Published June 17, 2019 | Version v1
Conference paper

MOVPE growth of buffer layers on 3C-SiC/Si(111) templates for AlGaN/GaN high electron mobility transistors with low RF losses

Others:
Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN) ; Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
Puissance - IEMN (PUISSANCE - IEMN) ; Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN) ; Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI) ; Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Laboratoire Charles Coulomb (L2C) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire (LPQM) ; École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
RENATECH ; French National Research Agency. Grant Numbers: ANR-16-ASTR-0006-01, ANR-11-LABX-0014
Renatech Network
ANR-16-ASMA-0006,RAFQO 2016,Réseau Actif de Formateurs Quasi-Optiques(2016)
ANR-11-LABX-0014,GANEX,Réseau national sur GaN(2011)

Description

Herein, the interest of cubic silicon carbide as a template for the growth of AlGaN/ GaN high electron mobility transistor (HEMT) heterostructures on silicon substrates for high-frequency operation is shown. On the one hand, 0.6-0.8 μm-thick 3C-SiC grown by chemical vapor deposition on intrinsic silicon substrate having initial resistivity superior to 5 kΩ cm enables the metalorganic vapor phase epitaxy of GaN buffer layers with propagation losses below 0.4 dB mm À1 at 40 GHz and 0.5 dB mm À1 at 67 GHz. On the other hand, an HEMT heterostructure is grown on 1.5 μm-thick 3C-SiC on 4 off-axis silicon substrate having an initial resistivity superior to 200 Ω cm that allows to keep a sufficiently resistive epilayer stack limiting the loss up to 0.78 dB mm À1 at 40 GHz. Device process developed on a piece of the 100 mm diameter wafer leads to the demonstration of DC transistor operation with low leakage currents. Compared with direct growth on silicon, these templates enable reduced radio frequency (RF) propagation losses that are very interesting for high-frequency transistors and circuits operation.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
March 25, 2023
Modified:
November 22, 2023