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通过直接外延方法在单个芯片上单一集成了μLED/hemts microdsplay
基本上，微滤线的微型播放主要由µ LED阵列和电子零件组成，这些阵列和电子零件可电动驱动单个µ LED。当前，使用两种主要方法来整合µ LED阵列和电子零件。第一种方法是基于大规模转移技术的所谓“选择”，这意味着数百万的LED从晶片转移到晶体管背板，在晶体管背板上，非常高的精度约为1 µm，需要大量时间。结果，产率通常非常低，[13-16]，因此这种方法对于制造微型播放是不切实际的，尤其是对于AR/VR应用。第二种方法是基于翻转芯片键合技术，其中µ LED和CMO（用于电动驱动单个µ LED）分别制造，然后将其合并晶片键合在一起。[17]但是，值得强调的是，第二种方法面临着两个主要的挑战。第一个挑战是由于组装问题。由于需要通过CMOS CUIT来驱动单独的可寻址µ LED，因此采用了一种异质的集成方法，用于与电动驱动零件的Combine µ LED。[4,8–13]在这种情况下，仍然存在µ LED和CMO之间对齐的准确性问题，因此仍然限制了转移产量，然后增加了制造成本。第二个挑战是由于µ LED的光学性能降解，其中µ LED是通过光刻技术和随后的干蚀刻过程制造的。[4-11]在这种干蚀刻和随访过程中，引入了严重的损害，从而导致µ LED的光学表现严重降解。[18,19]此外，随着缩小LED的规模，该问题的严重程度进一步增强。[18-22]尽管采用了使用原子层沉积（ALD）技术的额外钝化过程，但[22,23]由于在干etter蚀过程中造成的不可逆损害，光学性能的恢复是微不足道的。因此，用于制造微型播放的这种杂基整合方法仍然远非令人满意。我们认为，电气驱动的µ LED和高电子迁移式晶体管（HEMT）的外延整合
100V RF AlGaN/GaN-SiC HEMT 在 200°C 下的 MTTF 为 1E7 小时
关键词：AlGaN、ALT、HEMT、高功率 RF 放大器、GaN、MTTF、可靠性、100V 摘要 据报道，在 100V 下工作的 RF GaN-SiC HEMT 在 200°C 通道温度下的中位故障时间 (MTTF) 为 1000 万小时。数据是从 300°C、315°C 和 330°C 三个温度下的加速寿命测试 (ALT) 推断出来的。为了捕获显著的统计变化，从来自不同批次的两个晶圆中挑选出每个温度的 10 个 ALT 代表性样本。故障设定为饱和漏源电流 (I DSS ) 下降 20%。在 100 V 下表征的 AlGaN/GaN on SiC HEMT 技术基于带背通孔的 0.5 m GaN 工艺。引言 最近有报道称，通过将工作电压提高到超过标准 50 V，可实现突破性的 2.3 kW UHF 单射频晶体管放大器 [1]。此外，用于 L 波段应用的 5 kW 单射频 GaN 晶体管将在 IMS-2022 [2] 上展示。在单个射频 GaN 晶体管放大器中实现数千瓦功率级将是促进兆瓦级射频系统中 TWTA 或其他真空电子器件替换的重要里程碑。为了实现这一技术转变，需要一种能够在 100 - 150 V 偏压下可靠工作的新型射频 GaN 晶体管。在更高电压下工作射频 GaN HEMT 的几个优点是：更高的功率密度、更高的效率、更高的阻抗和更宽的带宽；本文首次讨论高压射频 GaN HEMT 的可靠性。每当一种新的半导体技术被开发并推向市场时，人们就会明显担心其可靠性。在过去的 70 年中，人们开发了一套严格的测试来估计任何半导体技术在其预期工作条件和环境下的寿命 [3 – 4]。良好可靠性的普遍接受的指标是，在 200°C 的通道 (FET) 或结 (BJT) 工作温度下，现场寿命为 1000 万小时。为估计或推断这种寿命而开发的表征技术是通过加速寿命测试，其中半导体器件池在高温下运行以故意诱发故障，并测量每个池中 50% 的样品失效所需的时间。ALT
具有复合源极-...的单向 p-GaN 栅极 HEMT
