ניו-טק מגזין | פברואר 2023

: ביצועי האותות הגדולים של 2 תמונה :2 תמונה « imec שפיתחה GaN-on-Si הטרנזיסטורים על בסיס .) EuMW 2021 (כפי שהוצג בכינוס IMEC קרדיט:

תרשים תהליך הייצור של טרנזיסטורים על בסיס גליום :1 תמונה « עם BEOL ) לתקשורת גלים מילימטריים בתהליך ייצור GaN ניטריד ( .) IEDM 2020 שלוש שכבות נחושת (כפי שהוצג בכינוס IMEC קרדיט:

ננומטר) הובילו ליצירת טרנזיסטור בעל , המקרב אותנו GHz 135 של fmax ערך צעד נוסף לעבר רכיבי תקשורת המתאימים לתקשורת גלים מילימטריים. מגבר הספק נדרש להוציא הספק גבוה ביעילות אנרגטית imec של GaN - on - Si גבוהה. פלטפורמת מציגה ביצועים מבטיחים. היא מגיעה 60% ) של PAE ליעילות הגברת הספק ( W / mm 2 ) של PSAT והספק מוצא רווי ( מיקרומטר 0.19 בטרנזיסטור עם אורך שער , שהוצגה גם 2 (תמונה GHz 6 ) בתדר LG ( .) European Microwave Week 2021 בכינוס קיצור נוסף של אורך השער הוביל לשיפור . GHz 28 בביצועים ולהגדלת התדר ל־ GaN - בשנים האחרונות, עשו טכנולוגיות ה־ כברת דרך ארוכה בזכות טכנולוגיה on - Si שבכלל פותחה במקור עבור ספקי כוח. הן הגיעו לרמת בשלות כזאת שכעת המשך השיפורבביצועי הטרנזיסטוריםתלוי בהבנה טובה יותר של המאפיינים הפיזיקליים מתמקדת במחקר של imec של פעולתם. הטכנולוגיה ופיתוח מודלים שיסייעו להבין טוב יותר את אופן פעולתה ובסופו של דבר יובילו לשיפור ביצועיה ואמינותה. המידע והידע מהמחקר לא ישמשו רק לפיתוח על בסיס גליום HEMT טרנזיסטורים מסוג ) ליישומי תקשורת סלולרית, GaN ניטריד ( הם יובילו לשיפור הטכנולוגיה באופן שיקדם גם תחומים אחרים, כמו ספקי כוח .) GaN על בסיס גליום ניטריד ( הדוגמה הבאה מתארת פעילות מחקר ובניית מודלים להבנה טובה יותר של אחת מאבני הבניין החיוניות למימוש : בידוד GaN - on - Si טרנזיסטור על בסיס הטרנזיסטורים.

לרכיבי תקשורת סלולרית במכשירים ניידים תלויה בכמה פריצות דרך טכנולוגיות שעדיין לא הושגו. כדי להגיע לתדרים גבוהים, צריך לצמצם עד כמה שאפשר את הטפיליות במבנה הטרנזיסטור. לדוגמה: על ידי הקטנת ההתנגדות במקור (למשל על ידי פיתוח טרנזיסטורים עם מקור־שפך גדול יותר) וצמצום הקיבול הטפילי בשער. כמו כן, התאמת הטרנזיסטור לתדרים גבוהים תדרוש את המשך מזעור אורך השער. fT / fmax המשך המזעור יאפשר להגיע ליחס גבוה יותר, שהוא מדד למהירות שאליה יכול להגיע הטרנזיסטור. בנוסף, יש להפוך את שכבת החציצה למתאימה ליישומי תקשורת אלחוטית, כדי להקטין את בליעת גלי הרדיו. GaN - on - תהליך הייצור של טרנזיסטורי לשימושי תקשורת גלי רדיו שפיתחה Si , מתחיל בגידול (בשיטת שיקוע כימי imec )] MOCVD של אדי חומר מתכתי־אורגני [ מבנה אפיטקסיאלי על גבי פרוסות סיליקון מ"מ. המבנה האפיטקסיאלי 200 בקוטר מורכב משכבת חציצה קניינית העשויה , שכבה מרווחת מ־ GaN , ערוץ GaN / AlGaN . בשלב הבא, AlGaN ושכבת מחסום מ־ AIN על HEMT מושתלים טרנזיסטורים מסוג ) עם שער שטוקי GaN בסיס גליום ניטריד ( במבנה נחושת תלת־שכבתי TiN ממתכת . BEOL (בטמפרטורה נמוכה) בטכנולוגיית בחרו בפלטפורמה הזאת imec חוקרי על בסיס HEMT ליצירת טרנזיסטורים מסוג ) מכיוון שהיא מתאימה GaN גליום ניטריד ( לתהליכי ייצור קיימים, כפי שהוצג בכינוס . שיפורים במבנה שער המתכת, IDEM 2020 110 התנגדות המגע ומזעור אורך השער (ל־

בידוד טרנזיסטורים באמצעות השתלת יונים על HEMT בהשתלת טרנזיסטורים מסוג ), יש צורך לבודד GaN בסיס גליום ניטריד ( אותם זה מזה ולצמצם ככל האפשר את מספר נתיבי הזליגה בין טרנזיסטורים סמוכים. הבידוד מצמצם הפסדי הספק ומגדיל את ערך הפריצה החשמלית של השבב כולו. השתלת היונים כבר הוכחה כשיטה יעילה יותר מגישות אחרות (כמו איכול תבליט) מכיוון שהיא מצמצמת את HEMT הזליגה בין הטרנזיסטורים מסוג ) ומגדילה GaN על בסיס גליום ניטריד ( את מתח הפריצה של האזורים המבודדים. השיטה פותחה במקור עבור ספקי כוח על ) וממשיכה לשמש GaN בסיס גליום ניטריד ( בהם גם היום. השתלת היונים יוצרת פגמים במבנה ) והאזורים GaN ההטרו של הגליום ניטריד ( האלה כולאים את נושאי המטען. מבחינה פיזיקלית, הפגמים לוכדים את אנרגיית פרמי ומרחיקים אותה מהאזור המוליך (או מהערכיות) של הגליום ניטריד. לכן, השתלת יונים (כמו יוני ניטריד) באזור שמקיף את הטרנזיסטור יקטין את מספר המוליכים החופשיים וייצור אזור מבודד חשמלית. בניסויים שערכו, הבחינו החוקרים כי הפגמים בחומר, שנגרמו בשל השתלת היונים, נעלמו לאחר ליבון ) והבידוד 600° C בטמפרטורות גבוהות (מעל נפגע. תהליך ייצור הטרנזיסטורים מסוג imec שפיתחה GaN - on - Si על בסיס HEMT לא משתמש בטמפרטורות גבוהות ושומר כבר הדגימה שיטה Imec על איכות הבידוד.

53 l New-Tech Magazine