Estructura HEMT de GaN/Si

El GaN tiene excelentes propiedades físicas, como una gran intensidad de campo eléctrico de descomposición y una alta conductividad térmica, lo que lo convierte en un material ideal para fabricar dispositivos de microondas de alta frecuencia y dispositivos electrónicos de potencia de alta potencia. La calidad de los materiales epitaxiales de GaN determina el rendimiento de los transistores de alta movilidad de electrones (HEMT). En la actualidad, los materiales del dispositivo GaN HEMT de uso común se preparan mediante métodos heteroepitaxiales. Los materiales de sustrato más utilizados para la estructura HEMT de GaN epitaxial son el silicio, el zafiro y el SiC. Si bien existen desajustes térmicos y de red significativos entre el silicio y el GaN, todavía usamos GaN epitaxial basado en silicio como la corriente principal debido al proceso maduro y al bajo costo. Ganwafer proporciona obleas HEMT de GaN sobre silicio, tomando como ejemplo la siguiente especificación. Obleas 2DEG GaN HEMT adicionales, visitehttps://www.ganwafer.com/product-category/gan-wafer/.

1. Estructura HEMT de GaN basada en Si

GANW230414 – HEMT

2. Influencia del ángulo de desviación del sustrato en la epitaxia de GaN

Se estudió la morfología de la superficie de las capas epitaxiales de GaN cultivadas en sustratos de Si fuera del eje de 4 ° y 2 ° con orientación fuera del ángulo y se analizó el efecto del ángulo fuera de lugar en la morfología de la superficie de GaN. Los resultados mostraron que un ángulo de desviación de la orientación del cristal del sustrato excesivo puede causar fluctuaciones escalonadas en la superficie de la capa epitaxial. Sin embargo, para un ángulo de desviación de la orientación del cristal del sustrato inferior a 2°, no hay escalones en la superficie y las fluctuaciones de la superficie son relativamente suaves. Por lo tanto, la selección de un sustrato con un ángulo de desviación dentro del rango de 0,5-1 ° para el crecimiento de la estructura GaN HEMT puede reducir la rugosidad de las capas epitaxiales de GaN y las dislocaciones.

3. Efectos de la capa de nucleación de AlN para la estructura HEMT de Si con epicapa de GaN

Habrá una influencia de las condiciones de crecimiento de la capa de AlN en la calidad del cristal y el estado de estrés de la epitaxia GaN HEMT. Al ajustar la relación N/Al, se encontró que cuanto menor es la relación N/Al, mejor es la calidad de los cristales de GaN y menor el estado de tensión. Al ajustar la tasa de flujo de TMAl y la tasa de flujo de NH3 por separado, se encontró que la tasa de flujo de TMAl, en lugar de la tasa de flujo de NH3, afecta la calidad de los cristales de GaN. Hay un valor óptimo para la velocidad de flujo de TMAl, en el que la calidad del cristal de GaN en la estructura del transistor de GaN es la mejor y la tensión presente en la capa epitaxial es la más pequeña.

Por lo tanto, ajustar la tasa de flujo de TMAl implica principalmente optimizar la tasa de crecimiento de la capa amortiguadora de AlN, optimizando así el tamaño de la nucleación durante el crecimiento de GaN 2DEG HEMT y reduciendo la aparición de límites de grano durante la fusión, reduciendo así la tensión de tracción en la capa epitaxial de GaN HEMT. .

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