《Imec演示了可扩展的硅衬底III-V和III-N器件,目标是拓展5G RF前端模块的应用》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2020-01-12
  • 在比利时的纳米电子研究中心上,Imec展示了III-V-on-Si和GaN-on-Si作为CMOS兼容技术的潜力,使射频前端模块能够应用于5G以外的应用。

    为使射频前端模块应用于5G以外成为可能,Imec探索了与CMOS兼容的III-V-on-Si技术。Imec正在研究前端组件与其他基于CMOS的电路的集成,以降低成本和外形尺寸,并使新的混合电路拓扑能够解决性能和效率问题。Imec正在探索两条不同的路线:第一条是硅上的磷化铟(InP),针对毫米波和100GHz以上的频率。第二条是硅上的GaN基器件,针对较低的毫米波波段,并满足需要高功率密度的应用。对于这两种途径,Imec在已经获得了具有令人满意的性能特征的首个功能性设备。

    已经证明在300mm硅上生长的功能性GaAs / InGaP HBT器件是实现基于InP的器件的第一步。通过使用Imec独特的III-V纳米脊工程(NRE)工艺,获得了位错密度低于3x106cm-2的无缺陷器件堆栈。据说该器件的性能大大优于参考器件,因为它在带有应变松弛缓冲层(SRB)的硅基板上制造了GaAs。

    此外,通过比较三种不同的器件架构 HEMT、MOSFET、MISHEMT,制造了基于200mm硅的CMOS兼容GaN / AlGaN基器件。结果表明,MISHEMT设备在设备可扩展性和高频操作的噪声性能方面优于其他设备。对于300nm的栅极长度,获得了大约50/40的fT / fmax峰值截止频率,这与报道的SiC上GaN器件一致。除了进一步进行栅极长度定标外,以AlInN作为阻挡层材料还存在进一步性能改善的可能,从而将器件的工作频率提高到所需的毫米波波段。

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    • 编译者:isticzz2022
    • 发布时间:2023-12-19
    •      IMEC在 200mm Si 上开发了金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管 (MISHEMT),在28GHz下工作时具有高输出功率和能效,适用于 5G 无线电应用。这些晶体管在2023年国际电子器件会议(IEEE IEDM 2023)上发表,硅基GaN耗尽型MISHEMT技术使用氮化铝和氮化镓(AlN/GaN),在性能方面优于其他GaN MISHEMT器件技术,而采用Si衬底还为工业制造提供了主要的成本优势。      IMEC十多年来一直致力于基于 GaN 的器件,因为它们在新一代高密度无线电系统的输出功率和能源效率方面提供优于 CMOS 器件和砷化镓 (GaAs) HEMT 的卓越性能,业界正在关注两种不同的射频用途:GaN MISHEMT 可用于消费设备中工作在相对较低电压(即 VDD 低于 10V)的功率放大器电路中;或者用于 VDD 电压较高(高于 20V)的基站中。对于后一种情况,碳化硅上氮化镓 (SiC) 器件具有最大的潜力,但 SiC 衬底价格昂贵且尺寸较小。在硅上集成 GaN HEMT 的能力提供了巨大的成本优势和技术升级的潜力。     Collaert,IMEC研究员兼高级 RF 项目总监表示“这些 GaN MISHEMT 器件具有 100nm 的宽松栅极长度,在各种指标上都表现出卓越的性能。具体来说,对于低压(高达 10V)应用,这些器件在 28GHz 下实现了 2.2W/mm (26.8dBm) 的饱和输出功率 (PSAT) 和 55.5% 的功率附加效率 (PAE),这使我们的技术处于更好的位置比同类 HEMT/MISHEMT 更好。这些结果强调了我们的技术作为下一代 5G 应用的坚实基础的潜力。对于 20V 基站应用,28GHz 下具有出色的大信号性能,PSAT 为 2.8W/mm (27.5dBm),PAE 为 54.8%。“我们的 AlN/GaN MISHEMT 仍然是 d 模器件,但通过进一步的设备堆栈工程,我们知道通向 e-mode 设备的道路。”      性能改进的关键是用作停止阻挡层和栅极电介质的AlN和Si3N4层的厚度缩放。例如,超薄堆栈可以实现高工作频率,但代价是在大信号条件下会出现捕获引起的电流崩溃和器件击穿。
  • 《GlobalFoundries为5G前端模块提供4545nm RF SOI客户原型》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2018-01-28
    • 位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市的GlobalFoundries公司(全球最大的半导体代工厂之一,在新加坡,德国和美国都设有运营机构)表示,其45纳米的射频硅-绝缘子(45RFSOI)技术平台已经合格,并准备在美国纽约州东菲什基尔(East Fishkill)的300mm生产线上进行批量生产。目前有多家客户参与了先进RF SOI工艺,该工艺针对5G毫米波(mmWave)前端模块(FEM)应用,也包括未来基站的智能手机和下一代毫米波波束的成形系统。 美国加利福尼亚州圣地亚哥Peregrine半导体公司董事长兼首席技术官Jim Cable评论道:“由于GlobalFoundries在RF SOI解决方案方面的领先地位,使得该公司成为Peregrine下一代RF SOI技术的完美战略合作伙伴”。