硅基氮化镓高电子迁移率晶体管 (HEMT) 以其低成本、大面积应用等优势在功率器件应用领域引起了广泛关注 [1]。近年来，双向开关在轧机、电梯、风力发电等许多工业双向功率转换应用中备受青睐。此外，常闭单向 HEMT 是实现高性能双向开关的重要器件 [2,3]。常闭单向 HEMT 通常通过在 HEMT 的漏极中嵌入肖特基势垒二极管 (SBD) 来实现。目前已经采用了氟注入或金属氧化物半导体技术。然而，在常闭单向 HEMT 中尚未见具有良好阈值电压 (V th ) 可控性和稳定性的 p-GaN 栅极技术 [4] 的报道。此外，凹陷式肖特基漏极[5]和场板技术[6]可以为实现具有小开启电压（V on ）、高击穿电压（BV）和良好动态性能的单向HEMT提供相关参考。本研究通过实验证明了一种具有凹陷肖特基漏极和复合源漏场板的单向p-GaN HEMT（RS-FP-HEMT）。研究并揭示了漏极电压应力对动态性能的影响。实验。图1（a）和（b）分别显示了传统的带欧姆漏极的p-GaN HEMT（C-HEMT）和提出的RS-FP-HEMT的示意横截面结构。这两个器件都是在GaN-on-Si晶片上制造的。外延结构由 3.4 µ m 缓冲层、320 nm i-GaN 沟道层、0.7 nm AlN 中间层、15 nm Al 0.2 Ga 0.8 N 阻挡层和 75 nm p-GaN 层（Mg 掺杂浓度为 1 × 10 19 cm −3）组成。器件制造首先通过反应离子刻蚀 (RIE) 形成 p-GaN 栅极岛。然后，蒸发 Ti/Al/Ni/-Au 金属堆栈并在 N 2 环境中以 850 ◦C 退火 30 秒。形成凹陷的肖特基漏极
用于对流层水和云冰 (TWICE) 仪器的 670 GHz 集成 InP HEMT 直接检测接收器
高层大气中的冰云是气候模型中不确定性的主要来源。对对流层上部的冰粒子进行全球观测可以提供有关气溶胶污染对冰粒子大小影响的信息，而冰粒子大小会影响云的降水过程和反照率 [1-3]。亚毫米波辐射测量仪器可以填补大约 50 µm 至 1 mm 之间的云冰粒子大小信息的空白。例如，CloudSat 的 94 GHz 雷达可以观测直径大于 ~600 µm 的粒子，而 MODIS 红外辐射计可以观测小于 ~50 µm 的粒子 [2]。对流层水和云冰 (TWICE) 仪器试图从 6U CubeSat 平台对冰粒子大小和水蒸气剖面进行全球观测，使用 16 个亚毫米波辐射测量通道，范围
通过直接外延方法在单个芯片上单一集成了μLED/hemts microdsplay
基本上，微滤线的微型播放主要由μLED阵列和电子零件组成，这些阵列和电子零件可电动驱动单个μLED。当前，使用两种主要方法来整合μLED阵列和电子零件。第一种方法是基于大规模转移技术的所谓“选择”，这意味着数百万的LED从晶圆转移到晶体管背板，在晶体管背板中，非常高的精度约为1 µm，需要大量时间。结果，产率通常非常低，[13-16]，因此这种方法对于制造微型播放是不切实际的，尤其是对于AR/VR应用。第二种方法是基于翻转芯片键合技术，其中μLED和CMO（用于电动驱动单个μLED）分别制造，然后将其合并晶片键合在一起。[17]但是，值得强调的是，第二种方法面临着两个主要的挑战。第一个挑战是由于组装问题。由于需要通过CMOS CUIT来驱动单独的可寻址LED，因此采用了一种异质的集成方法，用于与电动驱动零件的CombineμLED。[4,8–13]在这种情况下，仍然存在μLED和CMO之间对齐的准确性问题，因此仍然限制了转移产量，然后增加了制造成本。第二个挑战是由于μLED的光学性能降解，其中μLED是通过光刻技术和随后的干蚀刻过程制造的。[4-11]在这种干蚀刻和随访过程中，引入了严重的损坏，导致μED的光学效果严重降解。[18,19]此外，随着降低LED的尺寸，问题的严重程度进一步增强。[18-22]尽管采用了使用原子层沉积（ALD）技术的额外钝化过程，但[22,23]由于在干etter蚀过程中造成的不可逆损害，光学性能的恢复是微不足道的。因此，用于制造微型播放的这种杂基整合方法仍然远非令人满意。我们认为，电气驱动的LED和高电子迁移式晶体管（HEMT）的外延整合
单一集成的三个...
