AlGaAs/InGaAs p-HEMT 소자에서 내부 전자 트랩과 표면 결함이 전달컨덕턴스 분산 및 게이트 누설전류 특성에 미치는 영향

Abstract

AlGaAs/InGaAs p-HEMT 소자의 전달컨덕턴스 분산 현상과 게이트 누설 전류의 원인을 DLTS 측정을 이용하여 해석하였다. DLTS 측정에서는 활성화 에너지가 각각 (0.50士0.03) eV와 (0.81土0.01) eV인 두개의 정공 신호와 전자 트랩으로는 (0.42土0.01) eV와 (0.76±0.04) eV의 활성화 에너지를 갖는 DX-center와 EL2를 관찰하였다. 전달컨덕턴스 분산 측정 결과, 게이트 전압이 -0.2V 인 경우 전달 컨덕턴스의 값은 5.5Hz-1.7×10⁴ Hz의 넓은 주파수 영역에서 감소한 반면 (+) 전압이 게이트에 인가된 경우 전달컨덕턴스의 값은 낮은 주파수 영역에서는 증가하다가 높은 주파수 영역에서는 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 전달컨덕턴스 분산을 온도의 함수로 측정한 결과, 온도가 증가할수록 전이 주파수는 증가하였고 전이 주파수의 온도 의존성으로부터 (0.39±0.03) eV의 활성화 에너지를 구할 수 있었다. 게이트 표면 누설전류의 특정에서는 0.1V 이하의 게이트 전압에서 순방향과 역방향 게이트 전압이 일치하는 오믹 전류-전압 특성을 나타내었다. 오믹 특성을 나타내는 전압 영역인 -0.2V에서 구한 게이트 누설전류의 온도 의존성으로부터 구한 활성화 에너지는 (0.55土0.01) eV로 계산되었다. p-HEMT의 전달컨덕턴스 분산과 게이트 누설전류 결과를 DLTS 결과와 비교해 볼 때, 전달컨덕턴스 분산으로부터 구한 활성화 에너지 (0.39土0.03) eV와 DLTS 스펙트럼에서 관찰된 DX-center의 활성화 에너지 (0.42土0.01) eV와 잘 일치함을 알 수 있다. 또한 게이트 누설 전류에서 구한 (0.55士0.01) eV의 활성화 에너지는 표면 결함 H1의 활성화 에너지와 잘 일치함을 알 수 있다. 이로부터 DX-center 가 주파수에 따라서 증가하는 전달컨덕턴스 분산을 유발하였고 표면 결함 H1은 소자의 게이트 누설의 원인임을 알 수 있었다.