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元件栅极氮化2011 IEEE IEDM将热议化合物半导体最新技术

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即将于今年12月5~7日举行的本届IEEEIEDM(国际电子器件大会)中,将有来自三个不同团队的研究人员,展示目前化合物半导体所能达到的最新性能记录。

英特尔的团队将揭示带30nm栅极的三栅极(tri-gate)FinFET型量子阱砷化铟镓(In Ga As)MOSFET。

Teledyne的团队与麻省理工学院(MIT)合作,将为高电子迁移率晶体管(HEMT)设立全新标竿。研究人员在GaAs基板上制造了增强型40nm In Ga As异质HEMT(metamorphic-HEMT),并展示了超过2.7mS/μm的跨导(transconductance)性能。该元件截止频率(ft)达到了688GHz,据Teledyne的研究人员表示,该记录高于所有采用其他材料系统的FET。

另一个由HRL Laboratories/UC-SanDiego组成的团队也将展示创新的HEMT元件性能,但该元件是一个超短栅极长度的氮化镓(GaN)版本。

据了解,在化合物半导体之中,氮化镓是唯一能同时支持高电流密度和高击穿电压的一种。如同HRL团队所展示的研发成果,该元件也提供了良好的高频性能。

研究人员建构了一个超小型、栅极长度20nm的AlN/GaN/AlGaN双异质结(double-heterostructure)HEMT,其截止频率310GHz,最大震荡频率(fmax)364GHz。该团队是透过改良栅极长度和源极的缩放,以及创新的自对准栅极技术、垂直外延缩放(verticalepitaxialscaling)和减少寄生电阻等方法来达到这些成果。这些元件在晶圆上呈现出了高度一致性,击穿电压为9V。

另外,在稍后的专家论坛中,也将针对碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)能否在功率半导体应用中取代硅进行讨论。

该专家论坛由伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的电子电脑暨系统工程教授Paul Chow主持,将探讨这两种技术应用在功率半导体时必须做出的权衡。

分离式的碳化硅,以及最近被讨论较多的氮化镓功率元件,都已凭借着较传统硅元件更低的功率损失和更宽广的运行条件而进入商用化阶段。但这些元件的成本仍然很高,且长期可靠性仍是一大问题。

在专家论坛中,其中一个主轴便是未来分离式的碳化硅或氮化镓功率元件是否能在硅晶厂内制造,从而降低成本并扩展其应用领域。另外还将讨论最终能否运用碳化硅或氮化镓等元件,以并排(side-by-side)方式连同硅元件将功率、混合信号、射频和光电元件及电路整合为一个独立产品。

参与这场论坛的专家学者们包括前IR高级主管,目前是自创顾问公司ACOOLtd.总裁的Michael Breiere;西门子与英飞凌共同设立的合资企业SiCED公司管理总监Peter Frederichs;飞兆半导体技术长暨资深技术副总裁Dan Kinzer;加州大学圣塔芭芭拉分校的电子电脑工程教授Umesh Mishra;以及Cree联合创始人John Palmour。

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