AlN/Si界面工程以降低MOCVD生长的GaN-on-Si衬底中的射频损耗
应用物理
2024-11-18 v3
摘要
制造低射频损耗的GaN-on-Si HEMT叠层对于实现5G和6G应用的竞争性前端模块至关重要。射频损耗的主要贡献来自III-N层与高阻硅晶圆之间的界面，更具体地说是AlN/Si界面。在该界面处，硅中存在寄生表面导电层，降低了上方电路感受到的衬底有效电阻率，使其低于标称硅电阻率。然而，对该界面的清晰理解以及对寄生沟道的控制仍然缺乏。本文详细描述了MOCVD生长的AlN/Si结构的物理和电学特性。揭示了SiC_xN_y界面层的存在，并展示了其对射频损耗的重要性。通过C-V和I-V表征，该界面层中C浓度的增加与AlN/Si界面处负电荷的形成相关，这抵消了零预剂量情况下的正电荷。结果表明，TMAl预剂量的变化可以精确调节C组分，从而调节最终的界面电荷。值得注意的是，观察到预剂量与净界面电荷之间的线性关系，并通过制造接近零净电荷的AlN/Si样品得到证实。此外，对于这种补偿样品，观察到更高的（约 cm），这可能导致低射频损耗。实现了超过8 kΩ·cm的极高有效电阻率，对应于10 GHz时低于0.3 dB/mm的射频损耗。
引用
@article{arxiv.2404.02707,
title = {AlN/Si interface engineering to mitigate RF losses in MOCVD grown GaN-on-Si substrates},
author = {Pieter Cardinael and Sachin Yadav and Herwig Hahn and Ming Zhao and Sourish Banerjee and Babak Kazemi Esfeh and Christof Mauder and Barry O Sullivan and Uthayasankaran Peralagu and Anurag Vohra and Robert Langer and Nadine Collaert and Bertrand Parvais and Jean-Pierre Raskin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.02707},
year = {2024}
}
备注
The following article has been accepted for publication in Applied Physics Letters. After it is published, it will be found at https://pubs.aip.org/aip/apl