近年來(lái)，對(duì) GaN 功率和 RF 器件的各種應(yīng)用越來(lái)越多廣泛，GaN 基產(chǎn)品的需求不斷增長(zhǎng)，總部位于新加坡的 IGSS GaN Pte Ltd（IGaN）指出其公司積極開發(fā)硅 / 碳化硅基氮化鎵外延片（GaN-on-Si / SiC）和專有的 8 英寸（200 毫米）GaN 制造技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，產(chǎn)品用于功率，RF 和傳感器應(yīng)用。

當(dāng)前，GaN 的材料的寬帶隙可提供出色的擊穿電場(chǎng)和高漂移速度，適合制造高功率和高頻器件，可應(yīng)用于軍事，國(guó)防，航空航天和下一代電信（尤其是 5G 網(wǎng)絡(luò)）等領(lǐng)域。在應(yīng)用方面，III 族氮化物材料（例如 GaN）通常在襯底上異質(zhì)外延生長(zhǎng)。在各種襯底材料中，硅由于有較低的襯底成本和對(duì)襯底尺寸的靈活可擴(kuò)展性，被廣泛地選擇用于包括 III 族氮化物材料的外延疊層的生長(zhǎng)。III 型氮化物材料與硅襯底之間的材料特性差異（例如熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)）可能會(huì)給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)技術(shù)挑戰(zhàn)（即裂紋，缺陷，晶圓彎曲和晶體質(zhì)量）。

但是，盡管 GaN-on-Si 射頻電子器件顯示出巨大的前景，但仍有一些問(wèn)題需要解決。比如，在 III 型氮化物 / 硅界面處形成了一個(gè)寄生通道，這會(huì)導(dǎo)致寄生損耗，嚴(yán)重降低設(shè)備的輸出功率，功率增益和效率，尤其是當(dāng)它們?cè)诟哳l下工作時(shí)。在 RF 應(yīng)用中，GaN-on-Si 高電子遷移率晶體管（HEMT）的關(guān)鍵要求是減少 AlN / Si 界面的傳導(dǎo)損耗。在反應(yīng)器中摻雜 Al 和 Ga，而使 AlN / Si 界面變得導(dǎo)電，因此反應(yīng)器的預(yù)處理和硅襯底上第一層 AlN 層的生長(zhǎng)條件對(duì)于抑制傳導(dǎo)損耗至關(guān)重要。

IGaN 公司聲稱其技術(shù)具有實(shí)現(xiàn)極低傳導(dǎo)損耗的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，符合用于射頻應(yīng)用的 GaN-on-Si HEMT 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。最近 IGaN 公司制備的 GaN-on-Si HEMT 晶圓在 10GHz 的工作頻率下，可實(shí)現(xiàn)室溫時(shí)的傳導(dǎo)損耗為 0.15dB，高溫下的傳導(dǎo)損耗為 0.23dB，顯示了 10GHz 的工作頻率下，在室溫和高溫下的傳導(dǎo)損耗測(cè)量值。低傳導(dǎo)損耗是實(shí)現(xiàn)低 RF 損耗的關(guān)鍵因素，這對(duì)于 RF 設(shè)備至關(guān)重要。

除了傳導(dǎo)損耗測(cè)試外，IGaN 還實(shí)施了一種在 fab 加工前篩選出性能較差的 GaN 外延片的快速方法，該方法可以節(jié)省客戶昂貴的報(bào)廢成本，并有助于避免在外延片襯底具有高傳導(dǎo)損耗的情況下對(duì)下游加工的晶圓和封裝器件造成潛在的浪費(fèi)。IGaN 公司指出，早期發(fā)現(xiàn)高傳導(dǎo)損耗的外延片對(duì)于 RF-GaN 器件的大規(guī)模生產(chǎn)至關(guān)重要。

審核編輯 黃昊宇