Perusahaan AS memperkenalkan teknologi terobosan untuk sistem RF berbasis GaN-on-silikon
Perusahaan Atomera yang berbasis di California telah mengumumkan kemajuan rekayasa material yang dimaksudkan untuk menjadikan galium nitrida pada silikon (GaN-on-Si) sebagai pilihan substrat yang lebih praktis untuk produsen perangkat frekuensi radio (RF) dan elektronika daya. Mears Silicon Technology (MST) milik perusahaan, sebuah film tipis rekayasa kuantum yang dimasukkan ke dalam pemrosesan wafer silikon standar, diposisikan sebagai metode untuk menekan dislokasi threading — cacat kristalografi yang telah lama membatasi kinerja GaN-on-Si dibandingkan GaN yang ditanam pada substrat silikon karbida (SiC) atau safir. Scott Bibaud, presiden dan CEO Atomera, mengatakan: “Kami secara mendasar mengubah perekonomian GaN. MST Atomera menghilangkan hambatan terhadap sistem RF berbasis GaN-on-Silicon, membuka terobosan kinerja RF pada substrat silikon berbiaya rendah.” Masalah substrat pada perangkat RF GaN GaN banyak digunakan pada amplifier RF berdaya tinggi untuk infrastruktur telekomunikasi, radar, dan komunikasi satelit karena celah pitanya yang lebar, mobilitas elektron yang tinggi, dan tegangan tembus. SiC tetap menjadi substrat dominan untuk perangkat RF GaN premium karena konduktivitas termal dan kompatibilitas kisinya yang unggul, namun biaya dan diameter wafer yang terbatas telah mendorong industri untuk menyelidiki silikon sebagai alternatif. Hambatannya adalah ketidaksesuaian kisi dan koefisien ekspansi termal antara GaN dan silikon, yang menghasilkan dislokasi threading selama pertumbuhan epitaksial. Cacat ini menyebar melalui lapisan perangkat, menurunkan mobilitas elektron, meningkatkan arus bocor, dan memperpendek masa pakai keandalan perangkat. Rekayasa lapisan penyangga – menumbuhkan lapisan transisi aluminium nitrida bertingkat – telah mengatasi sebagian masalah ini namun menambah kompleksitas proses dan biaya tanpa menghilangkan kepadatan cacat sepenuhnya. Bagaimana MST mengintervensi proses pertumbuhan Pendekatan Atomera menyisipkan film MST-nya, sebuah superlattice oksigen monolayer yang direkayasa secara tepat ke dalam substrat silikon, sebelum epitaksi GaN dimulai. Klaim perusahaan adalah bahwa MST memodifikasi keadaan tekanan mekanis permukaan silikon sedemikian rupa sehingga menghambat nukleasi dan propagasi dislokasi selama langkah pertumbuhan GaN berikutnya. Karena MST diperkenalkan pada tingkat substrat menggunakan peralatan deposisi yang kompatibel dengan CMOS (semikonduktor oksida logam gratis) standar, Atomera berpendapat bahwa hal itu tidak memerlukan perubahan pada reaktor epitaksi GaN atau aliran fabrikasi perangkat hilir. Berdasarkan pengujian yang dilakukan atas nama perusahaan, MST memungkinkan pengurangan biaya saluran parasit lebih dari 10x, mengurangi mekanisme utama hilangnya daya RF dan mendukung peningkatan kinerja perangkat GaN frekuensi tinggi. Selain itu, data pengujian telah membuktikan bahwa MST akan memungkinkan perangkat menangani daya yang signifikan dengan tetap menjaga kualitas sinyal, atau linearitas, di bawah tekanan. Implikasi biaya dan manufaktur Jika pendekatan ini berjalan seperti yang dijelaskan, maka kasus komersialnya sangatlah mudah. Wafer silikon tersedia dalam diameter 200 mm dan 300 mm dengan harga yang lebih murah dibandingkan SiC, dan pabrik silikon didistribusikan secara luas secara global. Mengalihkan lebih banyak produksi RF GaN ke substrat silikon akan mengurangi biaya input per wafer dan membuka akses ke infrastruktur manufaktur bervolume tinggi.
Diterbitkan : 2026-06-08 16:07:00
sumber : interestingengineering.com
