Imec, ສູນການຄົ້ນຄວ້າ ແລະນະວັດຕະກໍາຂອງແບນຊິກ, ໄດ້ນໍາສະເຫນີອຸປະກອນ GaAs-based heterojunction bipolar transistor (HBT) ທໍາອິດໃນ 300mm Si, ແລະອຸປະກອນ GaN ທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບ CMOS ໃນ 200mm Si ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ mm-wave.
ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງຂອງທັງສອງ III-V-on-Si ແລະ GaN-on-Si ເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບ CMOS ສໍາລັບການເປີດໃຊ້ໂມດູນດ້ານຫນ້າຂອງ RF ສໍາລັບຫຼາຍກວ່າຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ 5G.ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີຢູ່ໃນກອງປະຊຸມ IEDM ຂອງປີທີ່ຜ່ານມາ (ເດືອນທັນວາ 2019, San Francisco) ແລະຈະໄດ້ຮັບການສະແດງຢູ່ໃນບົດສະເຫນີທີ່ສໍາຄັນຂອງ Michael Peeters ຂອງ Imec ກ່ຽວກັບການສື່ສານຂອງຜູ້ບໍລິໂພກນອກບໍລະອົດແບນທີ່ IEEE CCNC (10-13 ມັງກອນ 2020, Las Vegas).
ໃນການສື່ສານໄຮ້ສາຍ, ດ້ວຍ 5G ເປັນລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ມີການຊຸກຍູ້ໄປສູ່ຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ການເຄື່ອນຍ້າຍຈາກແຖບຍ່ອຍ 6GHz ທີ່ແອອັດໄປສູ່ແຖບ mm-wave (ແລະຫຼາຍກວ່າ).ການແນະນໍາແຖບ mm-wave ເຫຼົ່ານີ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ໂຄງສ້າງເຄືອຂ່າຍ 5G ໂດຍລວມແລະອຸປະກອນມືຖື.ສໍາລັບການບໍລິການມືຖືແລະການເຂົ້າເຖິງໄຮ້ສາຍຄົງທີ່ (FWA), ນີ້ແປເປັນໂມດູນດ້ານຫນ້າທີ່ສັບສົນຫຼາຍຂື້ນທີ່ສົ່ງສັນຍານໄປຫາແລະຈາກເສົາອາກາດ.
ເພື່ອໃຫ້ສາມາດປະຕິບັດງານໄດ້ໃນຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ mm, ໂມດູນດ້ານຫນ້າຂອງ RF ຈະຕ້ອງປະສົມປະສານຄວາມໄວສູງ (ເຮັດໃຫ້ອັດຕາຂໍ້ມູນ 10Gbps ແລະຫຼາຍກວ່ານັ້ນ) ກັບພະລັງງານຜົນຜະລິດສູງ.ນອກຈາກນັ້ນ, ການປະຕິບັດຂອງພວກເຂົາໃນໂທລະສັບມືຖືເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການສູງກ່ຽວກັບຮູບແບບແລະປະສິດທິພາບພະລັງງານຂອງພວກເຂົາ.ນອກເຫນືອຈາກ 5G, ຄວາມຕ້ອງການເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ກັບໂມດູນທາງຫນ້າ RF ທີ່ທັນສະໄຫມທີ່ສຸດໃນປະຈຸບັນນີ້, ເຊິ່ງໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແມ່ນອີງໃສ່ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງ GaAs-based HBTs ສໍາລັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ - ປູກຢູ່ໃນຊັ້ນຍ່ອຍ GaAs ຂະຫນາດນ້ອຍແລະລາຄາແພງ.
