GaN sur Si pour RF
La plaquette épitxiale GaN HEMT RF sur substrat Si, qui est un semi-conducteur à large bande interdite, peut être proposée par PAM-XIAMEN. La plaquette GaN HEMT sur Si présente des avantages évidents dans le domaine des applications haute puissance et haute fréquence. Quant aux dispositifs RF GaN HEMT, ils incluent 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 la taille de la plaquette Si | 2″, 4″, 6″,8″ |
| Structure AlGaN/GaN HEMT | Référez-vous à 1.2 |
| Densité des porteurs | >9E12 cm2 |
| Mobilité des salles | / |
| Résistivité de la feuille | / |
| AFM RMS (nm) de 5x5um2 | <0,25 nm |
| Arc (euh) | <=30um |
| Exclusion de bord | <5mm |
| Couche de passivation SiN | 0 ~ 5 nm |
| couche de finition u-GaN | / |
| Composition | 20-30% |
| Couche barrière AlGaN | / |
| canal GaN | / |
| Tampon AlGaN | / |
| AIN | / |
| Matériau du substrat | Substrat de silicium |
| Résistivité du substrat Si (Ω cm) | > 3000 |
| Épaisseur de la plaquette Si (μm) | 1000um(2″), 1000um(4″), 1300um(6″), 1500um(8″) |
Structure épi GaN/Si HEMT n°2 pour RF
PAM200211-HEMT
| Structure Epi GaN/Si HEMT 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 de la face avant : < 0,5 nm
Les paramètres électrophysiques sont mesurés sur des structures de contrôle 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 tampon : > 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 %.
Structure HEMT GaN-sur-Si n°3
PAMP20139 – HEMT
| Couche n° | Nom du calque | Matériel | Épaisseur |
| 5 | Couche barrière | Dans(0,17)Al(0,83)N | – |
| 4 | Intercalaire | AIN | – |
| 3 | Couche de canal | GaN | – |
| 2 | Barrière arrière | Dans(0,15)Ga(0,85)N | 2 ~ 3 nm |
| 1 | Tampon RF, dopé au Fe | – | |
| Substrat | HR Si 6 pouces |
Structure HEMT à base de GaN/Si n°4
PAM200808 – HMET
| Couche n° | Nom du calque | Matériel | Épaisseur |
| 6 | SiN in situ | – | |
| 5 | Couche barrière | Al(0,23)Ga(0,77)N | – |
| 4 | Intercalaire | AIN | – |
| 3 | Couche de canal | GaN | – |
| 2 | Barrière arrière | Dans(0,15)Ga(0,85)N | 2 ~ 3 nm |
| 1 | Tampon RF | – | |
| Substrat | HR Si 6 pouces |
Plaquette épitaxiale GaN HEMT à base de Si n° 5
PAM210201 – HEMT
| Couche | Matériel | Épaisseur |
| 4 | Péché | 10 nm |
| 3 | AlGaN (25 % d'Al) | – |
| 2 | GaN | – |
| 1 | Tampon (sans Fe) | – |
| Substrat | Haute résolution Si <111>, 6 pouces, 650-675um | |
* Mobilité électronique >1800cm2/Vs
* Densité de charge de feuille >9E12cm-2
* Arc <50um
Caractéristiques des épiwafers GaN/Si pour RF :
Haute uniformité et bonne répétabilité ;
Faible perte RF
Applications typiques des épiwafers GaN/Si :
Communications sans fil 5G et 6G ;
Application de l'énergie RF à l'état solide
2. À propos du GaN HEMT RF sur plaquette Si Epi
Le taux de rendement de production actuel de l’industrie des plaquettes GaN HEMT RF à base de Si est faible. Cependant, le prix du GaN HEMT à base de Si sera inférieur à celui duGaN HEMT 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 atteindre 4 fois 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 sur RF GaN HEMT sur Si Wafer
Q1 :Pourriez-vous nous fournir des informations sur le nettoyage de l'arrière du substrat contre la contamination par Ga ? Avez-vous des données TXRF ? Nous souhaitons intégrer le GaN dans notre procédé CMOS et ce moment est très important pour nous.
UN:Notre recommandation est que vous pouvez acheter la plaquette épi avec un substrat recouvert d'un revêtement d'oxyde arrière. Après avoir terminé la croissance épi, le revêtement d'oxyde arrière peut être lavé par décapage et exposer le substrat de silicium d'origine.
Q2 :Nous sommes intéressés par l’achat de GaN HEMT sur Si pour RF. J'ai juste une question, vous avez évoqué une passivation SiN. Cette passivation est-elle in-situ ?
UN:Oui, c'est in situ. La structure RF GaN HEMT d'un capuchon Si3Nx de 3 nm sans capuchon GaN est disponible.
Q3 :Nous avons récemment commencé à traiter des dispositifs sur ces structures HEMT InAlN/AlN/GaN et nous constatons que les valeurs de résistance de feuille (Rs) ne correspondent pas aux spécifications. Dans le rapport de test (ci-joint), Rs est mentionné comme ~ 270-280 Ohm/sq sur toutes ces tranches. Cependant, les appareils traités sur ces tranches affichent un Rs d'environ 550 Ohm/sq (image ci-jointe). Il y a une différence flagrante entre les valeurs indiquées et les valeurs mesurées ! Et nous constatons cette inadéquation de manière constante sur tous les échantillons. Veuillez nous faire savoir si les bonnes plaquettes sont fournies.
UN:Les données Rs ont été testées par le testeur de résistance Lehighton Square avant l'expédition, et les plaquettes GaN HEMT à base de Si sont produites strictement selon la structure que vous avez proposée.
Attention, l’InAlN est un matériau barrière très instable. En particulier, cette structure n'a pas de protection de couche de finition et il existe une forte probabilité de dégradation de la résistance carrée pendant près d'un an.
T4 :J'avais une petite question concernant le capuchon SiN pour les plaquettes épi GaN/Si. La coiffe SiN est-elle cultivée in situ dans le réacteur MOCVD ou est-elle déposée auprès du LPCVD/PECVD ?
UN:Il s'agit d'une couche de SiN cultivée in situ sur une plaquette de GaN HEMT dans le réacteur MOCVD.
Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par email à[email protected] et[email protected].