Structure HEMT GaN/Si

Le GaN possède d'excellentes propriétés physiques telles qu'une intensité de champ électrique de claquage élevée et une conductivité thermique élevée, ce qui en fait un matériau idéal pour la fabrication de dispositifs à micro-ondes à haute fréquence et de dispositifs électroniques de puissance à haute puissance. La qualité des matériaux épitaxiaux GaN détermine les performances des transistors à haute mobilité électronique (HEMT). À l'heure actuelle, les matériaux de dispositif GaN HEMT couramment utilisés sont préparés à l'aide de méthodes hétéroépitaxiales. Les matériaux de substrat les plus couramment utilisés pour la structure épitaxiale GaN HEMT sont le silicium, le saphir et le SiC. Bien qu'il existe d'importantes disparités thermiques et de réseau entre le silicium et le GaN, nous utilisons toujours le GaN épitaxial à base de silicium comme courant principal en raison du processus mature et du faible coût. Ganwafer fournit des tranches HEMT GaN sur silicium, en prenant la spécification suivante comme exemple. Plaquettes HEMT 2DEG GaN supplémentaires, veuillez visiterhttps://www.ganwafer.com/product-category/gan-wafer/.

1. Structure GaN HEMT à base de Si

GANW230414 – HEMT

2. Influence de l'angle de déviation du substrat sur l'épitaxie GaN

La morphologie de surface des couches épitaxiales de GaN développées sur des substrats de Si hors axe de 4 ° et 2 ° avec une orientation hors angle pour a été étudiée et analysée l'effet de l'angle hors angle sur la morphologie de surface de GaN. Les résultats ont montré qu'un angle de déviation excessif de l'orientation du cristal du substrat peut provoquer des fluctuations en escalier sur la surface de la couche épitaxiale. Cependant, pour un angle de déviation d'orientation cristalline du substrat inférieur à 2°, il n'y a pas de marches sur la surface et les fluctuations de surface sont relativement régulières. Par conséquent, la sélection d'un substrat avec un angle décalé dans la plage de 0,5 à 1 ° pour la croissance de la structure GaN HEMT peut réduire la rugosité des couches épitaxiales de GaN et les dislocations.

3. Effets de la couche de nucléation AlN pour la structure Si HEMT avec GaN Epilayer

Il y aura une influence des conditions de croissance de la couche d'AlN sur la qualité cristalline et l'état de contrainte de l'épitaxie GaN HEMT. En ajustant le rapport N/Al, il a été constaté que plus le rapport N/Al est petit, meilleure est la qualité des cristaux de GaN et plus l'état de contrainte est faible. En ajustant séparément le débit de TMAl et le débit de NH3, il a été constaté que le débit de TMAl, plutôt que le débit de NH3, affecte la qualité des cristaux de GaN. Il existe une valeur optimale pour le débit de TMAl, à laquelle la qualité du cristal GaN dans la structure du transistor GaN est la meilleure et la contrainte présente dans la couche épitaxiale est la plus faible.

Par conséquent, l'ajustement du débit de TMAl consiste principalement à optimiser le taux de croissance de la couche tampon d'AlN, optimisant ainsi la taille de nucléation lors de la croissance HEMT GaN 2DEG et réduisant l'apparition de joints de grains lors de la fusion, réduisant ainsi la contrainte de traction dans la couche épitaxiale GaN HEMT. .

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