Si-Delta Dopet GaAs PHEMT heterostruktur

As a leading semiconductor wafer manufacturer, Ganwafer can supply III-V semiconductor epitaxial wafers, more specifications please refer to https://www.ganwafer.com/product/iii-v-epi-wafer/. Her tager vi for eksempel den delta-doterede GaAs pHEMT (pseudo-matchet transistor med høj elektronmobilitet) heterostruktur, og de specifikke lagmaterialer af delta-doteret heterostruktur DpHEMT med et stoplag er angivet som tabellen nedenfor. PHEMT er en af ​​de mest udbredte mikrobølge- og millimeterbølgeeffektenheder. I den dobbelte δ-doterede GaAs pHEMT materialestruktur er grænsefladeegenskaberne og vækstkvaliteten af ​​det belastede lag InGaAs-kanal nøglerne til at bestemme materialets ydeevne. Det har vist sig, at dobbelt delta-doping effektivt øger bærerkoncentrationen af ​​GaAs pHEMT sammenlignet med enkelt delta-doping.

1. Delta-doteret pHEMT-heterostruktur

1.1 Epitaxial pHEMT Structure on GaAs Substrate

GANW201028-PHEMT

lagnavn		Tykkelse, um	ledningsevne type
kontaktlag	H17	0.080	N	GaAs	5,0×1018
stoplag	H16	-	-	Al0.9Ga0.1As	-
barrierelag	H15	-	-	Al0,22Ga0,78As	-
spacer lag	H14	-	-	GaAs	-
delta lag	H13	-	-	Si	-
spacer lag	H12	0.0004	-	GaAs	-
spacer lag	H11	-	-	Al0,23Ga0,77As	-
spacer lag	H10	-	-	GaAs	-
kanallag	H9	-	-	In0.23Ga0.77As
spacer lag	H8	-	-	GaAs	-
spacer lag	H7	-	-	Al0,23Ga0,77As	-
spacer lag	H6	-	-	GaAs	-
delta lag	H5	-	-	Si	0,74×1012CM-2
spacer lag	H4	0.0004	-	GaAs	-
barrierelag	H3	-	-	Al0,23Ga0,77As	-
buffer heterostruktur	H2	-	-	GaAs, AlGaAs	-
substrate (001)	H1	625 ± 25	-	GaAs	-

 

1.2 Specification of Epitaxial РНЕМТ-1δ Structure on GaAs Substrate for Low Noise MMIC Applications

GANW190213-PHEMT

Lagmateriale	Tykkelse	Doping (Concentration)	Notes
N+ GaAs	—	Si doped,(6E18 cm-3)
n-Alxga1-xSom	—	Si doped, (–)	X=0.24±0.005
i-Alxga1-xSom	7	udoterede	X=0.24±0.005
Delta- Si	—	Planar  Si doped, (–)
i-GaAs	—	udoterede
i-Alxga1-xSom	—	udoterede	X=0.24±0.005
i-GaAs	1	udoterede
Iyga1-årSom	—	udoterede	—
GaAs (buffer 2)	—	udoterede
Superlattice	—	udoterede	X=0.24±0.005
Alxga1-xAs (3.2 nm)/
GaAs (– nm), x 6
GaAs (buffer  1)	200	udoterede
(100) GaAs substrate		udoterede

 

Remarks：

* layer thickness deviation less than 5%

* Doping referred to desirable channel electron concentration ns=1.7E12 cm^-2 ±5 % (for the reference Hall structure with i-GaAs 4 nm cap layer rather than n+GaAs for transistor structure)

* Channel Hall mobility should exceed 7000 cm²/(V s) at room temperature (typical 7050-7150 cm²/(V s))

1.3 Specification of GaAs Epitaxial Р-НЕМТ 2δ Structure for Power Amplifier MMIC Applications

GANW190213-PHEMT

Lagmateriale	Tykkelse	Doping (Concentration)	Notes
N+ GaAs	—	Si doped, (–)
n-Alxga1-xSom	—	Si doped, 1E18 cm-3	X=0.22±0.005
Delta- Si	—	Planar  Si doped, (–)
n-Alxga1-xSom	4	Si doped, (–)	X=0.24±0.005
i-Alxga1-xSom	—	udoterede	X=0.24±0.005
Delta- Si	—	Planar  Si doped, (–)
i-GaAs	0.5	udoterede
i-Alxga1-xSom	—	udoterede	X=0.23±0.005
i-GaAs	—	udoterede
Iyga1-årSom	14	udoterede	-
i-GaAs	—	udoterede
i-Alxga1-xSom	—	udoterede	X=0.23±0.005
Delta- Si	—	Planar  Si doped, (–)
i-GaAs	0.5	udoterede
i-Alxga1-xSom	—	udoterede	X=0.23±0.005
GaAs (buffer 2)	—	udoterede
Superlattice	—	udoterede	X=0.23
Alxga1-xAs (– nm)/
GaAs (– nm), x 6
GaAs (buffer  1)	150	udoterede
(100) GaAs substrate		udoterede

 

Remarks：

* layer thickness deviation less than 5%

* Doping referred to desirable channel electron concentration ns=2.8E12 cm^-2 ±10 % (for the reference Hall structure with i-GaAs 4 nm cap layer rather than n+GaAs for transistor structure)

* Channel Hall mobility should exceed 6100 cm²/(V s) at room temperature (typical 6200-6500 cm²/(V s))

2. Additional FAQ about Device Parameters on GaAs PHEMT Structure

Q: We need the following parameters for basic transistors：

Structure 1.2: Gm=630 mS/mm, Vth=-0.4 V, Ids0~300 mA/mm, Idsmax~ 550 mA/mm (Usd~2V) for Lg~0.15 um.

