GaN/Si HEMT構造

GaN は、高い破壊電界強度や高い熱伝導率などの優れた物理的特性を備えているため、高周波マイクロ波デバイスや高出力パワー電子デバイスの製造に理想的な材料です。 GaN エピタキシャル材料の品質は、高電子移動度トランジスタ (HEMT) の性能を決定します。 現在、一般的に使用されている GaN HEMT デバイス材料は、ヘテロエピタキシャル法を使用して製造されています。 エピタキシャル GaN HEMT 構造に最も一般的に使用される基板材料は、シリコン、サファイア、および SiC です。 シリコンと GaN の間には大きな熱的ミスマッチと格子ミスマッチがありますが、成熟したプロセスと低コストにより、シリコンベースのエピタキシャル GaN が依然として主流として使用されています。 ガンウエハーでは、以下の仕様を例に、GaN-on-Silicon HEMTウエハーを提供しています。 追加の 2DEG GaN HEMT ウェーハについては、こちらをご覧くださいhttps://www.ganwafer.com/product-category/gan-wafer/.

1. Si系GaN HEMTの構造

GANW230414 – HEMT

2. GaN エピタキシーにおける基板ずれ角の影響

配向オフ角を有する４°および２°軸外Ｓｉ基板上に成長させたＧａＮエピタキシャル層の表面形態を研究し、ＧａＮの表面形態に対するオフ角の影響を分析した。 その結果、基板の結晶方位の偏角が大きすぎると、エピタキシャル層の表面にステップ状のゆらぎが生じる可能性があることがわかりました。 しかし、基板の結晶方位のずれ角度が2°未満の場合、表面に段差がなく、表面のゆらぎが比較的滑らかです。 したがって、ＧａＮ ＨＥＭＴ構造の成長のために０．５～１°の範囲内のオフ角を有する基板を選択することは、ＧａＮエピタキシャル層および転位の粗さを低減することができる。

3. GaN エピ層を用いた Si HEMT 構造における AlN 核生成層の効果

GaN HEMTエピタキシーの結晶品質と応力状態に対するAlN層の成長条件の影響があります。 N/Al比を調整することで、N/Al比が小さいほどGaN結晶の品質が良く、応力状態が小さくなることがわかりました。 TMAl 流量と NH3 流量を別々に調整することにより、NH3 流量ではなく TMAl 流量が GaN 結晶の品質に影響することがわかりました。 TMAl 流量には最適値があり、GaN トランジスタ構造の GaN 結晶品質が最良で、エピタキシャル層に存在する応力が最小になります。

したがって、TMAl 流量の調整には、主に AlN バッファ層の成長速度の最適化が含まれます。これにより、GaN 2DEG HEMT 成長中の核形成サイズが最適化され、合体中の粒界の発生が減少し、GaN HEMT エピタキシャル層の引張応力が減少します。 .

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