GaN HEMT RF Epitxial Wafer sur substrat Si, qui est un semi-conducteur à large bande interdite, peut être proposé par PAM-XIAMEN. Le GaN HEMT sur tranche de Si présente des avantages évidents dans le domaine des applications haute puissance et haute fréquence. Quant aux dispositifs GaN HEMT RF, ils comprennent PA, LNA, commutateur, MMIC, etc., qui sont principalement destinés aux satellites de stations de base, aux radars et à d'autres marchés.

1. Structures RF GaN HEMT sur silicium (hétérostructures à base de GaN sur substrat Si)

Structure épitaxiale n ° 1 pour le dispositif RF GaN HEMT

RF GaN HEMT sur Si Wafer taille	2″, 4″, 6″, 8″
AlGaN / GaN structure HEMT	Se reporter 1.2
Densité porteuse	>9E12 cm2
Mobilité de salle	/
Résistivité de feuille	/
AFM RMS (nm）de 5x5um2	<0.25nm
Arc (euh)	<=30um
Exclusion de bord	<5mm
Couche de passivation SiN	0~5nm
couche de protection u-GaN	/
Al composition	20 à 30%
Couche barrière AlGaN	/
Canal GaN	/
Tampon AlGaN	/
AIN	/
Matériau du substrat	Substrat de silicium
Résistivité du substrat Si (Ω cm)	> 3000
Épaisseur de plaquette Si (μm)	1000um(2″), 1000um(4″), 1300um(6″), 1500um(8″)

 

Structure Epi HEMT GaN / Si n ° 2 pour RF

PAM200211-HEMT

Structure Epi GaN / Si HEMT de 4 pouces pour RF
Couche	Matériel	Épaisseur
4	AlGaN	–
3	AIN	0,5 ~ 1 nm
2	GaN (couche de canal)	–
1	Tampon (Al,Ga)N	–
substrat	Si (111), 1000+/-25 um d'épaisseur, déflexion < 50 um

 

Rugosité face avant : < 0,5 nm

Les paramètres électrophysiques sont mesurés sur des structures témoins à température ambiante (~25grad C) :

– Concentration de porteurs dans le canal : >= 9*10^12 cm^-2;

– Mobilité dans le canal : 1500~1700 cm^¬2/Contre

– Résistivité du buffer : > 10^5 Ohm*cm Tous les paramètres sont mesurés à une distance > = 4 mm du bord du wafer.

Écart des valeurs des paramètres mesurés par rapport aux paramètres requis : <= +/-10 %.

No.3 GaN-on-Si HEMT Structure

PAMP20139 – HEMT

Layer No.	Layer Name	Matériel	Épaisseur
5	Barrier layer	In(0.17)Al(0.83)N	–
4	Interlayer	AIN	–
3	Channel layer	GaN	–
2	Back barrier	In(0.15)Ga(0.85)N	2~3nm
1	RF buffer, Fe doped		–
	substrat	6-inch HR Si

 

No. 4 GaN / Si based HEMT Structure

PAM200808 – HMET

Layer No.	Layer Name	Matériel	Épaisseur
6		in-situ SiN	–
5	Barrier layer	Al(0.23)Ga(0.77)N	–
4	Interlayer	AIN	–
3	Channel layer	GaN	–
2	Back barrier	In(0.15)Ga(0.85)N	2~3nm
1	RF buffer		–
	substrat	6-inch HR Si

 

No. 5 Si based GaN HEMT Epitaxial Wafer

PAM210201 – HEMT

Couche	Matériel	Épaisseur
4	SiN	10nm
3	AlGaN(25% Al)	–
2	GaN	–
1	Buffer (Fe-free)	–
substrat	High Res Si <111>, 6inch, 650-675um

 

* Electron mobility >1800cm2/Vs

* Sheet charge density >9E12cm-2

* Bow <50um

 

Caractéristiques des Epiwafers GaN/Si pour RF :
Haute uniformité et bonne répétabilité ;
Faible perte RF

Applications typiques des Epiwafers GaN/Si :
Communications sans fil 5G et 6G ;
Application d'énergie RF à l'état solide

2. À propos du GaN HEMT RF sur Si Epi Wafer

Le taux de rendement de production actuel de l'industrie sur la plaquette RF GaN HEMT à base de Si est faible. Cependant, le prix du GaN HEMT à base de Si sera inférieur à celui deHEMT GaN à base de SiCparce que le matériau Si est le matériau de substrat le plus mature, sans défaut et le moins cher ; dans le même temps, Si peut être étendu à des usines de fabrication de tranches de 8 pouces pour réduire les coûts de production unitaires.

Sur le marché RF PA, la bande passante du LDMOS PA sera considérablement réduite à mesure que la fréquence augmente. Il n'est efficace que dans la gamme de fréquences ne dépassant pas environ 3,5 GHz. La fréquence des dispositifs GaN HEMT utilisant un processus de 0,25 micron peut être jusqu'à 4 fois supérieure et la bande passante peut être augmentée de 20 %. La densité de puissance peut atteindre 6 ~ 8 W/mm (LDMOS est de 1 ~ 2 W/mm), et le temps de travail sans problème peut atteindre 1 million d'heures, ce qui est plus durable et présente des avantages évidents en termes de performances globales.

3. FAQ about RF GaN HEMT on Si Wafer

Q1:Pourriez-vous nous fournir des informations sur le nettoyage de l'arrière du substrat de la contamination Ga ? Avez-vous des données TXRF ? Nous voulons intégrer le GaN dans notre procédé CMOS et ce moment est très important pour nous.

A:Notre recommandation est que vous pouvez acheter la plaquette épi avec substrat en revêtement d'oxyde arrière, après avoir terminé la croissance épi, le revêtement d'oxyde arrière peut être lavé par décapage et exposé le substrat de silicium d'origine.

Q2: We are interested in buying GaN HEMT on Si for RF. I just have one question, you have mentioned a SiN passivation. Is this passivation in-situ ?

A: Yes, it is In-situ. RF GaN HEMT structure of 3nm Si3Nx cap without a GaN cap is available.

Q3: We have recently started processing devices on these InAlN/AlN/GaN HEMT structures and we find that the sheet resistance (Rs) values do not match with the specifications. In the test report (attached), Rs is mentioned as ~270-280 Ohm/sq on all these wafers. However, the devices processed on these wafers show an Rs of ~550 Ohm/sq (image attached). There is a gross mismatch between the quoted and the measured values! And we see this mismatch consistently on all the samples. Please let us know if the correct wafers are supplied.

A: The Rs data was tested by Lehighton Square resistance tester before shipping,and the Si-based GaN HEMT wafers are produced strictly according to the structure you offered.
Please note that InAlN is a very unstable barrier material. In particular, this structure has no cap layer protection, and there is a high probability of square resistance degradation nearly one year.

Q4: I had a quick question regarding the SiN cap for GaN/Si epi wafers. Is the SiN cap grown in-situ in the MOCVD reactor, or is it deposited with LPCVD/PECVD?

A: It is SiN cap grown in-situ on GaN HEMT wafer in the MOCVD reactor.

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par e-mail àvictorchan@powerwaywafer.com etpowerwaymaterial@gmail.com.