GaN 에피층은 일반적으로 사파이어, Si 및 SiC 기판과 같은 다양한 기판에서 MOCVD에 의해 성장됩니다. 기질의 선택은 응용 프로그램의 요구 사항에 따라 다릅니다. 따라서 RF MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 애플리케이션의 경우 SiC 기판은 최대 전력 수준을 제공할 수 있습니다.질화 갈륨 웨이퍼, 가장 까다로운 환경에서 사용을 보장하는 다른 뛰어난 기능과 함께 GaN 호로에피택셜 성장에 선호되는 재료입니다. 아래 나열된 SiC 기반 GaN MOSFET 구조는 RF 애플리케이션을 위해 성장되었습니다. 게다가, 우리는 RF 장치를 위한 맞춤형 에피택시 GaN 트랜지스터 구조를 성장시킬 수 있습니다.
1. RF 애플리케이션을 위한 SiC 기판의 GaN MOSFET 구조 에피택시
PAM200409-MOSFET
1 위AlGaN / GaN MOSFET 구조
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SiC 에피 웨이퍼(MOCVD) 상의 4인치 GaN |
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| 레이어 이름 | 자료 | 두께(À) | 도펀트 | 농도(cm-3) |
| 4. 모자 | 죄 | 60 | – | – |
| 3. 장벽 | AlN으로 | – | N / A | N / A |
| 2. 버퍼 | GaN 채널 | – | – | – |
| AlGaN으로 버퍼 | ||||
| 1. 핵생성 | 핵 형성 | 표준 | ||
| SiC 기판 | ||||
2 호RF MOSFET용 EPI 구조가 있는 SiC 웨이퍼의 GaN
| SiC 에피 웨이퍼(MOCVD) 상의 4인치 GaN | ||||
| 레이어 이름 | 자료 | 두께(À) | 도펀트 | 농도(cm-3) |
| 5. 모자 | 질화 갈륨 | – | UID | – |
| 4. 장벽 | 알0.25조지아0.75N | – | N / A | N / A |
| 3. 스페이서 | AlN으로 | 8 | N / A | N / A |
| 2. 버퍼 | GaN 채널 | – | Fe는 채널에서 떨어져 | |
| GaN 버퍼 | ||||
| 1. 핵생성 | 핵 형성 | 표준 | ||
| SiC 기판 | ||||
휴대 전화의 내부 공간의 경우 SiC 에피 구조의 GaN은 우수한 전력 소비 제어를 달성할 수 있습니다. 고주파 및 고출력 요구 사항이 있는 위성 통신에서 질화갈륨(GaN) 기술은 GaN MOSFET의 이점 때문에 새로운 솔루션으로 점차적으로 GaAs 및 Si를 대체할 것으로 추정됩니다.
그 중 GaN-on-SiC MOSFET 웨이퍼는 SiC의 우수한 열전도율과 GaN의 높은 전력 밀도 및 낮은 손실 기능을 결합합니다. Si에 비해 SiC는 소산성이 매우 높은 기판으로 장치가 고전압 및 높은 드레인 전류에서 작동하도록 하며, 접합 온도는 RF 전력과 함께 천천히 증가하여 RF 성능이 향상되고 RF 애플리케이션에 적합한 재료가 됩니다.
2. GaN-on-SiC MOSFET 웨이퍼가 RF 시장에서 다른 반도체보다 우수한 이유는 무엇입니까?
GaN-on-SiC MOSFET은 가까운 장래에 RF 시장에서 실리콘 기반 LDMOS의 지배력을 대체할 것으로 예상됩니다. 그리고 SiC 에피 웨이퍼의 GaN은 다음과 같은 이유로 RF 애플리케이션에서 두드러집니다.
GaN은 큰 밴드 갭으로 인해 높은 항복 전계를 가지므로 GaN 장치가 다른 반도체 장치보다 훨씬 높은 전압에서 작동할 수 있습니다. 충분히 높은 전기장에 노출되면 반도체의 전자는 화학 결합을 끊기에 충분한 운동 에너지를 얻을 수 있습니다(충격 이온화 또는 전압 항복으로 알려진 과정). 충격 이온화를 제어하지 않으면 장치 성능이 저하될 수 있습니다. GaN 장치는 더 높은 전압에서 작동할 수 있으므로 더 높은 전력 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.
GaN의 전자는 매우 높은 포화 속도(매우 높은 전기장에서 전자 속도)를 갖습니다. 큰 전하 용량과 결합될 때 SiC 기판의 GaN MOSFET은 훨씬 더 높은 전류 밀도를 전달할 수 있습니다.
RF 전력 출력은 전압과 전류 스윙의 곱이므로 전압과 전류 밀도가 높을수록 실물 크기의 트랜지스터에서 더 많은 RF 전력을 생성할 수 있습니다. 요컨대, 수직 GaN MOSFET으로 제작된 장치는 훨씬 더 높은 전력 밀도를 생성합니다.
GaN-on-SiC 장치는 주로 SiC의 높은 열 전도성으로 인해 비정상적인 열 특성을 나타냅니다. 특히, GaN MOSFET 구조의 소자 온도는 동일한 전력 소비에 대해 GaAs 또는 Si 소자만큼 높아지지 않습니다. 장치 온도가 낮을수록 더 안정적입니다.
3. MOSFET 소개
MOSFET은 반도체의 제어된 산화에 의해 제조된 일종의 IGFET(절연 게이트 전계 효과 트랜지스터)입니다. 아날로그 회로 및 디지털 회로에 널리 사용될 수 있는 전계 효과 트랜지스터입니다. MOSFET은 채널(워킹 캐리어)의 극성에 따라 N형과 P형으로 나눌 수 있으며 NMOSFET(NMOS) 및 PMOSFET(PMOS)라고도 합니다. GaN MOSFET 대 Si MOSFET의 경우 GaN MOSFET은 실리콘보다 빠르게 전환할 수 있으며 dV/dt의 슬루율은 100V/nsec 이상입니다.
이중 게이트 MOSFET, 공핍 모드 MOSFET, 전력 MOSFET, 이중 확산 MOSFET 등과 같은 일반적인 MOSFET 기술이 많이 있습니다. 모든 유형 중에서 듀얼 게이트 MOSFET은 일반적으로 RF 집적 회로에 사용됩니다. 이 MOSFET의 두 게이트는 전류량을 제어할 수 있습니다. RF 회로 애플리케이션에서 듀얼 게이트 MOSFET의 두 번째 게이트는 대부분 이득, 믹서 또는 주파수 변환 제어에 사용됩니다.
Si 기판의 일반적인 이중 게이트 MOSFET 구조
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