Hétérostructure PHEMT GaAs Dopé Si-Delta

GaAs pHEMT Epitaxial Wafer

Hétérostructure PHEMT GaAs Dopé Si-Delta

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/. Ici, nous prenons l'hétérostructure GaAs pHEMT (pseudo-matched high electron mobility transistor) dopée delta par exemple, et les matériaux de couche spécifiques de l'hétérostructure DpHEMT dopée delta avec une couche d'arrêt sont répertoriés dans le tableau ci-dessous. PHEMT est l'un des dispositifs de puissance à micro-ondes et à ondes millimétriques les plus largement utilisés. Dans la structure du matériau GaAs pHEMT à double dopage δ, les caractéristiques d'interface et la qualité de croissance du canal InGaAs de la couche contrainte sont les clés pour déterminer les performances du matériau. On constate que le dopage double delta augmente efficacement la concentration en porteurs du pHEMT GaAs par rapport au dopage delta simple.

1. Hétérostructure pHEMT dopée delta

1.1 Epitaxial pHEMT Structure on GaAs Substrate

GANW201028-PHEMT

nom du calque  

 

 

Épaisseur, euh

 

type de conductivité

 

 

couche de contact H17 0.080 N GaAs 5.0×1018
couche d'arrêt H16 - - Al0.9Ga0.1As -
couche barrière H15 - - Al0.22Ga0.78As -
couche d'espacement H14 - - GaAs -
couche delta H13 - - Si -
couche d'espacement H12 0.0004 - GaAs -
couche d'espacement H11 - - Al0.23Ga0.77As -
couche d'espacement H10 - - GaAs -
couche de canal H9 - - In0.23Ga0.77As
couche d'espacement H8 - - GaAs -
couche d'espacement H7 - - Al0.23Ga0.77As -
couche d'espacement H6 - - GaAs -
couche delta H5 - - Si 0,74×1012 CM-2
couche d'espacement H4 0.0004 - GaAs -
couche barrière H3 - - Al0.23Ga0.77As -
hétérostructure tampon  

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

Matériau de la couche Épaisseur Doping (Concentration) Notes
N+ GaAs - Si doped,(6E18 cm-3)
n-AlXGéorgie1 foisComme - Si doped, (–) X=0.24±0.005
i-AlXGéorgie1 foisComme 7 non dopé X=0.24±0.005
Delta- Si - Planar  Si doped, (–)
i-GaAs - non dopé
i-AlXGéorgie1 foisComme - non dopé X=0.24±0.005
i-GaAs 1 non dopé
DansyGéorgie1 anComme - non dopé -
GaAs (buffer 2) - non dopé
Superlattice - non dopé X=0.24±0.005
AlXGéorgie1 foisAs (3.2 nm)/
GaAs (– nm), x 6
GaAs (buffer  1) 200 non dopé
 (100) GaAs substrate non dopé

 

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

Matériau de la couche Épaisseur Doping (Concentration) Notes
N+ GaAs - Si doped, (–)
n-AlXGéorgie1 foisComme - Si doped, 1E18 cm-3 X=0.22±0.005
Delta- Si - Planar  Si doped, (–)
n-AlXGéorgie1 foisComme 4 Si doped, (–) X=0.24±0.005
i-AlXGéorgie1 foisComme - non dopé X=0.24±0.005
Delta- Si - Planar  Si doped, (–)
i-GaAs 0.5 non dopé
i-AlXGéorgie1 foisComme - non dopé X=0.23±0.005
i-GaAs - non dopé
DansyGéorgie1 anComme 14 non dopé -
i-GaAs - non dopé
i-AlXGéorgie1 foisComme - non dopé X=0.23±0.005
Delta- Si - Planar  Si doped, (–)
i-GaAs 0.5 non dopé
i-AlXGéorgie1 foisComme - non dopé X=0.23±0.005
GaAs (buffer 2) - non dopé
Superlattice - non dopé X=0.23
AlXGéorgie1 foisAs (– nm)/
GaAs (– nm), x 6
GaAs (buffer  1) 150 non dopé
 (100) GaAs substrate non dopé

