Si-Delta Katkılı GaAs PHEMT Heteroyapısı
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/. Burada örneğin delta katkılı GaAs pHEMT (sözde uyumlu yüksek elektron hareketli transistör) heteroyapısını alıyoruz ve bir durdurma katmanına sahip delta katkılı heteroyapı DpHEMT'nin spesifik katman malzemeleri aşağıdaki tabloda listelenmiştir. PHEMT, en yaygın kullanılan mikrodalga ve milimetre dalga güç cihazlarından biridir. Çift δ katkılı GaAs pHEMT malzeme yapısında, gerilmiş tabaka InGaAs kanalının arayüz özellikleri ve büyüme kalitesi, malzemenin performansını belirlemenin anahtarıdır. Çift delta katkılamanın, tek delta katkılama ile karşılaştırıldığında GaAs pHEMT'nin taşıyıcı konsantrasyonunu etkili bir şekilde arttırdığı bulunmuştur.
1. Delta Katkılı pHEMT Heteroyapısı
1.1 Epitaxial pHEMT Structure on GaAs Substrate
GANW201028-PHEMT
| katman adı |
|
Kalınlık, um |
iletkenlik tipi |
|
|
| temas katmanı | H17 | 0.080 | n | GaAs | 5.0×1018 |
| durdurma katmanı | H16 | - | - | Al0.9Ga0.1As | - |
| bariyer tabakası | H15 | - | - | Al0.22Ga0.78As | - |
| ara katman | H14 | - | - | GaAs | - |
| delta tabakası | H13 | - | - | Si | - |
| ara katman | H12 | 0.0004 | - | GaAs | - |
| ara katman | H11 | - | - | Al0.23Ga0.77As | - |
| ara katman | H10 | - | - | GaAs | - |
| kanal katmanı | H9 | - | - | In0.23Ga0.77As | |
| ara katman | H8 | - | - | GaAs | - |
| ara katman | H7 | - | - | Al0.23Ga0.77As | - |
| ara katman | H6 | - | - | GaAs | - |
| delta tabakası | H5 | - | - | Si | 0.74×1012 CM-2 |
| ara katman | H4 | 0.0004 | - | GaAs | - |
| bariyer tabakası | H3 | - | - | Al0.23Ga0.77As | - |
| arabellek heteroyapısı |
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
| Katman Malzemesi | Kalınlığı | Doping (Concentration) | Notes |
| N+ GaAs | - | Si doped,(6E18 cm-3) | |
| n-Alxga1-xGibi | - | Si doped, (–) | X=0.24±0.005 |
| i-Alxga1-xGibi | 7 | katkısız | X=0.24±0.005 |
| Delta- Si | - | Planar Si doped, (–) | |
| i-GaAs | - | katkısız | |
| i-Alxga1-xGibi | - | katkısız | X=0.24±0.005 |
| i-GaAs | 1 | katkısız | |
| Içindeyga1-yGibi | - | katkısız | - |
| GaAs (buffer 2) | - | katkısız | |
| Superlattice | - | katkısız | X=0.24±0.005 |
| Alxga1-xAs (3.2 nm)/ | |||
| GaAs (– nm), x 6 | |||
| GaAs (buffer 1) | 200 | katkısız | |
| (100) GaAs substrate | katkısız |
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
| Katman Malzemesi | Kalınlığı | Doping (Concentration) | Notes |
| N+ GaAs | - | Si doped, (–) | |
| n-Alxga1-xGibi | - | Si doped, 1E18 cm-3 | X=0.22±0.005 |
| Delta- Si | - | Planar Si doped, (–) | |
| n-Alxga1-xGibi | 4 | Si doped, (–) | X=0.24±0.005 |
| i-Alxga1-xGibi | - | katkısız | X=0.24±0.005 |
| Delta- Si | - | Planar Si doped, (–) | |
| i-GaAs | 0.5 | katkısız | |
| i-Alxga1-xGibi | - | katkısız | X=0.23±0.005 |
| i-GaAs | - | katkısız | |
| Içindeyga1-yGibi | 14 | katkısız | - |
| i-GaAs | - | katkısız | |
| i-Alxga1-xGibi | - | katkısız | X=0.23±0.005 |
| Delta- Si | - | Planar Si doped, (–) | |
| i-GaAs | 0.5 | katkısız | |
| i-Alxga1-xGibi | - | katkısız | X=0.23±0.005 |
| GaAs (buffer 2) | - | katkısız | |
| Superlattice | - | katkısız | X=0.23 |
| Alxga1-xAs (– nm)/ | |||
| GaAs (– nm), x 6 | |||
| GaAs (buffer 1) | 150 | katkısız | |
| (100) GaAs substrate | katkısız |
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
AlGaAs sapcer tabakasının varlığı, donör safsızlıklarının iyonizasyonunu sağlar, iyonize donör ve elektronlar uzaysal olarak ayrılır. Daha sonra donör bariyer katmanının yanında kalır ve elektronlar kanal katmanına girer. Ara tabakanın varlığı, iyonize verici ile elektron arasındaki mesafeyi arttırır, bu da sadece ikisi arasındaki Coulomb saçılımını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda elektronun iyonize safsızlık saçılımını da azaltır ve elektronun hareketliliğini ve doyma hızını iyileştirir. . Ancak aralayıcı katmanın kalınlaşması ile elektronların kanal katmanına girme zorluğu artacak ve aşırı kalın aralayıcı katman, iki boyutlu elektron gazının konsantrasyonunu etkileyerek pHEMT cihazının performansının düşmesine neden olacaktır. .
