CEA-Leti开发出与CMOS洁净室兼容的200 mm GaN-on-Si工艺

CEA-Leti已开发出一种与CMOS洁净室兼容的200 mm GaN/Si工艺技术，这项技术既能保持半导体材料的高性能，成本又低于现有的GaN/SiC技术。

目前用于电信或雷达的GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）技术采用的是小型GaN/SiC衬底，需要在专用洁净室中加工。

用于生长GaN层的高性能SiC衬底非常昂贵，而且只有相对较小的尺寸。而该研发项目在兼容CMOS的洁净室中相继开发了直径为200 mm和300 mm的GaN/Si晶圆，以降低衬底成本，并充分利用现有的高性能洁净室设施。

因此，在功率密度方面，CEA-Leti的GaN/Si技术在28 GHz的性能正逐步超越GaN/SiC技术。

CEA-Leti科学家兼论文“兼容CMOS且带有原位SiN栅极电介质和低温欧姆触点的6.6W/mm 200 mm AlN/GaN/Si MIS-HEMT”主要作者Erwan Morvan表示：“我们的目标是通过兼容CMOS的200 mm GaN/Si技术，在约30 GHz频率下达到目前最先进的GaN HEMT性能，并与GaN/SiC技术竞争。”

AlN/GaN MIS-HEMT的扫描透射电子显微镜横截面及栅脚放大图

Erwan Morvan还表示：“这项研究表明，兼容CMOS的200 mm硅基SiN/AlN/GaN MIS-HEMT技术在5G/6G基础设施、卫星通信、无人机探测雷达或地球观测等应用中大有可为。该技术在保持高功率密度、高效率、轻质、紧凑的同时，还能降低器件成本。”

此研究中开发的器件专为射频放大器和开关而设计，可用于30 GHz左右的这些应用。

虽然这项工艺技术的可靠性测试才刚刚开始，但CEA-Leti将持续在该领域进行研发工作，包括提高其MIS-HEMT晶体管的原始输出功率和效率，集成其改进的工艺模块以提高器件性能并将工作频率提高到100 GHz以上，以及在300mm硅晶片上实现GaN/Si芯片的三维集成。