美国海军研究实验室(NRL)的一组研究人员声称记录了氮化铝镓(AlGaN)阻挡高电子迁移率晶体管(HEMT)的直流功率密度。通过用金刚石替换硅衬底,在金刚石上生长III族氮化物器件层来增强热管理,从而提高氮化镓晶体管的功率。
在以前的工作基础上,NRL领导的团队倒转了GaN / Si衬底并去除了硅衬底。蚀刻暴露的N极III-N成核层留下约700nm的GaN缓冲层。在Element Six Technologies(E6,De Beers Group的一部分)的厚多晶金刚石层的化学气相沉积(CVD)之前施加30nm氮化硅(SiN)阻挡层。
E6专注于人造金刚石和碳化钨的生长过程。除热管理外,这些“超级材料”的应用还包括石油和天然气开采、汽车、航空零件、采矿、建筑、消费电子、光学、机械系统磨损等领域。
NRL器件结构采用20nm Al0.2Ga0.8N阻挡层,台面等离子体蚀刻,钛/铝/镍/金欧姆源极-漏极接触沉积和退火,镍/金肖特基栅极沉积,钛/金接触垫覆盖层完成和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅钝化。在用金刚石替换硅衬底之前和之后进行器件制造。优化氮化硅钝化以避免在脉冲操作下的电流崩塌。
基于金刚石的氮化镓高电子迁移率晶体管(GaNDi-2)实现了低至2.95°C-mm / W的热阻。早期版本的GanDi-1工艺的器件具有3.91°C-mm / W的热阻。相比之下,GaNDi-2样品实现了“尖锐的GaN-金刚石界面和更低的热阻”,原始硅衬底(GaNSi-1和2)上的GaN HEMT的热阻显着更高。