Belçika araştırma ve yenilik merkezi Imec, mm dalga uygulamaları için 300mm Si üzerinde ilk fonksiyonel GaAs tabanlı heterojunction bipolar transistör (HBT) cihazları ve 200mm Si üzerinde CMOS uyumlu GaN tabanlı cihazları sundu.
Sonuçlar, 5G'nin ötesinde uygulamalar için RF ön uç modüllerini etkinleştirmek için CMOS uyumlu teknolojiler olarak hem III-V-on-Si hem de GaN-on-Si'nin potansiyelini göstermektedir.Geçen yılki IEDM konferansında (Aralık 2019, San Francisco) sunuldular ve IEEE CCNC'de (10-13 Ocak 2020, Las Vegas) Imec'ten Michael Peeters'ın geniş bant ötesinde tüketici iletişimi hakkında bir açılış sunumunda yer alacaklar.
Yeni nesil 5G ile kablosuz iletişimde, sıkışık 6GHz altı bantlardan mm dalga bantlarına (ve ötesine) doğru hareket eden daha yüksek çalışma frekanslarına doğru bir baskı var.Bu mm dalga bantlarının tanıtılması, genel 5G ağ altyapısı ve mobil cihazlar üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.Mobil hizmetler ve Sabit Kablosuz Erişim (FWA) için bu, antene ve antenden sinyal gönderen giderek daha karmaşık ön uç modüllere dönüşür.
Mm-dalga frekanslarında çalışabilmek için, RF ön uç modüllerinin yüksek hızı (10Gbps ve ötesinde veri hızlarını mümkün kılar) yüksek çıkış gücüyle birleştirmesi gerekecektir.Ek olarak, mobil telefonlarda uygulanmaları, form faktörü ve güç verimliliği konusunda yüksek talepler getirir.5G'nin ötesinde, bu gereksinimler, güç amplifikatörleri için küçük ve pahalı GaAs alt katmanları üzerinde yetiştirilen GaAs tabanlı HBT'ler arasında tipik olarak çeşitli farklı teknolojilere dayanan günümüzün en gelişmiş RF ön uç modülleriyle artık karşılanamaz.
Imec program direktörü Nadine Collaert, “Imec, 5G'nin ötesinde yeni nesil RF ön uç modüllerini etkinleştirmek için CMOS uyumlu III-V-on-Si teknolojisini araştırıyor” diyor.“Imec, maliyeti ve form faktörünü azaltmak ve yeni hibrit devre topolojilerini etkinleştirmek için ön uç bileşenlerin (güç amplifikatörleri ve anahtarlar gibi) diğer CMOS tabanlı devrelerle (kontrol devresi veya alıcı-verici teknolojisi gibi) birlikte entegrasyonunu araştırıyor. performans ve verimliliği ele almak.Imec iki farklı yol araştırıyor: (1) mm dalgasını ve 100 GHz üzerindeki frekansları hedefleyen Si üzerinde InP (gelecekteki 6G uygulamaları) ve (2) Si üzerinde GaN tabanlı cihazlar, (birinci aşamada) alt mm dalgasını hedef alıyor bantlar ve yüksek güç yoğunluklarına ihtiyaç duyan adresleme uygulamaları.Her iki yol için de umut verici performans özelliklerine sahip ilk işlevsel cihazları elde ettik ve çalışma frekanslarını daha da artırmanın yollarını belirledik.”
300mm Si üzerinde büyütülen fonksiyonel GaAs/InGaP HBT cihazları, InP tabanlı cihazların etkinleştirilmesine yönelik ilk adım olarak gösterilmiştir.Imec'in benzersiz III-V nano-sırt mühendisliği (NRE) işlemi kullanılarak 3x106cm-2'nin altında diş açma çıkık yoğunluğuna sahip hatasız bir cihaz yığını elde edildi.Cihazlar, gerinim gevşetilmiş tampon (SRB) katmanlarına sahip Si substratlar üzerinde üretilen GaAs ile referans cihazlardan önemli ölçüde daha iyi performans gösterir.Bir sonraki adımda, daha yüksek mobiliteye sahip InP tabanlı cihazlar (HBT ve HEMT) keşfedilecektir.
Yukarıdaki görüntü, 300 mm Si üzerinde hibrit III-V/CMOS entegrasyonu için NRE yaklaşımını göstermektedir: (a) nano-siper oluşumu;kusurlar dar hendek bölgesinde tutulur;(b) NRE kullanarak HBT yığını büyümesi ve (c) HBT cihaz entegrasyonu için farklı yerleşim seçenekleri.
Ayrıca, 200mm Si üzerindeki CMOS uyumlu GaN/AlGaN tabanlı cihazlar, üç farklı cihaz mimarisi - HEMT'ler, MOSFET'ler ve MISHEMT'ler karşılaştırılarak üretilmiştir.MISHEMT cihazlarının, yüksek frekanslı çalışma için cihaz ölçeklenebilirliği ve gürültü performansı açısından diğer cihaz türlerinden daha iyi performans gösterdiği gösterilmiştir.Rapor edilen GaN-on-SiC cihazlarıyla uyumlu olan 300nm kapı uzunlukları için 50/40 civarında fT/fmax tepe kesme frekansları elde edildi.Daha fazla geçit uzunluğu ölçeklendirmesinin yanı sıra, bir bariyer malzemesi olarak AlInN ile elde edilen ilk sonuçlar, performansı daha da iyileştirme ve dolayısıyla cihazın çalışma frekansını gerekli mm-dalga bantlarına yükseltme potansiyelini göstermektedir.
Gönderim zamanı: 23-03-21