GaN-MOSFET-Struktur auf SiC-Substrat

GaN-MOSFET-Struktur auf SiC-Substrat

GaN-Epi-Schichten werden üblicherweise durch MOCVD auf verschiedenen Substraten, wie etwa Saphir-, Si- und SiC-Substraten, aufgewachsen. Die Wahl des Substrats variiert je nach den Anforderungen der Anwendungen. Also für HF-MOSFET-Anwendungen (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) SiC-Substrat, das die höchsten Leistungspegel liefern kannGaN-Wafern, mit anderen herausragenden Merkmalen, um ihren Einsatz in den anspruchsvollsten Umgebungen zu gewährleisten, ist das bevorzugte Material für GaN-hoteroepitaxiales Wachstum. Die unten aufgeführte SiC-basierte GaN-MOSFET-Struktur wird für HF-Anwendungen gezüchtet. Außerdem können wir kundenspezifische epitaxiale GaN-Transistorstrukturen für HF-Geräte anbauen.

GaN-MOSFET-Struktur auf SiC-Substrat

1. GaN-MOSFET-Struktur-Epitaxie auf SiC-Substrat für HF-Anwendungen

PAM200409-MOSFET

No.1AlGaN/GaN-MOSFET-Struktur

4-Zoll-GaN-auf-SiC-Epi-Wafer (MOCVD)

Layer-Name Material Dicke (À) Dotierstoff Konzentration (cm-3)
4. Kappe Sünde 60
3. Schranke AlN N / A N / A
2. Puffer GaN-Kanal
AlGaN-Puffer
1. Keimbildung Keimbildung Standard
SiC-Substrat

 

No.2GaN auf SiC-Wafern mit EPI-Strukturen für HF-MOSFET

4-Zoll-GaN-auf-SiC-Epi-Wafer (MOCVD)
Layer-Name Material Dicke (À) Dotierstoff Konzentration (cm-3)
5. Kappe GaN UID
4. Schranke Al0.25Ga0.75N N / A N / A
3. Distanzstück AlN 8 N / A N / A
2. Puffer GaN-Kanal Fe Dope vom Kanal weg
GaN-Puffer
1. Keimbildung Keimbildung Standard
SiC-Substrat

 

Für den Innenraum von Mobiltelefonen kann eine GaN-auf-SiC-Epi-Struktur eine gute Stromverbrauchskontrolle erreichen. In der Satellitenkommunikation mit Hochfrequenz- und hohen Ausgangsleistungsanforderungen wird geschätzt, dass die Galliumnitrid (GaN)-Technologie GaAs und Si als neue Lösung allmählich ersetzen wird, da die Vorteile von GaN-MOSFETs bestehen.

Unter ihnen kombiniert der GaN-auf-SiC-MOSFET-Wafer die hervorragende Wärmeleitfähigkeit von SiC mit der hohen Leistungsdichte und den geringen Verlustfähigkeiten von GaN. Im Vergleich zu Si ist SiC ein sehr dissipatives Substrat, wodurch Geräte bei hohen Spannungen und hohen Drainströmen arbeiten, die Sperrschichttemperatur steigt langsam mit der HF-Leistung, was zu einer besseren HF-Leistung und einem geeigneten Material für HF-Anwendungen führt.

2. Warum ist GaN-on-SiC-MOSFET-Wafer anderen Halbleitern auf dem HF-Markt überlegen?

Es wird erwartet, dass GaN-on-SiC-MOSFETs in naher Zukunft die Dominanz von siliziumbasierten LDMOS auf dem HF-Markt ersetzen werden. Und GaN auf SiC-Epi-Wafer sticht aus folgenden Gründen in HF-Anwendungen heraus:

GaN hat aufgrund seiner großen Bandlücke ein hohes elektrisches Durchschlagsfeld, wodurch GaN-Bauelemente bei viel höheren Spannungen als andere Halbleiterbauelemente betrieben werden können. Wenn sie einem ausreichend hohen elektrischen Feld ausgesetzt werden, können Elektronen in einem Halbleiter genügend kinetische Energie gewinnen, um chemische Bindungen aufzubrechen (ein Prozess, der als Stoßionisation oder Spannungsdurchbruch bekannt ist). Wenn die Stoßionisation nicht kontrolliert wird, kann die Geräteleistung beeinträchtigt werden. Da GaN-Geräte bei höheren Spannungen betrieben werden können, können sie in Anwendungen mit höherer Leistung verwendet werden.

Elektronen auf GaN haben eine sehr hohe Sättigungsgeschwindigkeit (Elektronengeschwindigkeit bei extrem hohen elektrischen Feldern). In Kombination mit der großen Ladefähigkeit sind GaN-MOSFETs auf SiC-Substraten in der Lage, viel höhere Stromdichten zu liefern.

Die HF-Ausgangsleistung ist das Produkt aus Spannungs- und Stromhub. Je höher also die Spannung und je höher die Stromdichte, desto mehr HF-Leistung kann in einem lebensgroßen Transistor erzeugt werden. Kurz gesagt, Geräte, die auf vertikalen GaN-MOSFETs hergestellt werden, erzeugen viel höhere Leistungsdichten.

GaN-auf-SiC-Bauelemente weisen ungewöhnliche thermische Eigenschaften auf, hauptsächlich aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von SiC. Insbesondere wird die Temperatur der Vorrichtung auf der GaN-MOSFET-Struktur nicht so hoch wie bei einer GaAs- oder Si-Vorrichtung bei gleichem Energieverbrauch. Je niedriger die Gerätetemperatur, desto zuverlässiger ist sie.

3. Über MOSFET

Der MOSFET ist eine Art IGFET (Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate), der durch kontrollierte Oxidation eines Halbleiters hergestellt wird. Es ist ein Feldeffekttransistor, der in analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen weit verbreitet ist. Entsprechend der Polarität des Kanals (Arbeitsträger) kann MOSFET in N-Typ und P-Typ unterteilt werden, was auch als NMOSFET (NMOS) und PMOSFET (PMOS) bekannt ist. Bei GaN-MOSFET gegenüber Si-MOSFET kann GaN-MOSFET schneller schalten als Silizium, und die Anstiegsgeschwindigkeit von dV/dt beträgt über 100 V/ns.

Es gibt viele gängige MOSFET-Technologien, wie z. B. Dual-Gate-MOSFET, Verarmungs-MOSFET, Leistungs-MOSFET, doppelt diffundierter MOSFET und so weiter. Unter allen Typen wird der Dual-Gate-MOSFET normalerweise in integrierten HF-Schaltungen verwendet. Beide Gates dieses MOSFET können die Strommenge steuern. In HF-Schaltungsanwendungen wird das zweite Gate eines Dual-Gate-MOSFET hauptsächlich zur Verstärkungs-, Mischer- oder Frequenzwandlungssteuerung verwendet.

Typische Dual-Gate-MOSFET-Struktur auf Si-Substrat

Typische Dual-Gate-MOSFET-Struktur auf Si-Substrat

Powerwaywafer

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail unter victorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.

Teile diesen Beitrag