Si-Delta Doped GaAs PHEMT Cấu trúc dị vật
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/. Ở đây chúng tôi lấy ví dụ về dị cấu trúc GaAs pHEMT pha tạp delta (bóng bán dẫn có độ linh động điện tử cao giả phù hợp), và các vật liệu lớp cụ thể của DpHEMT pha tạp delta với một lớp dừng được liệt kê như bảng dưới đây. PHEMT là một trong những thiết bị điện vi sóng và sóng milimet được sử dụng rộng rãi nhất. Trong cấu trúc vật liệu GaAs pHEMT pha tạp kép, đặc điểm bề mặt và chất lượng tăng trưởng của kênh InGaAs lớp căng là chìa khóa để xác định hiệu suất của vật liệu. Người ta thấy rằng pha tạp delta kép làm tăng hiệu quả nồng độ chất mang của pHEMT GaAs so với pha tạp delta đơn.
1. Cấu trúc dị cấu trúc pHEMT pha tạp chất Delta
1.1 Epitaxial pHEMT Structure on GaAs Substrate
GANW201028-PHEMT
| tên lớp |
|
Độ dày, um |
loại dẫn điện |
|
|
| lớp tiếp xúc | H17 | 0.080 | N | GaAs | 5,0 × 1018 |
| lớp dừng | H16 | - | - | Al0.9Ga0.1As | - |
| Lớp rào cản | H15 | - | - | Al0.22Ga0.78As | - |
| lớp đệm | H14 | - | - | GaAs | - |
| lớp delta | H13 | - | - | Si | - |
| lớp đệm | H12 | 0.0004 | - | GaAs | - |
| lớp đệm | H11 | - | - | Al0.23Ga0.77As | - |
| lớp đệm | H10 | - | - | GaAs | - |
| lớp kênh | H9 | - | - | In0,23Ga0,77A | |
| lớp đệm | H8 | - | - | GaAs | - |
| lớp đệm | H7 | - | - | Al0.23Ga0.77As | - |
| lớp đệm | H6 | - | - | GaAs | - |
| lớp delta | H5 | - | - | Si | 0,74 × 1012CM-2 |
| lớp đệm | H4 | 0.0004 | - | GaAs | - |
| Lớp rào cản | H3 | - | - | Al0.23Ga0.77As | - |
| cấu trúc đệm |
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
| Vật liệu lớp | Độ dày | Doping (Concentration) | Notes |
| N+ GaAs | — | Si doped,(6E18 cm-3) | |
| n-AlxGa1-xNhư | — | Si doped, (–) | X=0.24±0.005 |
| i-AlxGa1-xNhư | 7 | Undoped | X=0.24±0.005 |
| Delta- Si | — | Planar Si doped, (–) | |
| i-GaAs | — | Undoped | |
| i-AlxGa1-xNhư | — | Undoped | X=0.24±0.005 |
| i-GaAs | 1 | Undoped | |
| TrongyGa1-yNhư | — | Undoped | — |
| GaAs (buffer 2) | — | Undoped | |
| Superlattice | — | Undoped | X=0.24±0.005 |
| AlxGa1-xAs (3.2 nm)/ | |||
| GaAs (– nm), x 6 | |||
| GaAs (buffer 1) | 200 | Undoped | |
| (100) GaAs substrate | Undoped |
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
| Vật liệu lớp | Độ dày | Doping (Concentration) | Notes |
| N+ GaAs | — | Si doped, (–) | |
| n-AlxGa1-xNhư | — | Si doped, 1E18 cm-3 | X=0.22±0.005 |
| Delta- Si | — | Planar Si doped, (–) | |
| n-AlxGa1-xNhư | 4 | Si doped, (–) | X=0.24±0.005 |
| i-AlxGa1-xNhư | — | Undoped | X=0.24±0.005 |
| Delta- Si | — | Planar Si doped, (–) | |
| i-GaAs | 0.5 | Undoped | |
| i-AlxGa1-xNhư | — | Undoped | X=0.23±0.005 |
| i-GaAs | — | Undoped | |
| TrongyGa1-yNhư | 14 | Undoped | - |
| i-GaAs | — | Undoped | |
| i-AlxGa1-xNhư | — | Undoped | X=0.23±0.005 |
| Delta- Si | — | Planar Si doped, (–) | |
| i-GaAs | 0.5 | Undoped | |
| i-AlxGa1-xNhư | — | Undoped | X=0.23±0.005 |
| GaAs (buffer 2) | — | Undoped | |
| Superlattice | — | Undoped | X=0.23 |
| AlxGa1-xAs (– nm)/ | |||
| GaAs (– nm), x 6 | |||
| GaAs (buffer 1) | 150 | Undoped | |
| (100) GaAs substrate | Undoped |
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
Sự tồn tại của lớp AlGaAs sapcer cho phép ion hóa các tạp chất của chất cho, chất được ion hóa và các electron được tách biệt về mặt không gian. Sau đó, chất cho nằm ở phía bên của lớp rào cản, và các điện tử đi vào lớp kênh. Sự tồn tại của lớp đệm làm tăng khoảng cách giữa chất cho ion và điện tử, điều này không chỉ làm giảm sự tán xạ Coulomb giữa hai chất này, mà còn làm giảm sự tán xạ tạp chất ion của điện tử, và cải thiện độ linh động và vận tốc bão hòa của điện tử. . Tuy nhiên, với sự dày lên của lớp đệm, khó khăn của các điện tử đi vào lớp kênh sẽ tăng lên, và lớp đệm quá dày sẽ ảnh hưởng đến nồng độ của khí điện tử hai chiều, dẫn đến sự suy giảm hiệu suất của thiết bị pHEMT. .
