Struttura GaN/Si HEMT

Il GaN ha eccellenti proprietà fisiche come l'elevata intensità del campo elettrico di rottura e l'elevata conduttività termica, che lo rendono un materiale ideale per la fabbricazione di dispositivi a microonde ad alta frequenza e dispositivi elettronici di potenza ad alta potenza. La qualità dei materiali epitassiali GaN determina le prestazioni dei transistor ad alta mobilità elettronica (HEMT). Attualmente, i materiali per dispositivi GaN HEMT comunemente usati vengono preparati utilizzando metodi eteroepitassiali. I materiali di substrato più comunemente usati per la struttura epitassiale GaN HEMT sono silicio, zaffiro e SiC. Sebbene vi siano significative discrepanze termiche e reticolari tra silicio e GaN, utilizziamo ancora GaN epitassiale a base di silicio come mainstream a causa del processo maturo e del basso costo. Ganwafer fornisce wafer GaN-on-Silicon HEMT, prendendo come esempio le seguenti specifiche. Ulteriori wafer 2DEG GaN HEMT, visitare il sitohttps://www.ganwafer.com/product-category/gan-wafer/.

1. Struttura GaN HEMT basata su Si

GANW230414 – HEMT

2. Influenza dell'angolo di deviazione del substrato sull'epitassia GaN

È stata studiata la morfologia superficiale degli strati epitassiali di GaN cresciuti su substrati Si fuori asse di 4° e 2° con orientamento fuori angolo per e analizzato l'effetto dell'angolo fuori asse sulla morfologia superficiale di GaN. I risultati hanno mostrato che un angolo di deviazione dell'orientamento del cristallo del substrato eccessivo può causare fluttuazioni a gradino sulla superficie dello strato epitassiale. Tuttavia, per un angolo di deviazione dell'orientamento del cristallo del substrato inferiore a 2°, non ci sono gradini sulla superficie e le fluttuazioni della superficie sono relativamente uniformi. Pertanto, la selezione di un substrato con un fuori angolo compreso tra 0,5 e 1° per la crescita della struttura GaN HEMT può ridurre la rugosità degli strati epitassiali GaN e le dislocazioni.

3. Effetti dello strato di nucleazione AlN per la struttura Si HEMT con epistrato GaN

Ci sarà un'influenza delle condizioni di crescita dello strato AlN sulla qualità del cristallo e sullo stato di stress dell'epitassia GaN HEMT. Regolando il rapporto N/Al, si è riscontrato che minore è il rapporto N/Al, migliore è la qualità dei cristalli di GaN e minore è lo stato di sollecitazione. Regolando separatamente la portata di TMAl e la portata di NH3, è stato riscontrato che la portata di TMAl, piuttosto che la portata di NH3, influisce sulla qualità dei cristalli di GaN. Esiste un valore ottimale per la portata TMAl, al quale la qualità del cristallo GaN nella struttura del transistor GaN è la migliore e lo stress presente nello strato epitassiale è il più piccolo.

Pertanto, la regolazione della portata TMAl comporta principalmente l'ottimizzazione della velocità di crescita dello strato tampone AlN, ottimizzando così la dimensione della nucleazione durante la crescita HEMT di GaN 2DEG e riducendo la presenza di bordi di grano durante la fusione, riducendo così la sollecitazione di trazione nello strato epitassiale di GaN HEMT .

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