eng
Выпуск #3/2014
П.Мальцев, Ю.Федоров, Р.Галиев, С.Михайлович, Д.Гнатюк
Нитридные приборы миллиметрового диапазона
Нитридные приборы миллиметрового диапазона
Просмотры: 5991
Анализ современного состояния и основных направлений развития технологии создания миллиметровых СВЧ-приборов на широкозонных гетероструктурах (Al,Ga,In)N/GaN показывает, что достигнутый в ИСВЧПЭ РАН технологический уровень находится в хорошем соответствии с общемировыми тенденциями и достижениями. Это создает предпосылки для создания и освоения российского промышленного производства комплектов монолитных интегральных схем для приемопередающих систем Ка-, V- и W-диапазонов частот, превосходящих по своим параметрам СВЧ-приборы на арсенидных гетероструктурах.
Теги: microwave device monolithic integrated circuit wide-band heterostructure монолитная интегральная схема свч-прибор широкозонная гетероструктура
Создание радиационностойкой элементной базы для обеспечения работоспособности твердотельных электронных систем в экстремальных условиях околоземного пространства, зоны воздействия ионизирующих излучений или при поражающем действии ядерного взрыва, то есть в специальной аппаратуре для военных и гражданских применений, является чрезвычайно актуальной задачей. Если потенциал развития приборов на основе арсенидных гетероструктур уже практически полностью исчерпан, то возможности HEMT (High Electron Mobility Transistor – транзисторы с высокой подвижностью электронов) на основе широкозонных гетероструктур AlGaN/GaN убедительно продемонстрированы в последние годы при создании усилителей мощности (УМ) L-, S-, C- и X-диапазонов [1].
Повышение выходной мощности УМ в низкочастотных L- и S-диапазонах в основном связано с увеличением пробивных напряжений (Uпр) затворов транзисторов при введении одного или нескольких дополнительных "field-plated" электродов, которые расположены в пространстве между затвором и стоком транзисторов через слои изолятора и способствуют уменьшению пиковых напряженностей поля между затвором и стоком [2, 3]. Так, еще в 2006 году при использовании НЕМТ на подложках SiC с одним "field-plated" электродом была получена насыщенная выходная мощность гибридного УМ до 371 Вт на частоте 2,14 ГГц в непрерывном режиме с КПД 24% при пробивных напряжениях затворов около 200 В [4]. Дальнейшее развитие УМ в данных диапазонах в части повышения их эффективности и снижения стоимости было связано с использованием ключевых режимов работы транзисторов, для чего потребовалось дальнейшее повышение импульсных пробивных напряжений сток-затвор в закрытом состоянии и переход к кремниевым подложкам (уже получены Uпр=1590 В [5] и даже более 2000 В [6] при удалении подложки Si). Достигнутые результаты позволили создать конкурентоспособные ключевые транзисторы на нитридных гетероструктурах для силовой электроники [7], массовый выпуск которых планируется начать в ближайшие годы [8]. Кроме того, уже освоено производство высокоэффективных ключевых УМ диапазона частот до 2,5 ГГц (RFMD [9]) с КПД до 70% при выходной мощности до 25 Вт. К сожалению, данная технология применима только в низкочастотных диапазонах, поскольку "field-plated" электроды многократно увеличивают емкости затворов Cgs и Сgd, что резко снижает частотные параметры транзисторов (в лучшем случае fT=10-20 ГГц, а fMAX=40-50 ГГц [10]). По этой причине, в частности, МИС УМ C- и Х-диапазонов частот имеют более скромные параметры: получены выходные мощности 40 Вт (60% PAE) и 58 Вт (38% PAE), соответственно [11, 12].
В последние годы приборы на нитридных гетероструктурах получили новый мощный импульс для применения в более высокочастотных Кa-, V- и W-диапазонах в связи с развитием сверхширокополосных телекоммуникационных систем нового поколения, высокоточных систем вооружений, систем межспутниковой связи, автомобильных радаров, антитеррористических систем и др. Это стимулировало широкий фронт исследовательских работ по освоению миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов на нитридных приборах во всех технологически развитых странах мира [13, 14].
Развитие технологии нитридных приборов мм-диапазона за рубежом
Общая идеология развития нитридных приборов для мм-диапазона за рубежом показана на рис.1.
Совершенствование нитридных гетероструктур для повышения рабочих частот приборов в основном заключалось в уменьшении толщины верхнего барьерного слоя tB с целью сохранения величины аспектного отношения LG/tB>10÷15 [15] для предотвращения развития короткоканальных эффектов при уменьшении длины затвора LG. Поддержание величины LG/tB на как можно более высоком уровне крайне важно и для сохранения высоких пробивных напряжений, которые, как оказалось [15], определяются не толщиной гетероструктуры, а аспектным соотношением. Осознание данного факта, который был установлен эмпирически на основе обработки экспериментальных результатов многочисленных работ, привело к разработке новых типов более тонких и эффективных широкозонных гетероструктур: от AlGaN/AlN/GaN (tB до 7 нм) к AlN/GaN (tB до 3,5 нм) [16] и InAlN/(AlN)/GaN (tB до 4,7 нм), потенциально обладающих наиболее высокими параметрами двумерного электронного газа [17, 18]. Проблемы создания таких гетероструктур и полученные результаты отражены в многочисленных публикациях, частично упомянутых в обзорах [13, 14]. Важно отметить, что для сохранения высокой концентрации электронов двумерного газа при уменьшении tB пришлось увеличить содержание Al в барьерном слое до следующих величин: 60% в AlGaN/AlN/GaN, 100% в AlN/GaN и 83% в InGaN/(AlN)/GaN.