Structure 1.3: Gm=430 mS/mm, Vth=-1.2 V, Ids0~400 mA/mm, Idsmax~ 550 mA/mm (Usd~5V), Ubd~ 20 V, for Lg~0.25 um

So can your GaAs pHEMT structure meet these requirements?

A: Yes, we can understand and epitaxial these pHEMT structures to meet your requirement.

You want to match Gm, Idmax, Idss and Vth in addition to channel Hall mobility and channel electronic concentration requirements, it needs to adjust 2-3 Runs in order to finally meet your needs. This requires to make three structural fine-tuning for each structure before ordering 100 pieces, mainly to fine-tune the size of Idss, i.e. 12 pieces each time (6 pieces for each structure, one structure for each two pieces), do 2-3 times, which is expected to meet your needs, after your confirmation, you can place another 100 pieces of orders.

3. AlGaAs Spacer Layer and InGaAs Channel in GaAs PHEMT

Eksistensen af ​​AlGaAs sapcerlaget muliggør ionisering af donorurenhederne, den ioniserede donor og elektronerne er rumligt adskilt. Derefter forbliver donoren på siden af ​​barrierelaget, og elektronerne kommer ind i kanallaget. Eksistensen af ​​spacerlaget øger afstanden mellem den ioniserede donor og elektronen, hvilket ikke kun reducerer Coulomb-spredningen mellem de to, men også yderligere reducerer den ioniserede urenhedsspredning af elektronen og forbedrer elektronens mobilitet og mætningshastighed. . Men med fortykkelsen af ​​spacerlaget vil vanskeligheden for elektroner, der trænger ind i kanallaget stige, og det alt for tykke spacerlag vil påvirke koncentrationen af ​​den todimensionelle elektrongas, hvilket resulterer i en forringelse af ydeevnen af ​​pHEMT-enheden. .

Båndgabet af indium gallium arsenid (InGaAs) materiale er smallere end gallium arsenid (GaAs) og aluminium gallium arsenid (AlGaAs), så heterojunction dannet ved at kombinere med det brede bånd mellemrum materiale har en større ledningsbånd diskontinuitet, og dens kvantepotentialebrønd er meget følsom over for todimensional. Indeslutningseffekten af ​​elektrongassen er stærkere, og der kan opnås højere todimensionel elektrongaskoncentration og større bærermobilitet. Sammenlignet med AlGaAs/GaAs-materialer viser GaAs pHEMT-dataark, at InGaAs/GaAs-materialer har en større forskel i gitterkonstanten og dermed en højere grad af mismatch, som kan reduceres ved at kontrollere væksttykkelsen af ​​InGaAs-kanallaget.

4. Delta Doping of PHEMT Technology

Fældeeffekten svækkes af den plane dopingteknologi, pinch-off spændingen er godt kontrolleret, portens gennembrudsspænding øges, og bærerkoncentrationen i kanalen øges. I lyset af fordelene ved planar dopingteknologi anvendes planar dopingteknologi (dvs. delta-dopingteknologi) også i GaAs pHEMT transistorer.

For GaAs pHEMT-proces er der to typer delta-doping: enkeltplandoping og dobbeltplandoping. Efter kanallaget og spacerlaget er dyrket, dyrkes kun nogle få atomlag af donorurens silicium på den øverste del af kanallaget, og derefter dyrkes AlGaAs barrierelaget igen. Denne dopingmetode er en enkeltplansdoping; dobbeltplansdoping er, at der i pHEMT med to heterojunctions vokser siliciumatomlag på både den forreste junction og den omvendte junction på begge sider af InGaAs-kanallaget til doping.

I den enkelt-plans dopede pHEMT er der kun én doteret heterojunction i den øvre del af kanalen, og en todimensionel elektrongas eksisterer i den trekantede potentialbrønd, der er dannet ved grænsefladen af ​​overgangen. Både de øvre og nedre heterojunctions af det dobbeltplans doterede pHEMT-kanallag er doteret, og de to doterede trekantede potentialbrønde danner tilnærmelsesvis kvadratiske potentialbrønde på grund af potentialbrøndens relativt lille bredde. Oprindeligt har de to doterede trekantede potentialer todimensionel elektrongas, så koncentrationen af ​​todimensionel elektrongas af pHEMT er høj, og på grund af dannelsen af ​​kvadratpotentialbrønd er restriktionseffekten på todimensionel elektrongas mere indlysende , så ydeevnen af ​​pHEMT baseret på GaAs er forbedret, såsom bedre linearitet, højere forstærkningsbåndbredde.

For mere information, kontakt os venligst e-mail på sales@ganwafer.com og tech@ganwafer.com.