"ເພື່ອເປີດໃຊ້ໂມດູນດ້ານຫນ້າຂອງ RF ລຸ້ນຕໍ່ໄປນອກເຫນືອຈາກ 5G, Imec ຄົ້ນຫາເຕັກໂນໂລຢີ CMOS-compatible III-V-on-Si", Nadine Collaert, ຜູ້ອໍານວຍການໂຄງການຂອງ Imec ກ່າວ."Imec ກໍາລັງຊອກຫາການປະສົມປະສານຂອງອົງປະກອບດ້ານຫນ້າ (ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແລະສະຫຼັບ) ກັບວົງຈອນອື່ນໆທີ່ອີງໃສ່ CMOS (ເຊັ່ນ: ວົງຈອນຄວບຄຸມຫຼືເທກໂນໂລຍີ transceiver), ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະຮູບແບບ, ແລະເຮັດໃຫ້ວົງຈອນປະສົມໃຫມ່. ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາປະສິດທິພາບແລະປະສິດທິພາບ.Imec ກໍາລັງຄົ້ນຫາສອງເສັ້ນທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: (1) InP on Si, ກໍານົດເປົ້າຫມາຍຄື້ນ mm-wave ແລະຄວາມຖີ່ສູງກວ່າ 100GHz (ແອັບພລິເຄຊັນ 6G ໃນອະນາຄົດ) ແລະ (2) ອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ GaN ໃນ Si, ກໍານົດເປົ້າຫມາຍ (ໃນໄລຍະທໍາອິດ) mm-wave ຕ່ໍາ. ແຖບແລະການແກ້ໄຂຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ.ສໍາລັບທັງສອງເສັ້ນທາງ, ດຽວນີ້ພວກເຮົາໄດ້ຮັບອຸປະກອນທີ່ມີປະໂຫຍດອັນທໍາອິດທີ່ມີລັກສະນະປະສິດທິພາບທີ່ດີ, ແລະພວກເຮົາໄດ້ກໍານົດວິທີທີ່ຈະປັບປຸງຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານຂອງພວກເຂົາຕື່ມອີກ."
ອຸປະກອນ GaAs/InGaP HBT ທີ່ມີປະໂຫຍດທີ່ເຕີບໃຫຍ່ຢູ່ໃນ 300mm Si ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນບາດກ້າວທໍາອິດໄປສູ່ການເປີດໃຊ້ອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ InP.ການຈັດວາງອຸປະກອນທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເສັ້ນດ້າຍເສັ້ນດ້າຍຕ່ໍາກວ່າ 3x106cm-2 ແມ່ນໄດ້ຮັບໂດຍໃຊ້ຂະບວນການວິສະວະກໍານາໂນ-ridge (NRE) ທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ Imec.ອຸປະກອນຕ່າງໆປະຕິບັດໄດ້ດີກວ່າອຸປະກອນອ້າງອິງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ດ້ວຍ GaAs ຜະລິດຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ Si ທີ່ມີຊັ້ນ buffer ຜ່ອນຄາຍ (SRB).ໃນຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປ, ອຸປະກອນທີ່ອີງໃສ່ InP-mobility (HBT ແລະ HEMT) ສູງຂຶ້ນຈະຖືກສຳຫຼວດ.
ຮູບພາບຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການ NRE ສໍາລັບການປະສົມ III-V / CMOS hybrid ໃນ 300mm Si: (a) nano-trench formation;ຂໍ້ບົກພ່ອງແມ່ນຕິດຢູ່ໃນພື້ນທີ່ແຄບ;(b) ການຂະຫຍາຍຕົວ stack HBT ໂດຍໃຊ້ NRE ແລະ (c) ທາງເລືອກການຈັດວາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບການລວມອຸປະກອນ HBT.
ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ອຸປະກອນທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບ CMOS GaN/AlGaN ໃນ 200mm Si ໄດ້ຖືກຜະລິດໂດຍປຽບທຽບສາມສະຖາປັດຕະຍະກໍາອຸປະກອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ - HEMTs, MOSFETs ແລະ MISHEMTs.ມັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອຸປະກອນ MISHEMT ປະຕິບັດໄດ້ດີກວ່າປະເພດອຸປະກອນອື່ນໆໃນແງ່ຂອງການຂະຫຍາຍອຸປະກອນແລະການປະຕິບັດສຽງລົບກວນສໍາລັບການປະຕິບັດງານທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງ.ຄວາມຖີ່ການຕັດສູງສຸດຂອງ fT/fmax ປະມານ 50/40 ແມ່ນໄດ້ຮັບສໍາລັບຄວາມຍາວຂອງປະຕູ 300nm, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບອຸປະກອນ GaN-on-SiC ທີ່ລາຍງານ.ນອກເຫນືອຈາກການຂະຫຍາຍຄວາມຍາວຂອງປະຕູ, ຜົນໄດ້ຮັບຄັ້ງທໍາອິດກັບ AlInN ເປັນອຸປະກອນການກີດຂວາງສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງທີ່ຈະປັບປຸງການປະຕິບັດຕື່ມອີກ, ແລະດັ່ງນັ້ນ, ເພີ່ມຄວາມຖີ່ຂອງການປະຕິບັດງານຂອງອຸປະກອນໄປສູ່ແຖບຄື້ນ mm-wave ທີ່ຕ້ອງການ.
ເວລາໂພດ: 23-03-21