Высокое содержание Al в барьерном слое первоначально вызвало серьезные проблемы с изготовлением омических контактов [19], для решения которых были предложены обращенные "N-face" гетероструктуры [20], активно развиваемые Калифорнийским университетом. На последних было получено сопротивление вжигаемых омических контактов до 0,1 Ом∙мм [21]. Однако и для обычных "Ga-face" гетероструктур AlGaN/GaN также было найдено решение [22]: частичное вытравливание барьерного слоя AlN в плазме BCl3 для улучшения омического сопротивления вжигаемых контактов до 0,59 Ом∙мм, что характерно для традиционных "толстых" НЕМТ-гетероструктур, содержащих 27-31% Al в барьерном слое. В дальнейшем развитие этой идеи привело к созданию невжигаемых омических контактов для всех типов гетероструктур. Эта технология заключается в полном вытравливании Al-содержащего барьерного слоя до канала GaN для "Ga-face" гетероструктур или верхнего нелегированного GaN до барьера AlGaN для "N-face" гетероструктур, с последующим выращиванием через маску SiO2 сильно легированнного контактного слоя n+GaN с концентрацией кремния (6-8)∙1020 см-3. Затем выполняются "взрывное" удаление SiO2 в растворе HF в ультразвуковой ванне и напыление металла омических контактов составов Cr/Pt/Au [23] или Ti/Pt/Au [24], оказавшихся наиболее стабильными для всех типов гетероструктур при температурах до 400-450°С. Полученные результаты для различных гетероструктур суммированы в презентации университета Notre Dame [25]. Были получены сопротивления невжигаемых омических контактов 0,27 Ом∙мм для "Ga-face" HEMT [25] и до 0,09 Ом∙мм для "N-face" HEMT [26]. Следует подчеркнуть, что разработка технологии невжигаемых омических контактов создала условия для изготовления НЕМТ по самосовмещенной технологии, минимизирующей сопротивление канала транзистора. Так, в работе [27], являющейся квинтэссенцией всех перечисленных выше технологических достижений, получено рекордно малое сопротивление транзистора в открытом состоянии 0,29 Ом∙мм, сопротивление омических контактов 0,025 Ом∙мм, крутизна характеристики Gm=1105 мСм/мм, начальный ток Idss0=2,77 А/мм, частота отсечки тока fT=155 ГГц.
В последние годы совершенствовалась технология пассивации нитридных приборов с целью устранения ловушек на гетерограницах, в частности пассивация "in-situ" в камере роста стала уже промышленной технологией при производстве гетероструктур.
В результате технологического прорыва последних лет зарубежными исследователями достигнуты частотные параметры нитридных HEMT, близкие к рекордным параметрам арсенидных рНЕМТ и мНЕМТ на подложках GaAs и InP. Так, в 2008 году была получена величина fT=190 ГГц [28], затем в 2010 году при длине затвора LG=40 нм получены значения fT=220 ГГц и fMAX=400 ГГц [29], которые были перекрыты значением fT=343 ГГц [30] уже в 2011 году.
Нитридные наногетероструктуры явились основой для разработки и создания высокоэффективных радиационностойких МИС УМ Ка-диапазона, в 10-15 раз превосходящих МИС на основе рНЕМТ GaAs по массогабаритным параметрам (UMS, 2012 год). Разрабатываются также приемо-передающие модули АФАР для радиолокаторов диапазона 94 ГГц (QuinStar Technology совместно с HRL) с выходной мощностью до 5 Вт и удельной выходной мощностью более 2 Вт/мм.
Ведущими зарубежными производителями (Northrop Grumman, Cree, TriQuint, Fujitsu и др.) высокими темпами совершенствуется технология и осваивается выпуск широкой номенклатуры МИС на нитридных гетероструктурах с рабочими частотами до 100 ГГц и выше, причем не только УМ. Например, разработана МИС малошумящего усилителя диапазона 75-82 ГГц с Кш=3,8 дБ на частоте 80 ГГц при Кр>20 дБ [31], что превосходит параметры лучших МИС на GaAs и InP.
Освоение промышленного производства нитридных гетероструктур на кремниевых подложках диаметром до 8" (NITRONEX Corp, США [32]), создало условия для массового производства дешевых МИС, которые могут полностью вытеснить ВЧ- и СВЧ-приборы на традиционных арсенидных гетероструктурах и кремнии.
Разработки нитридных приборов мм-диапазона в ИСВЧПЭ РАН
На основании анализа современного состояния зарубежных разработок в области широкозонных наногетероструктур AlGaN/AlN/GaN в СВЧ- и КВЧ-диапазонах и опыта работ ИСВЧПЭ РАН с гетероструктурами AlGaN/GaN, полученном в ходе выполнения ряда НИР и НИОКР, был сделан вывод о возможности и необходимости переноса акцента исследований на создание технологии проектирования и изготовления широкой номенклатуры радиационностойких МИС для приемопередающих модулей мм-диапазона на базе широкозонных НЕМТ гетероструктур отечественных производителей ("Элма-Малахит", "Светлана-Рост", НИЦ "Курчатовский институт"). Имеющиеся разработки и направления исследований ИСВЧПЭ в целом показаны на рис.2. В данной статье мы не будем рассказывать о них подробно, рассмотрим только основные проблемы, способы их решения и достигнутые результаты.
Совершенствование гетероструктур
В течение 3-4 лет нами было исследовано большое число нитридных гетероструктур AlGaN/GaN с толщинами барьера AlGaN от 28 до 33 нм (1-го типа), а также специально выращенных гетероструктур AlGaN/AlN/GaN с толщинами барьерного слоя от 28 до 7 нм (2-го типа) на подложках из сапфира и SiC (см. таблицу). Результатом исследований стало определение критериев выбора оптимальных параметров гетероструктур для различных частотных диапазонов.
В частности, установлено, что для Ка-диапазона частот оптимальными являются гетероструктуры 2-го типа с tb=15 нм, из которых на сегодняшний день наилучшими параметрами обладает V-1400 ("Элма-Малахит") на подложке SiC, обеспечивающая создание транзисторов с начальным током до 1,1 А/мм при максимальной крутизне до 380 мА/мм и напряжении отсечки -4 В. При этом полевые транзисторы с LG=180 нм (LG/tB=12) имеют fT/fMAX=62/130 ГГц при отсутствии короткоканальных эффектов, что оптимально для УМ Ка-диапазона. В то же время транзисторы с LG=100 нм (LG/tB=8) на этой же гетроструктуре имеют более высокие частоты fT/fMAX=77/161 ГГц, то есть могут быть использованы в более высокочастотных V- и E-диапазонах, но из-за короткоканальных эффектов не являются оптимальными для этих частот.
Потенциально более высокочастотные гетероструктуры с меньшими толщинами tb=13 нм и 11 нм производства "Светлана-Рост" пока имеют значительно меньшие начальные токи транзисторов (500 мА/мм и 300 мА/мм соответственно). Более успешными оказались работы по созданию тонких гетероструктур AlGaN/AlN/GaN (11 нм) и AlN/GaN (3,5 нм) на подложках из сапфира, выполняемые совместно с НИЦ "Курчатовский институт". Впервые в России получены транзисторы с начальными токами более 1 А/мм на гетероструктурах AlN/GaN/сапфир, создающие перспективы освоения W-диапазона частот.
Начаты работы по созданию СВЧ-приборов на базе нитридных гетероструктур на кремниевых подложках ("Элма-Малахит"), что открывает пути к их удешевлению и массовому выпуску.