İndiyum galyum arsenid (InGaAs) malzemesinin bant aralığı, galyum arsenid (GaAs) ve alüminyum galyum arsenid (AlGaAs) malzemesine göre daha dardır, bu nedenle geniş bant boşluklu malzeme ile birleşerek oluşturulan heteroeklem daha büyük bir iletim bandı süreksizliğine sahiptir ve onun kuantum potansiyeli kuyusu iki boyutluya çok duyarlıdır Elektron gazının hapsetme etkisi daha güçlüdür ve daha yüksek iki boyutlu elektron gazı konsantrasyonu ve daha fazla taşıyıcı hareketliliği elde edilebilir. AlGaAs/GaAs malzemeleriyle karşılaştırıldığında, GaAs pHEMT veri sayfası, InGaAs/GaAs malzemelerinin kafes sabitinde daha büyük bir farka sahip olduğunu ve dolayısıyla InGaAs kanal katmanının büyüme kalınlığı kontrol edilerek azaltılabilen daha yüksek bir uyumsuzluk derecesine sahip olduğunu gösterir.
4. Delta Doping of PHEMT Technology
Düzlemsel doping teknolojisi ile tuzak etkisi zayıflatılır, sıkıştırma voltajı iyi kontrol edilir, geçidin arıza voltajı artar ve kanaldaki taşıyıcı konsantrasyonu artar. Düzlemsel doping teknolojisinin avantajları göz önüne alındığında, GaAs pHEMT transistöründe düzlemsel doping teknolojisi (yani delta doping teknolojisi) de kullanılmaktadır.
GaAs pHEMT işlemi için iki tür delta katkılama vardır: tek düzlemsel katkılama ve çift düzlemsel katkılama. Kanal tabakası ve ara tabaka büyütüldükten sonra, kanal tabakasının üst kısmında sadece birkaç atomik donör safsızlık silikon tabakası büyütülür ve ardından AlGaAs bariyer tabakası tekrar büyütülür. Bu doping yöntemi tek düzlemli bir dopingdir; çift düzlemli katkılama, iki heteroeklemli pHEMT'de, doping için InGaAs kanal katmanının her iki tarafında hem ileri bağlantı hem de ters bağlantı üzerinde silikon atomik katmanların büyütülmesidir.
Tek düzlem katkılı pHEMT'de, kanalın üst kısmında sadece bir katkılı heteroeklem vardır ve bağlantının ara yüzeyinde iyi oluşturulmuş üçgen potansiyelde iki boyutlu bir elektron gazı bulunur. Çift düzlem katkılı pHEMT kanal katmanının hem üst hem de alt heteroeklemleri katkılıdır ve iki katkılı üçgen potansiyel kuyusu, potansiyel kuyuların nispeten küçük genişliğinden dolayı yaklaşık olarak kare potansiyel kuyuları oluşturur. Başlangıçta, iki katkılı üçgen potansiyelin iki boyutlu elektron gazı vardır, bu nedenle pHEMT'nin iki boyutlu elektron gazının konsantrasyonu yüksektir ve kare potansiyel iyi oluşumu nedeniyle, iki boyutlu elektron gazı üzerindeki kısıtlama etkisi daha açıktır. , böylece daha iyi doğrusallık, daha yüksek kazanç bant genişliği gibi GaAs'a dayalı pHEMT'nin performansı iyileştirilir.
Daha fazla bilgi için lütfen adresinden bize e-posta gönderin sales@ganwafer.com ve tech@ganwafer.com.
