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《IGaN通过150mm的GaN-on-Si外延片实现低传导损耗，适用于RF应用》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2020-11-01

  • 新加坡IGSS GaN Pte Ltd（IGaN）指出，近年来，由于GaN功率和RF器件在各种应用中的采用越来越多，GaN基产品的需求不断增长。该公司开发并商业化了GaN-on-Si / SiC外延晶片和专有的8英寸（200毫米）GaN制造技术，用于功率、RF和传感器应用。GaN基材料的宽禁带可提供显著的击穿电场和高漂移速度，适用于制造大功率和高频器件。

    由于III型氮化物材料与硅衬底之间存在材料特性差异，给实际应用带来了技术挑战。这样的问题之一是在III型氮化物/硅界面处形成了寄生通道，这会导致寄生损耗，严重降低设备的输出功率、功率增益和效率。对于RF应用，硅上的GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的关键要求是减少AlN / Si界面的传导损耗。由于反应器中Al和Ga残留物的掺杂而使AlN / Si界面变得导电，因此反应器的预处理和硅基板上第一AlN层的生长条件对于抑制传导损耗至关重要。

    IGaN的技术具有实现极低传导损耗的独特优势，符合用于射频应用的硅基GaN HEMT的行业标准。对于10GHz的工作频率，最近处理的IGaN 150mm硅上GaN HEMT晶片在室温下的传导损耗为0.15dB，在高温下的传导损耗为0.23dB。除了传导损耗测试外，IGaN还实施了一种快速方法，可在晶圆厂加工之前筛选出性能不佳的GaN外延片。如果外延片衬底具有高传导性，则可以避免下游加工晶圆和封装器件的潜在浪费和损失，IGaN表示，高传导损耗外延片的早期检测对于RF GaN器件的批量生产至关重要。

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  • 《Siltronic订购Aixtron系统以提高GaN-on-Si外延片生量》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：Lightfeng
    • 发布时间：2020-08-30
    • 为了巩固其在新兴硅基氮化镓（GaN-on-Si）市场中的地位，德国硅晶片制造商Siltronic AG已订购另一套金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统用于生产150mm和200mm的GaN-on-Si外延晶圆，用于射频（RF）和功率应用。 AIX G5 + C系统将在2020年第四季度发货，该系统完全自动化，配有原位清洗和盒式磁带传输模块，以实现高外延稳定性和低缺陷率。行星反应堆包括Aixtron的晶片自动温度自动控制（AFF），并具有8x150mm和5x200mm的配置。 射频、功率器件和电路可实现高开关频率和高功率密度的高效能源管理。 Aixtron指出，这些功能是当代应用程序所必需的，例如数据中心、可再生能源和下一代无线网络（5G）。除较小的外形尺寸外，GaN-on-Si还适合用于快速充电和汽车电气化。 Siltronic的首席执行官Christoph von Plotho博士说：“硅基氮化镓市场是未来重要的增长领域。为了在市场上保持竞争优势，Siltronic需要一个反应堆，能为客户提供最佳性能的外延片，同时以最低的成本提高产量。在这方面，我们将AIX G5 + C系统视为GaN功率和RF器件的理想解决方案，以适应于应用不断增长得大趋势。硅基氮化镓技术通过脱碳，为改善能量平衡也做出了重要贡献。” Aixtron总裁Felix Grawert博士评论说：“硅基氮化镓技术在过去几年中取得了令人瞩目的突破，并且这些器件在功率和射频应用产品中迅速得到认可。AIX G5 + C是致力于这些高级应用程序的成熟平台。”
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  • 《IMEC展示用于 5G RF 的 GaN-on-Si MIS-HEMT 》
    • 来源专题：新一代信息技术
    • 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。
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