 

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

L'existence de la couche sapeur d'AlGaAs permet l'ionisation des impuretés du donneur, le donneur ionisé et les électrons sont spatialement séparés. Ensuite, le donneur reste du côté de la couche barrière et les électrons pénètrent dans la couche canal. L'existence de la couche d'espacement augmente la distance entre le donneur ionisé et l'électron, ce qui non seulement réduit la diffusion coulombienne entre les deux, mais réduit également la diffusion des impuretés ionisées de l'électron et améliore la mobilité et la vitesse de saturation de l'électron. . Cependant, avec l'épaississement de la couche d'espacement, la difficulté des électrons à pénétrer dans la couche de canal augmentera et la couche d'espacement excessivement épaisse affectera la concentration du gaz d'électrons bidimensionnel, entraînant la dégradation des performances du dispositif pHEMT. .

La bande interdite du matériau d'arséniure d'indium et de gallium (InGaAs) est plus étroite que celle de l'arséniure de gallium (GaAs) et de l'arséniure de gallium et d'aluminium (AlGaAs), de sorte que l'hétérojonction formée en se combinant avec le matériau à large bande interdite présente une discontinuité de bande de conduction plus grande, et son puits de potentiel quantique est très sensible à deux dimensions L'effet de confinement du gaz d'électrons est plus fort, et une concentration de gaz d'électrons bidimensionnelle plus élevée et une plus grande mobilité des porteurs peuvent être obtenues. Par rapport aux matériaux AlGaAs/GaAs, la fiche technique GaAs pHEMT montre que les matériaux InGaAs/GaAs ont une plus grande différence de constante de réseau et donc un degré de désadaptation plus élevé, qui peut être réduit en contrôlant l'épaisseur de croissance de la couche de canal InGaAs.

4. Delta Doping of PHEMT Technology

L'effet de piège est affaibli par la technologie de dopage planaire, la tension de pincement est bien contrôlée, la tension de claquage de la grille est augmentée et la concentration de porteurs dans le canal est augmentée. Compte tenu des avantages de la technologie de dopage planaire, la technologie de dopage planaire (c'est-à-dire la technologie de dopage delta) est également utilisée dans le transistor GaAs pHEMT.

Pour le procédé GaAs pHEMT, il existe deux types de dopage delta : le dopage simple plan et le dopage double plan. Après la croissance de la couche de canal et de la couche d'espacement, seules quelques couches atomiques de silicium d'impureté donneur sont développées sur la partie supérieure de la couche de canal, puis la couche barrière d'AlGaAs est à nouveau développée. Cette méthode de dopage est un dopage monoplan ; le dopage à double plan est que dans le pHEMT à deux hétérojonctions, des couches atomiques de silicium sont développées à la fois sur la jonction directe et sur la jonction inverse des deux côtés de la couche de canal InGaAs pour le dopage.

Dans le pHEMT dopé à un seul plan, il n'y a qu'une seule hétérojonction dopée dans la partie supérieure du canal, et un gaz d'électrons bidimensionnel existe dans le puits de potentiel triangulaire formé à l'interface de la jonction. Les hétérojonctions supérieure et inférieure de la couche de canal pHEMT dopée à double plan sont dopées, et les deux puits de potentiel triangulaires dopés forment des puits de potentiel approximativement carrés en raison de la largeur relativement petite des puits de potentiel. À l'origine, les deux potentiels triangulaires dopés ont un gaz d'électrons bidimensionnel, de sorte que la concentration de gaz d'électrons bidimensionnel de pHEMT est élevée, et en raison de la formation d'un puits de potentiel carré, l'effet de restriction sur le gaz d'électrons bidimensionnel est plus évident. , de sorte que les performances du pHEMT à base de GaAs sont améliorées, telles qu'une meilleure linéarité, une bande passante de gain plus élevée.

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par e-mail à sales@ganwafer.com et tech@ganwafer.com.

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