GaN epi-lag dyrkes normalt ved MOCVD på forskellige substrater, såsom safir, Si og SiC-substrat. Valget af underlag varierer i henhold til applikationernes behov. Så til RF MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) applikation, SiC substrat, som kan levere de højeste effektniveauer påGaN wafers, med andre fremragende funktioner for at sikre deres brug i de mest krævende miljøer, er det foretrukne materiale til GaN hoteroepitaxial vækst. Nedenfor er anført SiC-baseret GaN MOSFET-struktur dyrket til RF-applikationer. Desuden kan vi dyrke tilpasset epitaksial GaN-transistorstruktur til RF-enheder.

1. GaN MOSFET-strukturepitaxi på SiC-substrat til RF-applikationer

PAM200409-MOSFET

No.1AlGaN / GaN MOSFET struktur

Nr.2GaN på SiC-wafere med EPI-strukturer til RF MOSFET

For det interne rum på mobiltelefoner kan GaN på SiC epi-struktur opnå god kontrol med strømforbruget. Inden for satellitkommunikation med høj frekvens og høje effektudgangskrav, vurderer den, at galliumnitrid (GaN) teknologi gradvist vil erstatte GaAs og Si som en ny løsning, da GaN MOSFET fordelene.

Blandt dem kombinerer GaN-on-SiC MOSFET wafer SiC's fremragende termiske ledningsevne med GaN's høje effekttæthed og lave tabsegenskaber. Sammenlignet med Si, er SiC et meget dissipativt substrat, hvilket får enheder til at fungere ved høje spændinger og høje drænstrømme, overgangstemperaturen vil langsomt stige med RF-effekt, hvilket resulterer i bedre RF-ydeevne og et egnet materiale til RF-applikationer.

2. Hvorfor er GaN-on-SiC MOSFET Wafer overlegen i forhold til andre halvledere på RF-markedet?

GaN-on-SiC MOSFET'er forventes at erstatte dominansen af ​​siliciumbaseret LDMOS på RF-markedet i den nærmeste fremtid. Og GaN på SiC epi wafer skiller sig ud i RF-applikationer af følgende grunde:

GaN har et højt elektrisk nedbrydningsfelt på grund af dets store båndgab, som gør det muligt for GaN-enheder at fungere ved meget højere spændinger end andre halvlederenheder. Når de udsættes for et tilstrækkeligt højt elektrisk felt, kan elektroner i en halvleder få nok kinetisk energi til at bryde kemiske bindinger (en proces kendt som stødionisering eller spændingsnedbrydning). Hvis stødioniseringen ikke kontrolleres, kan enhedens ydeevne blive forringet. Da GaN-enheder kan fungere ved højere spændinger, kan de bruges i applikationer med højere effekt.

Elektroner på GaN har en meget høj mætningshastighed (elektronhastighed ved ekstremt høje elektriske felter). Kombineret med den store ladekapacitet er GaN MOSFET'er på SiC-substrater i stand til at levere meget højere strømtætheder.

RF-output er produktet af spænding og strømudsving, så jo højere spænding og jo højere strømtæthed, jo mere RF-effekt kan der produceres i en transistor i naturlig størrelse. Kort sagt producerer enheder fremstillet på vertikale GaN MOSFET'er meget højere effekttætheder.

GaN-on-SiC-enheder udviser usædvanlige termiske egenskaber, hovedsageligt på grund af SiC's høje termiske ledningsevne. Specifikt bliver temperaturen på enheden på GaN MOSFET-strukturen ikke så høj som en GaAs- eller Si-enhed for det samme strømforbrug. Jo lavere enhedens temperatur er, jo mere pålidelig er den.

3. Om MOSFET

MOSFET er en type IGFET (Insulated-Gate Field Effect Transistor) fremstillet ved kontrolleret oxidation af en halvleder. Det er en felteffekttransistor, der kan bruges i vid udstrækning i analoge kredsløb og digitale kredsløb. I henhold til kanalens polaritet (arbejdsbærer) kan MOSFET opdeles i N-type og P-type, som også er kendt som NMOSFET (NMOS) og PMOSFET (PMOS). For GaN MOSFET vs Si MOSFET kan GaN MOSFET skifte hurtigere end for silicium, og slew-hastigheden for dV/dt er over 100 V/nsec.

Der er mange almindelige MOSFET-teknologier, såsom dual-gate MOSFET, depletion mode MOSFET, power MOSFET, double-diffused MOSFET og så videre. Blandt alle typerne bruges dual-gate MOSFET normalt i RF-integrerede kredsløb. Begge porte på denne MOSFET kan styre mængden af ​​strøm. I RF-kredsløbsapplikationer bruges den anden gate af en dual-gate MOSFET for det meste til forstærknings-, mixer- eller frekvenskonverteringskontrol.

Typisk Dual-Gate MOSFET-struktur på Si-substrat

For mere information, kontakt os venligst e-mail på victorchan@powerwaywafer.com og powerwaymaterial@gmail.com.