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La première démonstration de la fabrication de transistors de puissance en onde millimétrique de type HEMT AlGaN/GaN sur substrat silicium (110)

La première démonstration de la fabrication de transistors de puissance en onde millimétrique de type HEMT AlGaN/GaN sur substrat silicium (110) hautement résistif a été réalisée à l’IEMN en collaboration avec le CRHEA [A. SOLTANI et al., IEEE Electron Device Letters, publié en ligne le 7mars 2013].

Usuellement, ces hétérostructures sont obtenus par épitaxie par jet moléculaire sur substrat silicium orienté (111). Cependant la croissance des phases wurtzite AlN/GaN semble plus favorable sur silicium orienté (110) et permet d’obtenir des couches libres de craquelures et une qualité matériau améliorée.

L’épitaxie présente d’excellentes caractéristiques de transport électronique avec une résistance carrée de 245 W/ÿ, une mobilité de 2045 cm2/V.s et une densité de porteurs dans le puits de 1.21´1013 cm-2. Des transistors ayant une longueur de grille de 60nm et un recess de grille de 10nm ont démontré les potentialités de ces structures pour un fonctionnement en bande Ka avec une densité de puissance hyperfréquence de 3.3W/mm associée à un rendement en puissance ajouté de 20.1% et un gain en puissance de 10.6dB à 40GHz. Ces transistors présentent un courant drain-source de 1.55A/mm et une transconductance maximale de 476mS/mm.

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Fig.1: Structure of the AlGaN/GaN HEMT on (110) oriented silicon substrate.

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Fig.2: SEM picture of the T-shaped 60 nm gate length fabricated with the nitride-gate technology

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http://www.semiconductor-today.com/news_items/2013/MAR/IEMN_210313.html

Author(s): Soltani, A.
Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie, Centre National de Recherche Scientifique (IEMN/CNRS), Villeneuve d’Ascq, France
Gerbedoen, J.-C.; Cordier, Y.; Ducatteau, D.; Rousseau, M.; Chmielowska, M.; Ramdani, M.; De Jaeger, J.-C.