抽象是单层整体上的三级闸门驱动器和氮化剂高电子迁移式晶体管（GAN HEMTS），以防止错误的转机，减少反向传导损失和实现快速切换。所提出的栅极驱动器与提供负门电压的外部和集成电容器一起工作。整体集成使电源转换电路的尺寸较小，并且由于其较低的寄生虫而改善了电路性能。集成的MIM（金属绝缘子 - 金属）电容器可改善DV/DT免疫力。的测量结果表明，所提出的GAN-IC实现了3.7 ns t和6.1 ns t o的快速切换速度，并提高了SR降压逆变器的效率。关键字：Gan Hemt，整体集成，三级闸门驱动程序，错误的转机，反向传导损失，高速切换分类：电源设备和电路
30 GHz 下 AlN/GaN/AlN HEMT 的大信号响应
功率放大器 (PA) 技术对于国防和商业领域毫米波 (mm-wave) 通信系统的未来至关重要。这些毫米波频率下的大气衰减很高，因此需要能够抵消这种影响的高功率 PA。氮化镓高电子迁移率晶体管 (GaN HEMT) 凭借其宽带隙和高电子速度，已成为在毫米波频率下提供高功率的主要竞争者。为了改进传统的 GaN HEMT 异质结构，我们之前在氮化铝 (AlN) 平台 [1] 上引入了 HEMT，使用 AlN/GaN/AlN 异质结构。二元 AlN 的最大化带隙可防止缓冲器漏电流并增加 HEMT 击穿电压，同时还提供更高的热导率以增强通道温度管理。此外，GaN 增加的极化偏移允许高度缩放的顶部势垒，同时仍能诱导高密度二维电子气 (2DEG)。我们最近展示了 RF AlN/GaN/AlN HEMT 中高达 2 MV/cm 的高击穿电压 [2]，以及这些 HEMT 在 6 GHz 下的 RF 功率操作，功率附加效率为 55%，输出功率 ( ) 为 2.8 W/mm [3]。在这项工作中，我们展示了 AlN/GaN/AlN HEMT 的首次毫米波频率操作，显示峰值 PAE = 29%，相关 = 2.5 W/mm 和 = 7 dB 在 30 GHz 下。
Teledyne e2v HiRel 推出 650 V 系列两款高功率 GaN HEMT
适用于高可靠性应用的高压 GaN HEMT 现提供 15 A 和 30 A 低电流版本 加利福尼亚州米尔皮塔斯 – 2021 年 1 月 6 日 – Teledyne e2v HiRel 正在为其基于 GaN Systems 技术的业界领先的 650 伏高功率产品系列添加两款新型加固型 GaN 功率 HEMT（高电子迁移率晶体管）。两款新型高功率 HEMT TDG650E30B 和 TDG650E15B 分别提供 30 安和 15 安的低电流性能，而去年推出的原始 650 V TDG650E60 可提供 60 A 的电流。这些 650 V GaN HEMT 是市场上可用于要求高可靠性的军事、航空电子和太空应用的最高电压 GaN 功率器件。它们非常适合电源、电机控制和半桥拓扑等应用。它们采用底部冷却配置，具有超低 FOM Island Technology® 芯片、低电感 GaNPX® 封装、>100 MHz 的超高频开关、快速且可控的下降和上升时间、反向电流能力等。Teledyne e2v HiRel 业务开发副总裁 Mont Taylor 表示：“我们很高兴继续为太空等需要最高可靠性的应用推出 650 V 系列高功率 GaN HEMT。我们相信，这些新器件的较小尺寸封装将真正使客户受益于设计最高功率密度项目。”TDG650E15B 和 TDG650E30B 都是增强型硅基 GaN 功率晶体管，可实现大电流、高击穿电压和高开关频率，同时为高功率应用提供非常低的结到外壳热阻。氮化镓器件已经彻底改变了其他行业的电源转换，现在采用耐辐射的塑料封装，经过严格的可靠性和电气测试，以确保关键任务的成功。这些新型 GaN HEMT 的发布为客户提供了关键航空航天和国防电源应用所需的效率、尺寸和功率密度优势。对于所有产品线，Teledyne e2v HiRel 都会针对最高可靠性应用进行最严格的认证和测试。对于功率器件，此测试包括硫酸测试、高海拔模拟、动态老化、高达 175°C 环境温度的阶跃应力、9 伏栅极电压和全温度测试。与碳化硅 (SiC) 器件不同，这两种器件可以轻松并联实现，以增加负载电流或降低有效 RDSon。这两种新器件现在都可以订购和立即购买。
GaN HEMT 航天鉴定指南 ...