Технологические достижения и разработки
Главным результатом является создание воспроизводимой технологии разработки и изготовления транзисторов и МИС на нитридных гетероструктурах с заданными параметрами в диапазоне от постоянного тока до 40 ГГц. Ведутся работы по освоению диапазонов частот 56-64 ГГц и 92-96 ГГц, а также повышению выходной мощности УМ в Ка-диапазоне. Это потребовало решения следующих технологических проблем:
•разработки технологии пассивации гетероструктур непосредственно в ростовой камере "in-situ" для устранения "lagg"-эффектов и повышения концентрации двумерного электронного газа;
•совершенствования технологии изготовления омических контактов (в пределе – создание "невжигаемых" контактов), включающей операции плазмохимического вытравливания барьерного слоя AlGaN или AlN c последующим эпитаксиальным доращиванием контактного слоя n+GaN через маску SiO2.
Решение данных задач особенно актуально для тонких гетероструктур с повышенной мольной долей Al в барьерном слое для W-диапазона частот и выше. Работы ведутся совместно с НИЦ "Курчатовский институт". Впервые в России получены сопротивления невжигаемых омических контактов до 0,11 Ом/мм на гетероструктурах, приведенных в таблице, что соответствует лучшим мировым образцам. Данные результаты были представлены на 9-й Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия – структуры и приборы" в 2013 году.
Следующий комплекс технологических проблем связан с переходом от копланарной топологии к микрополосковой, предполагающей наличие "заземляющей плоскости", на которую должны быть выведены истоки транзисторов и "земли" элементов МИС через металлизированные отверстия. Следует отметить, что это является ключевым условием для создания квадратурных смесителей и генераторов, управляемых напряжением, для приемо-передающих модулей мм-диапазона на нитридных гетероструктурах, а также повышения выходной мощности МИС УМ. По аналогии с арсенидной технологией, данная задача решалась за рубежом путем "сверления" сквозных отверстий с обратной стороны утоненной подложки (рис.3а), что имеет следующие серьезные недостатки:
•невозможность "сверления" отверстий в подложках из сапфира, низкая скорость плазмо-химического травления подложек из SiC (не более 1 мкм/мин), еще более низкая скорость травления буферного слоя AlGaN/GaN;
•необходимость прецизионного однородного утонения подложек для обеспечения требуемых СВЧ-параметров микрополосков и однородного вытравления отверстий, что отрицательно сказывается на производительности технологических процессов и выходе годных МИС с пластины.
Частично решение данных проблем может быть облегчено при переходе к гетероструктурам на кремниевых подложках, создавая дополнительный стимул к освоению их производства. Однако мы считаем, что более перспективным решением явлется создание "заземляющей плоскости" над лицевой поверхностью пластины с уже изготовленными активными и пассивными СВЧ-элементами с помощью, например, нанесения полиимидного покрытия (рис.3b). Такое решение очень хорошо согласуется с разработанной в НПП "Радуга" технологией поверхностного монтажа кристаллов при сборке СВЧ модулей (рис.3c,d) и позволит облегчить и удешевить промышленное производство малогабаритных многофункциональных СВЧ-модулей для приемопередающих систем мм-диапазона на нитридных гетероструктурах.
Разработка комплектов МИС
Созданная технология являлась основой для разработки комплектов МИС на нитридных гетероструктурах для приемопередающих СВЧ-устройств взамен традиционно используемых МИС на арсенидных гетероструктурах. Состояние работ в ИСВЧПЭ РАН в данной области проиллюстрировано на рис.2, где показаны уже законченные (сплошные линии) или находящиеся в различных стадиях разработки (пунктирные линии) МИС. Подробное описание их параметров выходит за рамки данной статьи. Однако, некоторые выводы могут быть сделаны из рис.4, где показаны шумовые и усилительные параметры некоторых МИС на арсенидных и нитридных гетероструктурах в диапазоне частот до 40 ГГц, разработанных в ИСВЧПЭ РАН, а также за рубежом. Как видно, МИС МШУ на нитридных гетероструктурах вполне конкурентны с МИС на основе рНЕМТ на GaAs. Некоторый проигрыш по шумовым параметрам, мы считаем, является следствием еще имеющегося несовершенства гетероструктур и технологии изготовления нитридных МИС. Отметим, что здесь приведены параметры нитридных МИС, изготовленных по копланарной технологии на гетроструктурах с толщиной барьера более 18 нм. Расчеты показывают, что дальнейшее снижение Кш транзисторов и МИС на нитридных гетероструктурах в мм-диапазоне возможно при использовании более тонких барьерных слоев в совокупности с технологией "невжигаемых" омических контактов и пассивации "in-situ". Приборы с использованием новых технологических решений в настоящее время находятся в стадии изготовления.
В качестве иллюстрации к уровню технологических достижений ИСВЧПЭ РАН в освоении мм-диапазона на нитридных гетероструктурах можно привести СВЧ-параметры разработанных впервые в России МИС УМ диапазона частот 85-95 ГГц. Измерения произведены на оборудовании НПП "Исток". Следует отметить хорошее "попадание" в заданный диапазон частот, что свидетельствует о соответствующем уровне проектирования МИС. В настоящее время продолжаются работы в данном направлении на более тонких гетероструктурах производства НИЦ "Курчатовский институт" [33].
Перспективы
Результаты исследований по созданию технологии проектирования и изготовления МИС мм-диапазона на нитридных гетероструктурах в ИСВЧПЭ РАН показывают возможность создания в России комплектов МИС для приемопередающих систем, превосходящих по своим параметрам соответствующие приборы на арсенидных гетероструктурах, что соответствует мировому уровню развития данного направления. Для успешного промышленного освоения и массового производства МИС для приемопередающих модулей различных диапазонов частот необходимо решать данную задачу в едином комплексе: гетероструктуры – технология изготовления МИС – технология сборки СВЧ-модулей. Только при таком подходе можно ожидать быстрого налаживания массового производства дешевых радиационностойких приемопередающих модулей различного назначения, так необходимых нашей стране.
Работа выполнена в рамках государственного контракта № 14.427.12.0001 от 30 сентября 2013 года по заказу Минобрнауки России.
Литература
1.Gallium Nitride (GaN) Microwave Transistor Technology For Radar Applications. – Aethercomm, 2010.
2.Huili Xing, Dora Y., Chini A., Heikman S., Keller S., Mishra U.K. High Breakdown Voltage AlGaN–GaN HEMTs Achieved by Multiple Field Plates. – IEEE Electron Device Letters, April 2004, vol.25, no.4, p.161-163.
3.Suh C.S., Dora Y., Fichtenbaum N., McCarthy L., Keller S., Mishra U.K. High-Breakdown Enhancement-Mode AlGaN/GaN HEMTs with Integrated Slant Field-Plate. – Overview, International Electron Devices Meeting, vol.1, iss.c, p.1-3, IEEE 2006.
