研发报告详细内容

SweGaN 开发无缓冲 GaN-on-SiC HEMT

     

 

SweGaN公司与查尔默斯理工大学(Chalmers University of Technology)联合研究高频HEMT,有望为电信、航天和军事市场带来商业利益。

 

 

SweGaN AB是一家定制GaN-on-SiC外延片制造商,拥有制造射频和功率器件需要的独特外延生长技术,它宣布了基于SweGaN QuanFINE材料的GaN高频器件的新基准。该公司的量子精细(QuanFINE)材料技术有望为整个GaN射频价值链带来商业利益,包括电信、航天和军事市场。

在与查尔莫斯理工大学微技术和纳米科学系的一项新的联合研究中,在瑞典哥德堡,SweGaN基于GaN HEMT技术探索了量子精细外延晶圆性能。

SweGaN与查尔莫斯理工大学的科学家合作,完成了一项新的基准测试,将传统的厚度1.8微米的掺铁GaN缓冲外延结构与SweGaN的“无缓冲”量子精细GaN HEMT异质结构(用于微波应用)进行了比较。研究表明,采用总厚度250nm的GaN层的新方法不会影响材料质量和器件性能。此外,器件结果表明,从长远来看,“无缓冲”量子精细材料在器件水平上优于传统材料。

对于SweGaN的客户和制造商来说,新的“无缓冲”概念带来的最终好处包括更低的陷波、更好的载流子限制和更低的热阻,这可能导致GaN高频器件具有更高的功率效率和更好的可靠性。

查尔默斯理工大学的研究教授尼古拉斯•罗斯曼(Niklas Rorsman)表示:“新的量子精细概念具有许多有趣的特性,对高频电子和电力电子都非常有吸引力。作为一个例子,纯AlN背势垒的可能性将有利于良好的电子约束和热阻。我们很高兴能参与GaN HEMT技术的发展。”

SweGaN AB的首席技术官Jr Tai Chen说:“目前,用于Ka波段应用的GaN-on-SiC外延片要么还不成熟,要么面临严重的权衡取舍。我们的QuanFINE外延片是一个非常可行的解决方案,可以解决客户在高频器件中遇到的短沟道效应问题。”

QuanFINE 外延片的四个主要目标群体包括:世界领先的代工厂、IDM、无晶圆厂公司和欧洲、亚洲和美国的最终用户。

SweGaN认为,量子精细概念的优点是在AlGaN势垒层和低TBR AlN成核层之间形成一层薄的非掺杂GaN沟道层,该沟道层充当三明治状的双异质结构,提供了足够的二维电子气(2DEG)限制,与传统的Fe和C掺杂外延结构相比,陷阱效应要低得多。此外,与传统的AlGaN背势垒外延结构相比,GaN沟道厚度的进一步减小,将为小栅长器件(Lg<150nm)开辟一条新的途径。

对碳杂质和GaN层厚度的进一步研究,有望进一步完善无缓冲区的量子精细概念。

 

联合研究的关键结论

-物理模拟(TCAD)表明,量子精细对改善电子约束非常有利。

-脉冲IV测量显示了使用QuanFINE概念的独特优势,与传统的厚铁掺杂缓冲相比,显示出较低的缓冲诱导色散。

-大信号测量表明,QuanFINE概念能够提供极具竞争力的输出功率水平和效率,对产品公司和最终用户极为有利。

研究合作的结果发表在IEEE Electron Device Letters (Early Access)上,题目是 'Microwave Performance of ‘Buffer-Free' GaN-on-SiC High Electron Mobility Transistors'。


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