बेल्जियम के अनुसंधान और नवाचार केंद्र, Imec ने 300mm Si पर पहला कार्यात्मक GaAs- आधारित हेटेरोजंक्शन बाइपोलर ट्रांजिस्टर (HBT) डिवाइस और mm-तरंग अनुप्रयोगों के लिए 200mm Si पर CMOS-संगत GaN-आधारित डिवाइस प्रस्तुत किए हैं।
परिणाम 5G अनुप्रयोगों से परे RF फ्रंट-एंड मॉड्यूल को सक्षम करने के लिए CMOS-संगत तकनीकों के रूप में III-V-on-Si और GaN-on-Si दोनों की क्षमता प्रदर्शित करते हैं।उन्हें पिछले साल के IEDM सम्मेलन (दिसंबर 2019, सैन फ्रांसिस्को) में प्रस्तुत किया गया था और IEEE CCNC (10-13 जनवरी 2020, लास वेगास) में ब्रॉडबैंड से परे उपभोक्ता संचार के बारे में Imec के माइकल पीटर्स की मुख्य प्रस्तुति में चित्रित किया जाएगा।
वायरलेस संचार में, अगली पीढ़ी के रूप में 5G के साथ, उच्च ऑपरेटिंग आवृत्तियों की ओर एक धक्का है, भीड़भाड़ वाले उप -6GHz बैंड से मिमी-वेव बैंड (और उससे आगे) की ओर बढ़ रहा है।इन एमएम-वेव बैंड की शुरूआत का समग्र 5जी नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चर और मोबाइल उपकरणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा है।मोबाइल सेवाओं और फिक्स्ड वायरलेस एक्सेस (एफडब्ल्यूए) के लिए, यह तेजी से जटिल फ्रंट-एंड मॉड्यूल में तब्दील हो जाता है जो एंटीना को और उससे सिग्नल भेजते हैं।
एमएम-वेव फ़्रीक्वेंसी पर काम करने में सक्षम होने के लिए, आरएफ फ्रंट-एंड मॉड्यूल को उच्च आउटपुट पावर के साथ उच्च गति (10 जीबीपीएस और उससे अधिक की डेटा-दरों को सक्षम करना) को जोड़ना होगा।इसके अलावा, मोबाइल हैंडसेट में उनका कार्यान्वयन उनके फॉर्म फैक्टर और पावर दक्षता पर उच्च मांग रखता है।5G से परे, इन आवश्यकताओं को अब आज के सबसे उन्नत आरएफ फ्रंट-एंड मॉड्यूल के साथ प्राप्त नहीं किया जा सकता है जो आम तौर पर छोटे और महंगे GaAs सबस्ट्रेट्स पर उगाए गए पावर एम्पलीफायरों के लिए अन्य GaAs- आधारित HBTs के बीच विभिन्न तकनीकों पर निर्भर करते हैं।
इमेक के कार्यक्रम निदेशक नादिन कोलार्ट कहते हैं, "5जी से परे अगली पीढ़ी के आरएफ फ्रंट-एंड मॉड्यूल को सक्षम करने के लिए, इमेक सीएमओएस-संगत III-वी-ऑन-सी तकनीक की खोज करता है"।"Imec लागत और फॉर्म फैक्टर को कम करने और नए हाइब्रिड सर्किट टोपोलॉजी को सक्षम करने के लिए अन्य सीएमओएस-आधारित सर्किट (जैसे कंट्रोल सर्किटरी या ट्रांसीवर टेक्नोलॉजी) के साथ फ्रंट-एंड घटकों (जैसे पावर एम्पलीफायर और स्विच) के सह-एकीकरण की तलाश में है। प्रदर्शन और दक्षता को संबोधित करने के लिए।Imec दो अलग-अलग मार्गों की खोज कर रहा है: (1) Si पर InP, 100GHz (भविष्य के 6G अनुप्रयोगों) से ऊपर मिमी-लहर और आवृत्तियों को लक्षित करना और (2) Si पर GaN-आधारित डिवाइस, लक्ष्यीकरण (पहले चरण में) कम मिमी-लहर बैंड और उच्च शक्ति घनत्व की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों को संबोधित करना।दोनों मार्गों के लिए, हमने अब आशाजनक प्रदर्शन विशेषताओं के साथ पहले कार्यात्मक उपकरण प्राप्त किए हैं, और हमने उनकी परिचालन आवृत्तियों को और बढ़ाने के तरीकों की पहचान की है।"
300mm Si पर विकसित कार्यात्मक GaAs/InGaP HBT उपकरणों को InP-आधारित उपकरणों को सक्षम करने की दिशा में पहले कदम के रूप में प्रदर्शित किया गया है।Imec की अनूठी III-V नैनो-रिज इंजीनियरिंग (NRE) प्रक्रिया का उपयोग करके 3x106cm-2 थ्रेडिंग डिस्लोकेशन घनत्व के साथ एक दोष-मुक्त डिवाइस स्टैक प्राप्त किया गया था।उपकरण संदर्भ उपकरणों की तुलना में काफी बेहतर प्रदर्शन करते हैं, GaAs तनाव आराम बफर (SRB) परतों के साथ Si सबस्ट्रेट्स पर निर्मित होते हैं।अगले चरण में, उच्च-गतिशीलता वाले InP- आधारित उपकरणों (HBT और HEMT) का पता लगाया जाएगा।
ऊपर की छवि 300mm Si पर हाइब्रिड III-V/CMOS एकीकरण के लिए NRE दृष्टिकोण को दर्शाती है: (a) नैनो-ट्रेंच फॉर्मेशन;संकीर्ण खाई क्षेत्र में दोष फंस गए हैं;(बी) एनआरई का उपयोग कर एचबीटी स्टैक विकास और (सी) एचबीटी डिवाइस एकीकरण के लिए विभिन्न लेआउट विकल्प।
इसके अलावा, 200mm Si पर CMOS-संगत GaN/AlGaN-आधारित उपकरणों को तीन अलग-अलग डिवाइस आर्किटेक्चर - HEMTs, MOSFETs और MISHETs की तुलना करके तैयार किया गया है।यह दिखाया गया था कि MISHEMT डिवाइस उच्च आवृत्ति ऑपरेशन के लिए डिवाइस स्केलेबिलिटी और शोर प्रदर्शन के मामले में अन्य डिवाइस प्रकारों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।50/40 के आसपास fT/fmax की पीक कट-ऑफ आवृत्तियों को 300एनएम गेट लंबाई के लिए प्राप्त किया गया था, जो रिपोर्ट किए गए GaN-on-SiC उपकरणों के अनुरूप है।आगे गेट लेंथ स्केलिंग के अलावा, बैरियर सामग्री के रूप में AlInN के साथ पहले परिणाम प्रदर्शन को और बेहतर बनाने की क्षमता दिखाते हैं, और इसलिए, डिवाइस की ऑपरेटिंग आवृत्ति को आवश्यक मिमी-वेव बैंड तक बढ़ाते हैं।
पोस्ट टाइम: 23-03-21