4.Nanishi Y., Miyamoto H., Suzuki A., Okumura H., Shibata N. Development of AlGaN/GaN High Power and High Frequency HFETs under NEDO's Japanese National Project. – CS MANTECH Conference, p.45-48, 2006, Vancouver, Canada.
5.Lee J.-G., Park B.-R., Lee H.-J., Lee M., An H., Seo K.-S., Cha H.-Y. – High Breakdown Voltage (1590 V) AlGaN/GaN-on-Si HFETs with Optimized Dual Field Plates. – CS MANTECH Conference, April 23-26, 2012, Boston, Massachusetts, USA.
6.Srivastava P., Cheng K., Das J., Van Hove M. et al.
2 kV Breakdown Voltage GaN–on-Si DHFETs with Sub-micron Thin AlGaN Buffer. – CS MANTECH Conference, April 23–26, 2012, Boston, Massachusetts, USA.
7.Гольцова М. Moщные GaN-транзисторы –
истинно революционная технология. – Электроника-НТБ, 2012, №4, с.86-100.
8.GaN technologies for power electronic applications: Industry and market status & forecasts. – 2012 edition, YOLE Development, http://www.yole.fr.
9.High-Power GaN Power ICs. – RF Micro Devices, http://rfmd.com.
10.Xu H., Sanabria C., Chini A., Wei Y., Heikman S., Keller S., Mishra U.K., York R.A. Characterization of two Field-Plated GaN HEMT Structures. – Доклад Electrical and Computer Engineering University of California at Santa Barbara, 2010.
11.Milligan J.W., Sheppard S., Pribble W., Ward A., Wood S. SiC and GaN Wide Bandgap Technology Commercial Status. – CS MANTECH Conference, April 14–17, 2008, Chicago, Illinois, USA.
12.Piotrowicz S., Morvani I.E., Aubryi R. et al. State of the Art 58W, 38% PAE X-Band AlGaN/GaN HEMTs microstrip MMIC Amplifiers – In proceeding of: Compound Semiconductor Integrated Circuits Symposium, 2008, CSIC '08, IEEE.
13.Федоров Ю.В. Анализ развития широкозонных гетероструктур (Al,Ga,In)N и приборов на их основе для миллиметрового диапазона длин волн. – Электроника-НТБ, 2011, №2, с.92-108.
14.Майская В. Освоение терагерцовой щели – полупроводниковые приборы вторгаются в субмиллиметровый диапазон. – Электроника: НТБ, 2011, №8, с.74–87.
15.Jessen G.H. et al. Short-Channel Effect Limitations on High Frequency Operation of AlGaN/GaN HEMTs for T-Gate Devices. – IEEE Transactions on Electron Devices, Oct. 2007, vol.54, No 10, p.2589–2597.
16.Smorchkova I.P., Chen L., Mate T., Shen L. et al. –
AlN/GaN and (Al,Ga)N/AlN/GaN two-dimensional electron gas structures grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy – J. Appl. Phys. 2001, 90, 5196.
17.Kuzmik J. Power electronics on InAlN/(In)GaN: prospect for a record performance. – In IEEE Electron Devices Letters. ISSN 0741-3106, 2001, vol.22, p.510-512. IEEE Electron Devices Letters. ISSN 0741-3106, 2001, vol.22, p.510-512. Type: ADCA.
18.Gillespie J.K., Jessen G.H., Via G.D., Crespo A. et al.
Realization of InAlN/GaN Unstrained HEMTs on SiC Substrates with a 75 Å Barrier Layer. – CS MANTECH Conference, p.73-74, May 14-17, 2007, Austin, Texas, USA.
19.Zimmermann T., Deen D., Cao Yu., Jena D., Xing H.G. Formation of ohmic contacts to ultra-thin channel AlN/GaN HEMTs. – Physica status solidi, May 2008, vol.5, iss.6, p.2030–2032.
20.Jinwook W. Chung J. W., Edwin L. Piner E.L., Palacios T. N-Face GaN/AlGaN HEMTs Fabricated Through Layer Transfer Technology. – IEEE Electron Device Letters, February 2009, vol.30, No.2.
21.Nidhi D.F., Brown S.K., Mishra U.K. Very Low Ohmic Contact Resistance through an AlGaN Etch-Stop in Nitrogen-Polar GaN-Based High Electron Mobility Transistors. – Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 021005.
22.Chabak K., Crespo A., Tomich D., Langley D. et al.
Processing Methods for Low Ohmic Contact Resistance in AlN/GaN MOSHEMTs. – CS MANTECH Conference, May 18-21, 2009, Tampa, Florida, USA.
23.Lee M. L., Sheu J. K., Hu C.C. Nonalloyed Cr/Au-based Ohmic contacts to n-GaN. – Appl. Phys. Lett, 2007, 91, 182106.
24.Chang Z., Shu-Ming Z., Hui W. et all. Formation of Low-Resistant and Thermally Stable Nonalloyed Ohmic Contact to N-Face n-GaN. – Chin. Phys. Lett, 2012, vol.29, no.1, 017301.
25.Xing H.(G.), Zimmermann T., Deen D., Wang K., Yu C., Kosel T., Fay P., Jena D. Ultrathin all-binary AlN/GaN based high-performance RF HEMT Technology. – Department of Electrical Engineering, University of Notre Dame, 2011, Notre Dame, IN 46556, USA.
26.Denninghoff D.J., Dasgupta S., Lu J., Keller S., Mishra U.K. Design of High-Aspect-Ratio T-Gates on N-Polar GaN/AlGaN MIS-HEMTs for High fmax. – IEEE Electron Device Letters, vol.33, no.6, June 2012.
27.Record transconductance of 1105 mS/mm for GaN/InAlN MIS-HFET. – Semiconductor Today, Compaunds & Advanced Silicon, vol.7, iss.5, June/July 2012, http://dx.doi.org/10.1109/LED.2012.2190965.
28.Masataka H., Takashi M., Toshiaki M. AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistors on 4H-SiC substrates with current-gain cutoff frequency of 190 GHz. – Appl. Phys. Express, vol.1, no.2, 021103/1-021103/3, 29 October 2008.
29.Shinohara K., Corrion A., Regan D., Milosavljevic I.,
Brown D. et al. 220 GHz fT and 400 GHz fmax in 40-nm GaN DH-HEMTs with re-grown ohmic. – IEDM Tech. Dig., San Francisco, CA, Dec. 2010, p.30.1.1–30.1.4.
