Các lớp epi GaN thường được MOCVD trồng trên các chất nền khác nhau, chẳng hạn như chất nền sapphire, Si và SiC. Sự lựa chọn chất nền khác nhau tùy theo nhu cầu của các ứng dụng. Vì vậy, đối với ứng dụng RF MOSFET (Bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại), chất nền SiC, có thể cung cấp mức công suất cao nhất củatấm GaN, với các tính năng nổi bật khác để đảm bảo sử dụng chúng trong các môi trường khắt khe nhất, là vật liệu ưa thích cho tăng trưởng theo trục GaN. Cấu trúc GaN MOSFET dựa trên SiC được liệt kê dưới đây được phát triển cho các ứng dụng RF. Bên cạnh đó, chúng tôi có thể phát triển cấu trúc bóng bán dẫn GaN hình trục tùy chỉnh cho các thiết bị RF.

1. Cấu trúc GaN MOSFET Epitaxy trên SiC Substrate cho các ứng dụng RF

PAM200409-MOSFET

Số 1Cấu trúc MOSFET AlGaN / GaN

Số 2GaN trên tấm SiC với cấu trúc EPI cho RF MOSFET

Đối với không gian bên trong của điện thoại di động, cấu trúc GaN trên SiC epi có thể đạt được khả năng kiểm soát tiêu thụ điện năng tốt. Trong thông tin liên lạc vệ tinh với tần số cao và yêu cầu sản lượng điện cao, nó ước tính rằng công nghệ Gali nitride (GaN) sẽ dần thay thế GaAs và Si như một giải pháp mới do GaN MOSFET có ưu điểm.

Trong số đó, tấm wafer GaN-on-SiC MOSFET kết hợp tính dẫn nhiệt tuyệt vời của SiC với mật độ công suất cao và khả năng thất thoát thấp của GaN. So với Si, SiC là chất nền tiêu tán rất mạnh, làm cho các thiết bị hoạt động ở điện áp cao và dòng thoát cao, nhiệt độ mối nối sẽ tăng từ từ theo nguồn RF, dẫn đến hiệu suất RF tốt hơn và là vật liệu thích hợp cho các ứng dụng RF.

2. Tại sao GaN-on-SiC MOSFET Wafer lại ưu việt hơn các chất bán dẫn khác trên thị trường RF?

GaN-on-SiC MOSFETs dự kiến ​​sẽ thay thế sự thống trị của LDMOS dựa trên silicon trên thị trường RF trong tương lai gần. Và GaN trên SiC epi wafer nổi bật trong các ứng dụng RF vì những lý do sau:

GaN có điện trường đánh thủng cao do độ rộng vùng cấm lớn, cho phép các thiết bị GaN hoạt động ở điện áp cao hơn nhiều so với các thiết bị bán dẫn khác. Khi chịu một điện trường đủ cao, các electron trong chất bán dẫn có thể thu được đủ động năng để phá vỡ các liên kết hóa học (một quá trình được gọi là ion hóa do va chạm hoặc đánh thủng điện áp). Nếu quá trình ion hóa tác động không được kiểm soát, hiệu suất của thiết bị có thể bị giảm sút. Vì các thiết bị GaN có thể hoạt động ở điện áp cao hơn, chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao hơn.

Các êlectron trên GaN có vận tốc bão hòa rất lớn (vận tốc êlectron ở điện trường cực lớn). Khi được kết hợp với khả năng sạc lớn, GaN MOSFET trên đế SiC có thể cung cấp mật độ dòng điện cao hơn nhiều.

Đầu ra công suất RF là sản phẩm của dao động điện áp và dòng điện, vì vậy điện áp càng cao và mật độ dòng điện càng cao thì càng có thể tạo ra nhiều công suất RF trong một bóng bán dẫn kích thước đời sống. Nói tóm lại, các thiết bị được chế tạo trên MOSFET GaN thẳng đứng tạo ra mật độ công suất cao hơn nhiều.

Các thiết bị GaN-on-SiC thể hiện các đặc tính nhiệt bất thường, chủ yếu là do tính dẫn nhiệt cao của SiC. Cụ thể, nhiệt độ của thiết bị trên cấu trúc GaN MOSFET không trở nên cao như thiết bị GaAs hoặc Si cho cùng mức tiêu thụ điện năng. Nhiệt độ thiết bị càng thấp thì càng đáng tin cậy.

3. Giới thiệu về MOSFET

MOSFET là một loại IGFET (Transistor hiệu ứng cổng cách điện) được chế tạo bằng quá trình oxy hóa có kiểm soát của chất bán dẫn. Nó là một bóng bán dẫn hiệu ứng trường có thể được sử dụng rộng rãi trong các mạch tương tự và mạch kỹ thuật số. Theo phân cực của kênh (sóng mang làm việc), MOSFET có thể được chia thành loại N và loại P, còn được gọi là NMOSFET (NMOS) và PMOSFET (PMOS). Đối với GaN MOSFET và Si MOSFET, GaN MOSFET có thể chuyển đổi nhanh hơn so với silicon và tốc độ quay của dV / dt là hơn 100 V / nsec.

Có nhiều công nghệ MOSFET phổ biến, chẳng hạn như MOSFET cổng kép, MOSFET chế độ cạn kiệt, MOSFET nguồn, MOSFET khuếch tán kép, v.v. Trong số tất cả các loại, MOSFET cổng kép thường được sử dụng trong các mạch tích hợp RF. Cả hai cổng của MOSFET này đều có thể kiểm soát lượng dòng điện. Trong các ứng dụng mạch RF, cổng thứ hai của MOSFET cổng kép chủ yếu được sử dụng để điều khiển độ lợi, bộ trộn hoặc chuyển đổi tần số.

Cấu trúc MOSFET cổng kép điển hình trên chất nền Si

Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email victorchan@powerwaywafer.com và powerwaymaterial@gmail.com.