Độ rộng vùng cấm của vật liệu indium gallium arsenide (InGaAs) hẹp hơn của vật liệu gallium arsenide (GaAs) và nhôm gallium arsenide (AlGaAs), do đó, dị liên kết được hình thành bằng cách kết hợp với vật liệu vùng cấm rộng có gián đoạn vùng dẫn lớn hơn, và giếng thế lượng tử rất nhạy cảm với hai chiều Hiệu ứng giam giữ của khí điện tử mạnh hơn, và có thể thu được nồng độ khí điện tử hai chiều cao hơn và độ linh động của hạt tải điện lớn hơn. So với vật liệu AlGaAs / GaAs, bảng dữ liệu GaAs pHEMT cho thấy rằng vật liệu InGaAs / GaAs có sự khác biệt lớn hơn về hằng số mạng và do đó mức độ không phù hợp cao hơn, có thể được giảm bớt bằng cách kiểm soát độ dày tăng trưởng của lớp kênh InGaAs.
4. Delta Doping of PHEMT Technology
Hiệu ứng bẫy bị suy yếu bởi công nghệ pha tạp phẳng, điện áp ngắt được kiểm soát tốt, điện áp đánh thủng của cổng được tăng lên và nồng độ hạt tải điện trong kênh được tăng lên. Theo quan điểm của những ưu điểm của công nghệ pha tạp phẳng, công nghệ pha tạp phẳng (tức là công nghệ pha tạp delta) cũng được sử dụng trong bóng bán dẫn GaAs pHEMT.
Đối với quy trình GaAs pHEMT, có hai loại pha tạp delta: pha tạp một mặt phẳng và pha tạp hai mặt phẳng. Sau khi lớp kênh và lớp đệm được tăng trưởng, chỉ có một vài lớp nguyên tử của silicon tạp chất cho được phát triển ở phần trên của lớp kênh, và sau đó lớp rào cản AlGaAs được phát triển trở lại. Phương pháp pha tạp này là phương pháp pha tạp một mặt phẳng; pha tạp hai mặt phẳng là trong pHEMT có hai dị liên kết, các lớp nguyên tử silic được phát triển trên cả tiếp giáp thuận và tiếp giáp nghịch ở cả hai phía của lớp kênh InGaAs để pha tạp.
Trong pHEMT pha tạp một mặt phẳng, chỉ có một dị liên kết pha tạp ở phần trên của kênh, và khí điện tử hai chiều tồn tại trong giếng thế tam giác được hình thành ở mặt phân cách của điểm nối. Cả hai dị thể trên và dưới của lớp kênh pHEMT pha tạp hai mặt phẳng đều được pha tạp, và hai giếng thế tam giác pha tạp tạo thành các giếng tiềm năng hình vuông do chiều rộng tương đối nhỏ của các giếng tiềm năng. Ban đầu, hai thế tam giác pha tạp có khí điện tử hai chiều, do đó nồng độ khí điện tử hai chiều của pHEMT cao, và do sự hình thành tốt thế vuông nên hiệu ứng hạn chế đối với khí điện tử hai chiều rõ ràng hơn. , do đó hiệu suất của pHEMT dựa trên GaAs được cải thiện, chẳng hạn như tuyến tính tốt hơn, băng thông khuếch đại cao hơn.
Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email sales@ganwafer.com và tech@ganwafer.com.