30.Shinohara K., Regan D., Corrion A., Brown D., Burnham S. et al. Deeply-scaled Self-aligned-gate GaN DH-HEMTs with ultrahigh cutoff frequency. – IEDM Tech. Dig., Washington, DC, Dec. 2011, p.19.1.1–19.1.4.
31.Okamoto N., Ohki T., Makiyama K. Backside Process Considerations for Fabricating Millimeter-WaveGaN HEMT MMICs. – CS MANTECH Conference, May 17-20, 2010, Portland, Oregon, USA.
32.GaN Essentials: Substrates for GaN RF Devices. – Application Note AN-011, Nitronex Corp., June 2008.
33.Мальцев П.П., Федоров Ю.В. Современное состояние и перспективы развития нитридных СВЧ-приборов миллиметрового диапазона за рубежом и в России. – Интеграл, 2013, №3, с.25-29.
Повышение выходной мощности УМ в низкочастотных L- и S-диапазонах в основном связано с увеличением пробивных напряжений (Uпр) затворов транзисторов при введении одного или нескольких дополнительных "field-plated" электродов, которые расположены в пространстве между затвором и стоком транзисторов через слои изолятора и способствуют уменьшению пиковых напряженностей поля между затвором и стоком [2, 3]. Так, еще в 2006 году при использовании НЕМТ на подложках SiC с одним "field-plated" электродом была получена насыщенная выходная мощность гибридного УМ до 371 Вт на частоте 2,14 ГГц в непрерывном режиме с КПД 24% при пробивных напряжениях затворов около 200 В [4]. Дальнейшее развитие УМ в данных диапазонах в части повышения их эффективности и снижения стоимости было связано с использованием ключевых режимов работы транзисторов, для чего потребовалось дальнейшее повышение импульсных пробивных напряжений сток-затвор в закрытом состоянии и переход к кремниевым подложкам (уже получены Uпр=1590 В [5] и даже более 2000 В [6] при удалении подложки Si). Достигнутые результаты позволили создать конкурентоспособные ключевые транзисторы на нитридных гетероструктурах для силовой электроники [7], массовый выпуск которых планируется начать в ближайшие годы [8]. Кроме того, уже освоено производство высокоэффективных ключевых УМ диапазона частот до 2,5 ГГц (RFMD [9]) с КПД до 70% при выходной мощности до 25 Вт. К сожалению, данная технология применима только в низкочастотных диапазонах, поскольку "field-plated" электроды многократно увеличивают емкости затворов Cgs и Сgd, что резко снижает частотные параметры транзисторов (в лучшем случае fT=10-20 ГГц, а fMAX=40-50 ГГц [10]). По этой причине, в частности, МИС УМ C- и Х-диапазонов частот имеют более скромные параметры: получены выходные мощности 40 Вт (60% PAE) и 58 Вт (38% PAE), соответственно [11, 12].
В последние годы приборы на нитридных гетероструктурах получили новый мощный импульс для применения в более высокочастотных Кa-, V- и W-диапазонах в связи с развитием сверхширокополосных телекоммуникационных систем нового поколения, высокоточных систем вооружений, систем межспутниковой связи, автомобильных радаров, антитеррористических систем и др. Это стимулировало широкий фронт исследовательских работ по освоению миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов на нитридных приборах во всех технологически развитых странах мира [13, 14].
Развитие технологии нитридных приборов мм-диапазона за рубежом
Общая идеология развития нитридных приборов для мм-диапазона за рубежом показана на рис.1.
Совершенствование нитридных гетероструктур для повышения рабочих частот приборов в основном заключалось в уменьшении толщины верхнего барьерного слоя tB с целью сохранения величины аспектного отношения LG/tB>10÷15 [15] для предотвращения развития короткоканальных эффектов при уменьшении длины затвора LG. Поддержание величины LG/tB на как можно более высоком уровне крайне важно и для сохранения высоких пробивных напряжений, которые, как оказалось [15], определяются не толщиной гетероструктуры, а аспектным соотношением. Осознание данного факта, который был установлен эмпирически на основе обработки экспериментальных результатов многочисленных работ, привело к разработке новых типов более тонких и эффективных широкозонных гетероструктур: от AlGaN/AlN/GaN (tB до 7 нм) к AlN/GaN (tB до 3,5 нм) [16] и InAlN/(AlN)/GaN (tB до 4,7 нм), потенциально обладающих наиболее высокими параметрами двумерного электронного газа [17, 18]. Проблемы создания таких гетероструктур и полученные результаты отражены в многочисленных публикациях, частично упомянутых в обзорах [13, 14]. Важно отметить, что для сохранения высокой концентрации электронов двумерного газа при уменьшении tB пришлось увеличить содержание Al в барьерном слое до следующих величин: 60% в AlGaN/AlN/GaN, 100% в AlN/GaN и 83% в InGaN/(AlN)/GaN.
Высокое содержание Al в барьерном слое первоначально вызвало серьезные проблемы с изготовлением омических контактов [19], для решения которых были предложены обращенные "N-face" гетероструктуры [20], активно развиваемые Калифорнийским университетом. На последних было получено сопротивление вжигаемых омических контактов до 0,1 Ом∙мм [21]. Однако и для обычных "Ga-face" гетероструктур AlGaN/GaN также было найдено решение [22]: частичное вытравливание барьерного слоя AlN в плазме BCl3 для улучшения омического сопротивления вжигаемых контактов до 0,59 Ом∙мм, что характерно для традиционных "толстых" НЕМТ-гетероструктур, содержащих 27-31% Al в барьерном слое. В дальнейшем развитие этой идеи привело к созданию невжигаемых омических контактов для всех типов гетероструктур. Эта технология заключается в полном вытравливании Al-содержащего барьерного слоя до канала GaN для "Ga-face" гетероструктур или верхнего нелегированного GaN до барьера AlGaN для "N-face" гетероструктур, с последующим выращиванием через маску SiO2 сильно легированнного контактного слоя n+GaN с концентрацией кремния (6-8)∙1020 см-3. Затем выполняются "взрывное" удаление SiO2 в растворе HF в ультразвуковой ванне и напыление металла омических контактов составов Cr/Pt/Au [23] или Ti/Pt/Au [24], оказавшихся наиболее стабильными для всех типов гетероструктур при температурах до 400-450°С. Полученные результаты для различных гетероструктур суммированы в презентации университета Notre Dame [25]. Были получены сопротивления невжигаемых омических контактов 0,27 Ом∙мм для "Ga-face" HEMT [25] и до 0,09 Ом∙мм для "N-face" HEMT [26]. Следует подчеркнуть, что разработка технологии невжигаемых омических контактов создала условия для изготовления НЕМТ по самосовмещенной технологии, минимизирующей сопротивление канала транзистора. Так, в работе [27], являющейся квинтэссенцией всех перечисленных выше технологических достижений, получено рекордно малое сопротивление транзистора в открытом состоянии 0,29 Ом∙мм, сопротивление омических контактов 0,025 Ом∙мм, крутизна характеристики Gm=1105 мСм/мм, начальный ток Idss0=2,77 А/мм, частота отсечки тока fT=155 ГГц.
