發開新GaN積層構造,可低成本製造高性能、高頻之電晶體

 

刊登日期:2021/1/5
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日本AIR WATER公司發表開發了一項在SiC on Si基板上生成厚GaN層的新GaN積層構造,將可望應用做為製作低成本、高性能之高頻電晶體的基板材料構造。

AIR WATER在2012年以其獨家技術開發了做為GaN生成用基底、大口徑(最大直徑200mm)的SiC on Si基板,並於2020年4月成功地達到世界首度以SiC on Si基板之功率電晶體用GaN基板的實用化開發。此次則是延續之前的先行研究開發,成功地開發了新GaN積層構造。

新GaN積層構造使用了因低價格、大口徑而大量普及,施加強大外力也不容易讓塑性變形,以柴可斯基法(Czochralski Method)製成的Si基板。AIR WATER透過獨家成膜技術,在Si基板上讓高品質SiC薄膜成長,並在SiC薄膜上依序讓氮化物緩衝層、具厚度(最大6µm)的高電阻GaN層、電晶體層(AlGaN障壁層)在上面成長。

此構造不僅可以降低成本,並可控制因GaN層或SiC薄膜與Si基板的熱膨脹差異造成基板塑性變形的穩定性,減少生產良率降低的情形。此外,SiC薄膜生成了足夠厚度的高電阻GaN層,將可藉此實現能量損失較少的電晶體層。

採用此構造的GaN高頻電晶體由於高電阻GaN層在高溫狀態下(100~200℃)仍能維持與常溫時同樣的高電阻性(絕緣性能),因此即使電晶體產生發熱,能量損失也不會變大。此外,與高電阻浮區法(Floating Zone Method)的Si基板相比,電子移動度約改善了20%,高頻性能也因此提高。

資料來源:https://www.awi.co.jp/business/other/news/uploads/9b083f20ace6e46104c
                       95327592432fcf48334d4.pdf


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