Estrutura GaN/Si HEMT

O GaN possui excelentes propriedades físicas, como alta resistência do campo elétrico e alta condutividade térmica, tornando-o um material ideal para a fabricação de dispositivos de micro-ondas de alta frequência e dispositivos eletrônicos de alta potência. A qualidade dos materiais epitaxiais de GaN determina o desempenho dos transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMTs). Atualmente, os materiais do dispositivo GaN HEMT comumente usados ​​são preparados usando métodos heteroepitaxiais. Os materiais de substrato mais comumente usados ​​para a estrutura epitaxial GaN HEMT são silício, safira e SiC. Embora existam incompatibilidades térmicas e de rede significativas entre silício e GaN, ainda usamos GaN epitaxial baseado em silício como o principal devido ao processo maduro e de baixo custo. A Ganwafer fornece wafers HEMT de GaN-on-Silicon, tomando a seguinte especificação como exemplo. Bolachas 2DEG GaN HEMT adicionais, visitehttps://www.ganwafer.com/product-category/gan-wafer/.

1. Estrutura GaN HEMT baseada em Si

GANW230414 – HEMT

2. Influência do Ângulo de Desvio do Substrato na Epitaxia do GaN

A morfologia da superfície das camadas epitaxiais de GaN cultivadas em substratos de Si 4° e 2° fora do eixo com orientação fora do ângulo foram estudadas e analisados ​​o efeito do ângulo fora da morfologia da superfície do GaN. Os resultados mostraram que o ângulo excessivo de desvio da orientação do cristal do substrato pode causar flutuações tipo degrau na superfície da camada epitaxial. No entanto, para o ângulo de desvio da orientação do cristal do substrato inferior a 2°, não há etapas na superfície e as flutuações da superfície são relativamente suaves. Portanto, selecionar um substrato com um ângulo fora da faixa de 0,5-1° para o crescimento da estrutura GaN HEMT pode reduzir a rugosidade das camadas epitaxiais de GaN e os deslocamentos.

3. Efeitos da Camada de Nucleação AlN para Estrutura Si HEMT com Epicamada GaN

Haverá uma influência das condições de crescimento da camada de AlN na qualidade do cristal e no estado de estresse da epitaxia GaN HEMT. Ajustando a razão N/Al, descobriu-se que quanto menor a razão N/Al, melhor a qualidade dos cristais de GaN e menor o estado de tensão. Ao ajustar a taxa de fluxo de TMAl e a taxa de fluxo de NH3 separadamente, descobriu-se que a taxa de fluxo de TMAl, em vez da taxa de fluxo de NH3, afeta a qualidade dos cristais de GaN. Existe um valor ótimo para a taxa de fluxo do TMAl, no qual a qualidade do cristal GaN na estrutura do transistor GaN é a melhor e a tensão presente na camada epitaxial é a menor.

Portanto, ajustar a taxa de fluxo TMAl envolve principalmente otimizar a taxa de crescimento da camada tampão AlN, otimizando assim o tamanho da nucleação durante o crescimento GaN 2DEG HEMT e reduzindo a ocorrência de contornos de grão durante a fusão, reduzindo assim o estresse de tração na camada epitaxial GaN HEMT .

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