В последние годы совершенствовалась технология пассивации нитридных приборов с целью устранения ловушек на гетерограницах, в частности пассивация "in-situ" в камере роста стала уже промышленной технологией при производстве гетероструктур.
В результате технологического прорыва последних лет зарубежными исследователями достигнуты частотные параметры нитридных HEMT, близкие к рекордным параметрам арсенидных рНЕМТ и мНЕМТ на подложках GaAs и InP. Так, в 2008 году была получена величина fT=190 ГГц [28], затем в 2010 году при длине затвора LG=40 нм получены значения fT=220 ГГц и fMAX=400 ГГц [29], которые были перекрыты значением fT=343 ГГц [30] уже в 2011 году.
Нитридные наногетероструктуры явились основой для разработки и создания высокоэффективных радиационностойких МИС УМ Ка-диапазона, в 10-15 раз превосходящих МИС на основе рНЕМТ GaAs по массогабаритным параметрам (UMS, 2012 год). Разрабатываются также приемо-передающие модули АФАР для радиолокаторов диапазона 94 ГГц (QuinStar Technology совместно с HRL) с выходной мощностью до 5 Вт и удельной выходной мощностью более 2 Вт/мм.
Ведущими зарубежными производителями (Northrop Grumman, Cree, TriQuint, Fujitsu и др.) высокими темпами совершенствуется технология и осваивается выпуск широкой номенклатуры МИС на нитридных гетероструктурах с рабочими частотами до 100 ГГц и выше, причем не только УМ. Например, разработана МИС малошумящего усилителя диапазона 75-82 ГГц с Кш=3,8 дБ на частоте 80 ГГц при Кр>20 дБ [31], что превосходит параметры лучших МИС на GaAs и InP.
Освоение промышленного производства нитридных гетероструктур на кремниевых подложках диаметром до 8" (NITRONEX Corp, США [32]), создало условия для массового производства дешевых МИС, которые могут полностью вытеснить ВЧ- и СВЧ-приборы на традиционных арсенидных гетероструктурах и кремнии.
Разработки нитридных приборов мм-диапазона в ИСВЧПЭ РАН
На основании анализа современного состояния зарубежных разработок в области широкозонных наногетероструктур AlGaN/AlN/GaN в СВЧ- и КВЧ-диапазонах и опыта работ ИСВЧПЭ РАН с гетероструктурами AlGaN/GaN, полученном в ходе выполнения ряда НИР и НИОКР, был сделан вывод о возможности и необходимости переноса акцента исследований на создание технологии проектирования и изготовления широкой номенклатуры радиационностойких МИС для приемопередающих модулей мм-диапазона на базе широкозонных НЕМТ гетероструктур отечественных производителей ("Элма-Малахит", "Светлана-Рост", НИЦ "Курчатовский институт"). Имеющиеся разработки и направления исследований ИСВЧПЭ в целом показаны на рис.2. В данной статье мы не будем рассказывать о них подробно, рассмотрим только основные проблемы, способы их решения и достигнутые результаты.
Совершенствование гетероструктур
В течение 3-4 лет нами было исследовано большое число нитридных гетероструктур AlGaN/GaN с толщинами барьера AlGaN от 28 до 33 нм (1-го типа), а также специально выращенных гетероструктур AlGaN/AlN/GaN с толщинами барьерного слоя от 28 до 7 нм (2-го типа) на подложках из сапфира и SiC (см. таблицу). Результатом исследований стало определение критериев выбора оптимальных параметров гетероструктур для различных частотных диапазонов.
В частности, установлено, что для Ка-диапазона частот оптимальными являются гетероструктуры 2-го типа с tb=15 нм, из которых на сегодняшний день наилучшими параметрами обладает V-1400 ("Элма-Малахит") на подложке SiC, обеспечивающая создание транзисторов с начальным током до 1,1 А/мм при максимальной крутизне до 380 мА/мм и напряжении отсечки -4 В. При этом полевые транзисторы с LG=180 нм (LG/tB=12) имеют fT/fMAX=62/130 ГГц при отсутствии короткоканальных эффектов, что оптимально для УМ Ка-диапазона. В то же время транзисторы с LG=100 нм (LG/tB=8) на этой же гетроструктуре имеют более высокие частоты fT/fMAX=77/161 ГГц, то есть могут быть использованы в более высокочастотных V- и E-диапазонах, но из-за короткоканальных эффектов не являются оптимальными для этих частот.
Потенциально более высокочастотные гетероструктуры с меньшими толщинами tb=13 нм и 11 нм производства "Светлана-Рост" пока имеют значительно меньшие начальные токи транзисторов (500 мА/мм и 300 мА/мм соответственно). Более успешными оказались работы по созданию тонких гетероструктур AlGaN/AlN/GaN (11 нм) и AlN/GaN (3,5 нм) на подложках из сапфира, выполняемые совместно с НИЦ "Курчатовский институт". Впервые в России получены транзисторы с начальными токами более 1 А/мм на гетероструктурах AlN/GaN/сапфир, создающие перспективы освоения W-диапазона частот.
Начаты работы по созданию СВЧ-приборов на базе нитридных гетероструктур на кремниевых подложках ("Элма-Малахит"), что открывает пути к их удешевлению и массовому выпуску.
Технологические достижения и разработки
Главным результатом является создание воспроизводимой технологии разработки и изготовления транзисторов и МИС на нитридных гетероструктурах с заданными параметрами в диапазоне от постоянного тока до 40 ГГц. Ведутся работы по освоению диапазонов частот 56-64 ГГц и 92-96 ГГц, а также повышению выходной мощности УМ в Ка-диапазоне. Это потребовало решения следующих технологических проблем:
•разработки технологии пассивации гетероструктур непосредственно в ростовой камере "in-situ" для устранения "lagg"-эффектов и повышения концентрации двумерного электронного газа;
•совершенствования технологии изготовления омических контактов (в пределе – создание "невжигаемых" контактов), включающей операции плазмохимического вытравливания барьерного слоя AlGaN или AlN c последующим эпитаксиальным доращиванием контактного слоя n+GaN через маску SiO2.
