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IT世界|5G时代，PA大战开始( 四 )


每种技术都有它的市场 。 “0.15μm是最先进的工艺之一 ， 我们也有更高的制程 。 ”Nelson说 。 “对于3.5GHz基站 ， 您不会使用0.15μm GaN工艺 ， 我们有一个0.5μm的工艺 ， 可以达到65伏特 ， 这是针对雷达等应用 。 此外 ， 我们有另一个48V制程工艺 ， 这是常见的基站 。 然后 ， 0.15μm的制程电压可以在28到20伏之间 。 ”
然而 ， 在Fab中 ， RF-GaN工艺从衬底的开发刚刚开始 ， RF-GAN目前主要衬底是SiC（GaN-on-SiC） ， 100毫米晶圆 ， 目前150毫米晶圆工艺正在开始进行 。 GaN-on-SiC有它的优点和缺点 ， 它具有很高的热导率 ， 但SiC基板在生产过程中容易产生缺陷且基板价格昂贵 。
有些公司则采用硅衬底的GaN ， 硅材料可以实现200毫米晶圆 ， 从而使每个晶圆切割更多芯片 ， 从而降低制造成本 。
Cree/Wolfspeed CEO John Palmour说：“保守地说 ， 95%的市场都是GaN-on-SiC 。 GaN-on-Si的想法是衬底便宜 ， 但硅的导热系数是碳化硅的三分之一 ， 散热要困难得多 。 为了弥补这一点 ， 必须使GaN-on-silicon的器件更大 ， 所以并不一定真的节约成本 。 ”
最终 ， 每种技术都会有自己的定位 。 Haynes说：“GaN-on-SiC将专注于最高功率和性能的应用 ， 而GaN-on-Si将致力于更具成本敏感性的应用 ， 这是因为硅上GaN提供了CMOS兼容性、利用更大晶圆尺寸和更先进的晶圆制造技术的能力 ， 以及将GaN技术与多芯片模块中的其他解决方案相结合 。 ”
不管衬底类型如何 ， 下一步是使用MOCVD生长外延层 。
首先 ， 在基板上生长缓冲层 ， 接着是沟道层 ， 然后是阻挡层 。 这种将电子从源极传输到漏极的通道是基于GaN的 。
Qorvo称 ， 缓冲层是以掺杂碳或铁的GaN材料为基础的 ， 可以防止电子进入衬底 。 以氮化铝镓（AlGaN）为基础隔离栅和沟道 。
Veeco产品营销部高级经理Ronald Arif说：“顶层通常是一层薄薄的AlGaN层 ， 在下面覆盖几微米厚的GaN层 ， 形成高速导电通道所需的二维电子层 。 用MOCVD在SiC上生长GaN是一个成熟的过程 。 出于成本和集成度的考虑 ， 业界更倾向于在硅衬底上生长GaN材料 。 但这在材料质量、均匀性和缺陷方面提出了重大挑战 。 ”
之后是在电极上形成源极 ， 然后 ， 沉积一层氮化硅 。 然后是Gate极 ， 在设备上 ， 蚀刻系统蚀刻出一个小开口 ， 金属沉积在开口处 。 栅极蚀刻工艺过程会对GaN表面的底部和侧壁造成损伤 。 因此 ， 供应商正在探索使用原子层蚀刻（ALE）来制作GaN 。 ALE在原子尺度上去除物质 ， 但这是一个缓慢的过程 。 因此ALE可以与传统的GaN刻蚀工艺结合使用 。
“这可能需要一套蚀刻工艺来解决GaN-HEMT的独特挑战 。 ”Haynes说 。 “这包括利用ALE实现原子精确、超低损伤和高选择性的GaN/AlGaN结构腐蚀 。 使用这种方法 ， 我们已经证明 ， 与传统的稳态刻蚀工艺相比 ， 刻蚀后GaN薄膜的电阻降低了2倍 ， 表面粗糙度与沉积外延薄膜相当 。 这些改进直接提高器件的性能和可靠性 。 ”
最后 ， 基底变薄 ， 底部金属化 。 根据Qorvo的说法 ， 通孔是在基板的顶部和底部之间形成的 ， 这可降低电感 。
其他
多年来 ， 厂商们一直在讨论使用GaN作为智能手机的功率放大器 ， 目前手机主要使用砷化镓（GaAs）工艺作为功率放大器 。
【IT世界|5G时代，PA大战开始】GaN对于智能手机来说太贵了 ， 但另一方面 ， GaN在其他几个市场也获得了越来越多的关注 ， 使其成为众多值得关注的技术之一 。


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