AlGaAs／InGaAs PHEMTの劣化メカニズム

摘要

AlGaAs/InGaAs PHEMT の電界，湿度起因の劣化機構について調べた．RF大信号動作時にパワー密度が徐々に低下し，その劣化量はV_dが高く，また温度が高いほど大きい．また大気中で通電した場合に 劣化が加速される．劣化した素子は，knee電圧付近のI_(max)が低下し，R_dが増大している．断面TEM-EDX （Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）分析により，ドレーン側リセス表面に多量の酸素を含む変質層が形 成されていることを確認した．以上からドレーン側の高電界領域で表面劣化が生じ，これがチャネル層を狭窄す ることでI_(max)が低下し，その結果P_(out)が低下したと考えられる．表面劣化は，高温・高電界・高湿度により劣 化が加速されることから，AIGaAs表面で腐食反応が生じていると推定した．表面劣化の影響を低減するために， 保護膜形成前に表面処理を適用することで，V_d＝5V，7T_(ch)＝175℃のRF通電時の劣化を0.2dB以下に抑制 でき，十分に高い信頼性を確保することができた．また大気暴露での通電においても劣化が抑制され，耐湿性が改善できることを示した．