GaNエピ層は通常、サファイア、Si、SiC基板などのさまざまな基板上にMOCVDによって成長します。 基板の選択は、アプリケーションのニーズに応じて異なります。 したがって、RF MOSFET（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）アプリケーションの場合、最高の電力レベルを提供できるSiC基板GaNウェハは、最も要求の厳しい環境での使用を保証する他の優れた機能を備えており、GaNの熱エピタキシャル成長に適した材料です。 以下にリストされているSiCベースのGaNMOSFET構造は、RFアプリケーション用に成長しています。 さらに、RFデバイス用のカスタムエピタキシャルGaNトランジスタ構造を成長させることができます。
1.RFアプリケーション用のSiC基板上のGaNMOSFET構造エピタキシー
PAM200409-MOSFET
1号AlGaN /GaNMOSFETの構造
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SiCエピウェーハ上の4インチGaN（MOCVD） |
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| レイヤ名 | 材料 | 厚さ（À） | ドーパント | 濃度（cm-3) |
| 4.キャップ | 罪 | 60 | – | – |
| 3.バリア | AlNの | – | N / A | N / A |
| 2.バッファ | GaNチャネル | – | – | – |
| AlGaNバッファ | ||||
| 1.核形成 | 核形成 | 標準 | ||
| SiC基板 | ||||
2位RFMOSFET用のEPI構造を備えたSiCウェーハ上のGaN
| SiCエピウェーハ上の4インチGaN（MOCVD） | ||||
| レイヤ名 | 材料 | 厚さ（À） | ドーパント | 濃度（cm-3) |
| 5.キャップ | GaN系 | – | UID | – |
| 4.バリア | アル0.25ジョージア0.75N | – | N / A | N / A |
| 3.スペーサー | AlNの | 8 | N / A | N / A |
| 2.バッファ | GaNチャネル | – | チャネルから離れたFeドープ | |
| GaNバッファー | ||||
| 1.核形成 | 核形成 | 標準 | ||
| SiC基板 | ||||
携帯電話の内部空間では、GaNonSiCエピ構造により優れた消費電力制御を実現できます。 高周波および高出力要件の衛星通信では、窒化ガリウム（GaN）技術が、GaN MOSFETの利点により、新しいソリューションとしてGaAsおよびSiに徐々に置き換わると推定されています。
その中で、GaN-on-SiC MOSFETウェーハは、SiCの優れた熱伝導率と、GaNの高電力密度および低損失能力を兼ね備えています。 Siと比較して、SiCは非常に散逸性の高い基板であり、デバイスを高電圧および高ドレイン電流で動作させるため、接合部温度はRF電力とともにゆっくりと上昇し、RF性能が向上し、RFアプリケーションに適した材料になります。
2. GaN-on-SiC MOSFETウェーハがRF市場で他の半導体より優れているのはなぜですか？
GaN-on-SiC MOSFETは、近い将来、RF市場におけるシリコンベースのLDMOSの優位性に取って代わると予想されています。 また、SiCエピウェーハ上のGaNは、次の理由でRFアプリケーションで際立っています。
GaNは、バンドギャップが大きいために破壊電界が高く、他の半導体デバイスよりもはるかに高い電圧でGaNデバイスを動作させることができます。 十分に高い電界にさらされると、半導体内の電子は、化学結合を切断するのに十分な運動エネルギーを得ることができます（衝突電離または電圧破壊として知られるプロセス）。 衝突電離が制御されていない場合、デバイスのパフォーマンスが低下する可能性があります。 GaNデバイスはより高い電圧で動作できるため、より高い電力のアプリケーションで使用できます。
GaN上の電子は、非常に高い飽和速度（非常に高い電場での電子速度）を持っています。 大きな充電能力と組み合わせると、SiC基板上のGaNMOSFETははるかに高い電流密度を供給することができます。
RF電力出力は、電圧と電流の振幅の積であるため、電圧が高く、電流密度が高いほど、等身大のトランジスタでより多くのRF電力を生成できます。 つまり、垂直GaN MOSFETで製造されたデバイスは、はるかに高い電力密度を生成します。
GaN-on-SiCデバイスは、主にSiCの高い熱伝導率のために、異常な熱特性を示します。 具体的には、GaN MOSFET構造上のデバイスの温度は、同じ消費電力でGaAsまたはSiデバイスほど高くなることはありません。 デバイスの温度が低いほど、信頼性が高くなります。
3.MOSFETについて
MOSFETは、半導体の制御された酸化によって製造されたIGFET（絶縁ゲート電界効果トランジスタ）の一種です。 アナログ回路やデジタル回路に幅広く使用できる電界効果トランジスタです。 チャネル（動作キャリア）の極性に応じて、MOSFETはN型とP型に分けることができます。これはNMOSFET（NMOS）およびPMOSFET（PMOS）とも呼ばれます。 GaNMOSFETとSiMOSFETの場合、GaN MOSFETはシリコンよりも速くスイッチングでき、dV/dtのスルーレートは100V/nsecを超えます。
デュアルゲートMOSFET、空乏モードMOSFET、パワーMOSFET、二重拡散MOSFETなど、多くの一般的なMOSFET技術があります。 すべてのタイプの中で、デュアルゲートMOSFETは通常RF集積回路で使用されます。 このMOSFETの両方のゲートは電流量を制御できます。 RF回路アプリケーションでは、デュアルゲートMOSFETの2番目のゲートは、主にゲイン、ミキサー、または周波数変換制御に使用されます。
Si基板上の典型的なデュアルゲートMOSFET構造
詳細については、メールでお問い合わせください。 victorchan@powerwaywafer.com と powerwaymaterial@gmail.com.