Решение данных задач особенно актуально для тонких гетероструктур с повышенной мольной долей Al в барьерном слое для W-диапазона частот и выше. Работы ведутся совместно с НИЦ "Курчатовский институт". Впервые в России получены сопротивления невжигаемых омических контактов до 0,11 Ом/мм на гетероструктурах, приведенных в таблице, что соответствует лучшим мировым образцам. Данные результаты были представлены на 9-й Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия – структуры и приборы" в 2013 году.
Следующий комплекс технологических проблем связан с переходом от копланарной топологии к микрополосковой, предполагающей наличие "заземляющей плоскости", на которую должны быть выведены истоки транзисторов и "земли" элементов МИС через металлизированные отверстия. Следует отметить, что это является ключевым условием для создания квадратурных смесителей и генераторов, управляемых напряжением, для приемо-передающих модулей мм-диапазона на нитридных гетероструктурах, а также повышения выходной мощности МИС УМ. По аналогии с арсенидной технологией, данная задача решалась за рубежом путем "сверления" сквозных отверстий с обратной стороны утоненной подложки (рис.3а), что имеет следующие серьезные недостатки:
•невозможность "сверления" отверстий в подложках из сапфира, низкая скорость плазмо-химического травления подложек из SiC (не более 1 мкм/мин), еще более низкая скорость травления буферного слоя AlGaN/GaN;
•необходимость прецизионного однородного утонения подложек для обеспечения требуемых СВЧ-параметров микрополосков и однородного вытравления отверстий, что отрицательно сказывается на производительности технологических процессов и выходе годных МИС с пластины.
Частично решение данных проблем может быть облегчено при переходе к гетероструктурам на кремниевых подложках, создавая дополнительный стимул к освоению их производства. Однако мы считаем, что более перспективным решением явлется создание "заземляющей плоскости" над лицевой поверхностью пластины с уже изготовленными активными и пассивными СВЧ-элементами с помощью, например, нанесения полиимидного покрытия (рис.3b). Такое решение очень хорошо согласуется с разработанной в НПП "Радуга" технологией поверхностного монтажа кристаллов при сборке СВЧ модулей (рис.3c,d) и позволит облегчить и удешевить промышленное производство малогабаритных многофункциональных СВЧ-модулей для приемопередающих систем мм-диапазона на нитридных гетероструктурах.
Разработка комплектов МИС
Созданная технология являлась основой для разработки комплектов МИС на нитридных гетероструктурах для приемопередающих СВЧ-устройств взамен традиционно используемых МИС на арсенидных гетероструктурах. Состояние работ в ИСВЧПЭ РАН в данной области проиллюстрировано на рис.2, где показаны уже законченные (сплошные линии) или находящиеся в различных стадиях разработки (пунктирные линии) МИС. Подробное описание их параметров выходит за рамки данной статьи. Однако, некоторые выводы могут быть сделаны из рис.4, где показаны шумовые и усилительные параметры некоторых МИС на арсенидных и нитридных гетероструктурах в диапазоне частот до 40 ГГц, разработанных в ИСВЧПЭ РАН, а также за рубежом. Как видно, МИС МШУ на нитридных гетероструктурах вполне конкурентны с МИС на основе рНЕМТ на GaAs. Некоторый проигрыш по шумовым параметрам, мы считаем, является следствием еще имеющегося несовершенства гетероструктур и технологии изготовления нитридных МИС. Отметим, что здесь приведены параметры нитридных МИС, изготовленных по копланарной технологии на гетроструктурах с толщиной барьера более 18 нм. Расчеты показывают, что дальнейшее снижение Кш транзисторов и МИС на нитридных гетероструктурах в мм-диапазоне возможно при использовании более тонких барьерных слоев в совокупности с технологией "невжигаемых" омических контактов и пассивации "in-situ". Приборы с использованием новых технологических решений в настоящее время находятся в стадии изготовления.
В качестве иллюстрации к уровню технологических достижений ИСВЧПЭ РАН в освоении мм-диапазона на нитридных гетероструктурах можно привести СВЧ-параметры разработанных впервые в России МИС УМ диапазона частот 85-95 ГГц. Измерения произведены на оборудовании НПП "Исток". Следует отметить хорошее "попадание" в заданный диапазон частот, что свидетельствует о соответствующем уровне проектирования МИС. В настоящее время продолжаются работы в данном направлении на более тонких гетероструктурах производства НИЦ "Курчатовский институт" [33].
Перспективы
Результаты исследований по созданию технологии проектирования и изготовления МИС мм-диапазона на нитридных гетероструктурах в ИСВЧПЭ РАН показывают возможность создания в России комплектов МИС для приемопередающих систем, превосходящих по своим параметрам соответствующие приборы на арсенидных гетероструктурах, что соответствует мировому уровню развития данного направления. Для успешного промышленного освоения и массового производства МИС для приемопередающих модулей различных диапазонов частот необходимо решать данную задачу в едином комплексе: гетероструктуры – технология изготовления МИС – технология сборки СВЧ-модулей. Только при таком подходе можно ожидать быстрого налаживания массового производства дешевых радиационностойких приемопередающих модулей различного назначения, так необходимых нашей стране.
Работа выполнена в рамках государственного контракта № 14.427.12.0001 от 30 сентября 2013 года по заказу Минобрнауки России.
Литература
1.Gallium Nitride (GaN) Microwave Transistor Technology For Radar Applications. – Aethercomm, 2010.
2.Huili Xing, Dora Y., Chini A., Heikman S., Keller S., Mishra U.K. High Breakdown Voltage AlGaN–GaN HEMTs Achieved by Multiple Field Plates. – IEEE Electron Device Letters, April 2004, vol.25, no.4, p.161-163.
3.Suh C.S., Dora Y., Fichtenbaum N., McCarthy L., Keller S., Mishra U.K. High-Breakdown Enhancement-Mode AlGaN/GaN HEMTs with Integrated Slant Field-Plate. – Overview, International Electron Devices Meeting, vol.1, iss.c, p.1-3, IEEE 2006.
4.Nanishi Y., Miyamoto H., Suzuki A., Okumura H., Shibata N. Development of AlGaN/GaN High Power and High Frequency HFETs under NEDO's Japanese National Project. – CS MANTECH Conference, p.45-48, 2006, Vancouver, Canada.
5.Lee J.-G., Park B.-R., Lee H.-J., Lee M., An H., Seo K.-S., Cha H.-Y. – High Breakdown Voltage (1590 V) AlGaN/GaN-on-Si HFETs with Optimized Dual Field Plates. – CS MANTECH Conference, April 23-26, 2012, Boston, Massachusetts, USA.
6.Srivastava P., Cheng K., Das J., Van Hove M. et al.
