated by a selective area regrowth (SAG) technique is investigated. A recessed‐gate structure enables normally off operation required for power‐switching applications. A thin AlGaN/GaN channel and the AlGaN back‐barrier structures are fabricated on a Si substrate by metal–organic chemical vapor deposition. The 50 nm thick, thin GaN channel layer with a smooth surface is grown on the AlGaN back‐barrier layer. A recessed‐gate structure is successfully formed by SAG of an AlGaN/GaN layer on the thin AlGaN/GaN layer. The regrown AlGaN/GaN high electron mobility transistor structure shows lower sheet resistance owing to high concentration and high mobility of a two‐dimensional electron gas. Transfer characteristics of the thin AlGaN/GaN channel MOS‐HFETs show normally off operation as a consequence of using the AlGaN back‐barrier structure. Channel mobility becomes five times higher than that of GaN channel in the case of using the thin AlGaN/GaN channel. These results indicate that the regrown thin AlGaN/GaN channel MOS‐HFET has the potential to realize low on‐resistance and normally off operation.
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