GaN epi-lager odlas vanligtvis med MOCVD på olika substrat, såsom safir, Si och SiC-substrat. Valet av underlag varierar beroende på applikationernas behov. Så för RF MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) applikation, SiC-substrat, som kan ge de högsta effektnivåerna avGaN wafers, med andra enastående egenskaper för att säkerställa deras användning i de mest krävande miljöerna, är det föredragna materialet för GaN hoteroepitaxial tillväxt. Nedan listade SiC-baserade GaN MOSFET-struktur odlas för RF-applikationer. Dessutom kan vi odla anpassad epitaxiell GaN-transistorstruktur för RF-enheter.
1. GaN MOSFET-strukturepitaxi på SiC-substrat för RF-applikationer
PAM200409-MOSFET
No.1AlGaN / GaN MOSFET-struktur
|
4-tums GaN på SiC Epi-Wafer (MOCVD) |
||||
| Layer Name | Material | Tjocklek (À) | dopningsmedel | Koncentration (cm-3) |
| 4. Cap | Synd | 60 | – | – |
| 3. Barriär | AIN | – | N / A | N / A |
| 2. Buffert | GaN-kanal | – | – | – |
| AlGaN-buffert | ||||
| 1. Kärnbildning | Kärnbildning | Standard | ||
| SiC-substrat | ||||
Nr 2GaN på SiC-skivor med EPI-strukturer för RF MOSFET
| 4-tums GaN på SiC Epi-Wafer (MOCVD) | ||||
| Layer Name | Material | Tjocklek (À) | dopningsmedel | Koncentration (cm-3) |
| 5. Cap | GaN | – | UID | – |
| 4. Barriär | al0.25Ga0.75N | – | N / A | N / A |
| 3. Distanshållare | AIN | 8 | N / A | N / A |
| 2. Buffert | GaN-kanal | – | Fe dopa bort från kanalen | |
| GaN-buffert | ||||
| 1. Kärnbildning | Kärnbildning | Standard | ||
| SiC-substrat | ||||
För det interna utrymmet på mobiltelefoner kan GaN på SiC epi-strukturen uppnå bra kontroll över strömförbrukningen. Inom satellitkommunikation med hög frekvens och höga uteffektkrav, uppskattar den att galliumnitrid (GaN)-teknik gradvis kommer att ersätta GaAs och Si som en ny lösning eftersom GaN MOSFET fördelar.
Bland dem kombinerar GaN-on-SiC MOSFET-skiva den utmärkta värmeledningsförmågan hos SiC med GaNs höga effekttäthet och låga förlustegenskaper. Jämfört med Si, är SiC ett mycket dissipativt substrat, vilket gör att enheter fungerar vid höga spänningar och höga dräneringsströmmar, korsningstemperaturen kommer långsamt att öka med RF-effekt, vilket resulterar i bättre RF-prestanda och ett lämpligt material för RF-tillämpningar.
2. Varför är GaN-on-SiC MOSFET Wafer överlägsen andra halvledare på RF-marknaden?
GaN-on-SiC MOSFETs förväntas ersätta dominansen av kiselbaserade LDMOS på RF-marknaden inom en snar framtid. Och GaN på SiC epi wafer sticker ut i RF-applikationer av följande skäl:
GaN har ett högt elektriskt genombrottsfält på grund av dess stora bandgap, vilket gör att GaN-enheter kan arbeta med mycket högre spänningar än andra halvledarenheter. När de utsätts för ett tillräckligt högt elektriskt fält kan elektroner i en halvledare få tillräckligt med kinetisk energi för att bryta kemiska bindningar (en process som kallas stötjonisering eller spänningsnedbrytning). Om stötjoniseringen inte kontrolleras kan enhetens prestanda försämras. Eftersom GaN-enheter kan arbeta vid högre spänningar kan de användas i applikationer med högre effekt.
Elektroner på GaN har en mycket hög mättnadshastighet (elektronhastighet vid extremt höga elektriska fält). I kombination med den stora laddningskapaciteten kan GaN MOSFETs på SiC-substrat leverera mycket högre strömtätheter.
RF-effekten är produkten av spänning och strömsvängning, så ju högre spänning och ju högre strömtäthet, desto mer RF-effekt kan produceras i en transistor i naturlig storlek. Kort sagt, enheter tillverkade på vertikala GaN MOSFET:er producerar mycket högre effekttätheter.
GaN-on-SiC-enheter uppvisar ovanliga värmeegenskaper, främst på grund av den höga värmeledningsförmågan hos SiC. Specifikt blir temperaturen på enheten på GaN MOSFET-strukturen inte lika hög som en GaAs- eller Si-enhet för samma strömförbrukning. Ju lägre enhetstemperatur, desto mer tillförlitlig är den.
3. Om MOSFET
MOSFET är en typ av IGFET (Insulated-Gate Field Effect Transistor) tillverkad genom kontrollerad oxidation av en halvledare. Det är en fälteffekttransistor som kan användas i stor utsträckning i analoga kretsar och digitala kretsar. Beroende på kanalens polaritet (arbetsbärare) kan MOSFET delas in i N-typ och P-typ, som också är känd som NMOSFET (NMOS) och PMOSFET (PMOS). För GaN MOSFET vs Si MOSFET kan GaN MOSFET växla snabbare än för kisel, och svänghastigheten för dV/dt är över 100 V/nsec.
Det finns många vanliga MOSFET-teknologier, såsom dual-gate MOSFET, depletion mode MOSFET, power MOSFET, double-diffused MOSFET och så vidare. Bland alla typerna används dual-gate MOSFET vanligtvis i RF-integrerade kretsar. Båda grindarna på denna MOSFET kan styra mängden ström. I RF-kretsapplikationer används den andra grinden i en MOSFET med dubbla grindar mestadels för styrning av förstärkning, mixer eller frekvensomvandling.
Typisk Dual-Gate MOSFET-struktur på Si-substrat
För mer information, kontakta oss via e-post på victorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.