2 kV Breakdown Voltage GaN–on-Si DHFETs with Sub-micron Thin AlGaN Buffer. – CS MANTECH Conference, April 23–26, 2012, Boston, Massachusetts, USA.
7.Гольцова М. Moщные GaN-транзисторы –
истинно революционная технология. – Электроника-НТБ, 2012, №4, с.86-100.
8.GaN technologies for power electronic applications: Industry and market status & forecasts. – 2012 edition, YOLE Development, http://www.yole.fr.
9.High-Power GaN Power ICs. – RF Micro Devices, http://rfmd.com.
10.Xu H., Sanabria C., Chini A., Wei Y., Heikman S., Keller S., Mishra U.K., York R.A. Characterization of two Field-Plated GaN HEMT Structures. – Доклад Electrical and Computer Engineering University of California at Santa Barbara, 2010.
11.Milligan J.W., Sheppard S., Pribble W., Ward A., Wood S. SiC and GaN Wide Bandgap Technology Commercial Status. – CS MANTECH Conference, April 14–17, 2008, Chicago, Illinois, USA.
12.Piotrowicz S., Morvani I.E., Aubryi R. et al. State of the Art 58W, 38% PAE X-Band AlGaN/GaN HEMTs microstrip MMIC Amplifiers – In proceeding of: Compound Semiconductor Integrated Circuits Symposium, 2008, CSIC '08, IEEE.
13.Федоров Ю.В. Анализ развития широкозонных гетероструктур (Al,Ga,In)N и приборов на их основе для миллиметрового диапазона длин волн. – Электроника-НТБ, 2011, №2, с.92-108.
14.Майская В. Освоение терагерцовой щели – полупроводниковые приборы вторгаются в субмиллиметровый диапазон. – Электроника: НТБ, 2011, №8, с.74–87.
15.Jessen G.H. et al. Short-Channel Effect Limitations on High Frequency Operation of AlGaN/GaN HEMTs for T-Gate Devices. – IEEE Transactions on Electron Devices, Oct. 2007, vol.54, No 10, p.2589–2597.
16.Smorchkova I.P., Chen L., Mate T., Shen L. et al. –
AlN/GaN and (Al,Ga)N/AlN/GaN two-dimensional electron gas structures grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy – J. Appl. Phys. 2001, 90, 5196.
17.Kuzmik J. Power electronics on InAlN/(In)GaN: prospect for a record performance. – In IEEE Electron Devices Letters. ISSN 0741-3106, 2001, vol.22, p.510-512. IEEE Electron Devices Letters. ISSN 0741-3106, 2001, vol.22, p.510-512. Type: ADCA.
18.Gillespie J.K., Jessen G.H., Via G.D., Crespo A. et al.
Realization of InAlN/GaN Unstrained HEMTs on SiC Substrates with a 75 Å Barrier Layer. – CS MANTECH Conference, p.73-74, May 14-17, 2007, Austin, Texas, USA.
19.Zimmermann T., Deen D., Cao Yu., Jena D., Xing H.G. Formation of ohmic contacts to ultra-thin channel AlN/GaN HEMTs. – Physica status solidi, May 2008, vol.5, iss.6, p.2030–2032.
20.Jinwook W. Chung J. W., Edwin L. Piner E.L., Palacios T. N-Face GaN/AlGaN HEMTs Fabricated Through Layer Transfer Technology. – IEEE Electron Device Letters, February 2009, vol.30, No.2.
21.Nidhi D.F., Brown S.K., Mishra U.K. Very Low Ohmic Contact Resistance through an AlGaN Etch-Stop in Nitrogen-Polar GaN-Based High Electron Mobility Transistors. – Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 021005.
22.Chabak K., Crespo A., Tomich D., Langley D. et al.
Processing Methods for Low Ohmic Contact Resistance in AlN/GaN MOSHEMTs. – CS MANTECH Conference, May 18-21, 2009, Tampa, Florida, USA.
23.Lee M. L., Sheu J. K., Hu C.C. Nonalloyed Cr/Au-based Ohmic contacts to n-GaN. – Appl. Phys. Lett, 2007, 91, 182106.
24.Chang Z., Shu-Ming Z., Hui W. et all. Formation of Low-Resistant and Thermally Stable Nonalloyed Ohmic Contact to N-Face n-GaN. – Chin. Phys. Lett, 2012, vol.29, no.1, 017301.
25.Xing H.(G.), Zimmermann T., Deen D., Wang K., Yu C., Kosel T., Fay P., Jena D. Ultrathin all-binary AlN/GaN based high-performance RF HEMT Technology. – Department of Electrical Engineering, University of Notre Dame, 2011, Notre Dame, IN 46556, USA.
26.Denninghoff D.J., Dasgupta S., Lu J., Keller S., Mishra U.K. Design of High-Aspect-Ratio T-Gates on N-Polar GaN/AlGaN MIS-HEMTs for High fmax. – IEEE Electron Device Letters, vol.33, no.6, June 2012.
27.Record transconductance of 1105 mS/mm for GaN/InAlN MIS-HFET. – Semiconductor Today, Compaunds & Advanced Silicon, vol.7, iss.5, June/July 2012, http://dx.doi.org/10.1109/LED.2012.2190965.
28.Masataka H., Takashi M., Toshiaki M. AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistors on 4H-SiC substrates with current-gain cutoff frequency of 190 GHz. – Appl. Phys. Express, vol.1, no.2, 021103/1-021103/3, 29 October 2008.
29.Shinohara K., Corrion A., Regan D., Milosavljevic I.,
Brown D. et al. 220 GHz fT and 400 GHz fmax in 40-nm GaN DH-HEMTs with re-grown ohmic. – IEDM Tech. Dig., San Francisco, CA, Dec. 2010, p.30.1.1–30.1.4.
30.Shinohara K., Regan D., Corrion A., Brown D., Burnham S. et al. Deeply-scaled Self-aligned-gate GaN DH-HEMTs with ultrahigh cutoff frequency. – IEDM Tech. Dig., Washington, DC, Dec. 2011, p.19.1.1–19.1.4.
31.Okamoto N., Ohki T., Makiyama K. Backside Process Considerations for Fabricating Millimeter-WaveGaN HEMT MMICs. – CS MANTECH Conference, May 17-20, 2010, Portland, Oregon, USA.
32.GaN Essentials: Substrates for GaN RF Devices. – Application Note AN-011, Nitronex Corp., June 2008.
33.Мальцев П.П., Федоров Ю.В. Современное состояние и перспективы развития нитридных СВЧ-приборов миллиметрового диапазона за рубежом и в России. – Интеграл, 2013, №3, с.25-29.
Отзывы читателей