以下是 GaN 半导体器件物理学家、工艺工程师、RF/微波设计师、航空航天工业专业人士、辐射效应专家、PM&P 专家、电子设备工程师、研究人员和科学家，他们为本文档的制定提供了帮助。他们参加每周的电话会议，为团队工作做出了贡献，并提出了许多有益的建议。他们贡献了集体智慧、想法、建议和意见。如果没有他们的服务，这些指南的效果会大打折扣。非常感谢他们的帮助。Assad, Chahriar 博士 波音公司技术研究员 Bole, Kenneth 高级研究工程师 空军研究实验室 新墨西哥州科特兰空军基地 Boutros, Karim 博士高级技术鉴定工程师 波音公司 Buttari, Dario 高级工程师 微电子工程师 诺斯罗普·格鲁曼公司 Cantarini, Bill 创始人 HiRel Component Solutions, LLC Carlos, Zenon F. 组件工程师 – 射频设备 波音研究与技术公司
帽层对6英寸Si(111)衬底上生长的AlN势垒HEMT性能的影响
近年来，氮化镓 (GaN) 基高电子迁移率晶体管 (HEMT) 因其在降低开关损耗、维持高击穿电压以及保持高温稳定性方面所表现出的卓越性能，其商业化进程不断加快 [1,2]。大尺寸 Si 衬底上 GaN 外延生长技术的进步降低了生产成本。同时，Si 上的 HEMT 器件可以轻松集成到现有的 Si 铸造厂中 [4-6]。上述优势使 GaN 基 HEMT 器件更接近大众市场应用。阻挡层是 HEMT 器件中的关键元件之一，它决定了导电通道的电阻。AlGaN 是最常用的阻挡材料。在 AlGaN / GaN 界面区域形成的二维电子气 (2DEG) 表现出良好的稳定性、低的薄层电阻、高的载流子密度和高的电子迁移率 [7,8]。由于在 AlN / GaN 界面区域形成了更高的 2DEG 密度，AlN 作为阻挡层材料也引起了人们的关注 [9]。据报道，薄层电阻 (Rs) 值低至 128 Ω/sq，2DEG 密度为 3.21 × 10 13 / cm 2 [10]。此外，在 AlN 系统中可以避免合金散射，从而提高 2DEG 霍尔迁移率 [11,12]。已经证明了基于 AlN 阻挡层的 HEMT 器件具有低栅极漏电和高 I on / I off 比 [13]。表 1 总结了最近对具有最佳 Rs 性能的 AlN / GaN 异质结构的研究。然而，由于 AlN 与 GaN 沟道层的晶格失配较大 (2.5%)，因此 AlN 的弛豫是一个主要挑战。氮化硅 (SiN x ) 帽层已被用作表面钝化层，以避免/减少 AlN 弛豫 [ 14 ] 。然而，钝化帽层的成分和厚度对抑制弛豫的影响很少被研究。在本文中，我们报告了包含原位生长的 GaN 和/或 SiN x 帽层的 AlN/GaN 异质结构的长期 2DEG 稳定性。