Toshiba desenvolve transistor com capacidade de nitreto de gálio

Tóquio - A Toshiba Corporation anunciou o desenvolvimento de um transistor de efeito de campo (FET) com capacidade de nitreto de gálio (GaN).

A Toshiba conseguiu essa melhoria de desempenho inovadora otimizando a camada epitaxial e as estruturas de chip para operação de X-band. O resultado é um FET com capacidade de GaN com seis vezes a densidade de capacidade de um FET de GaAs e a maior capacidade de saída do mundo no nível de freqüência de 9,5GHz.

A Toshiba estabeleceu tecnologia de fabricação para FET com capacidade de GaN na faixa de 50W e iniciou a distribuição de amostras. A companhia espera iniciar a produção em massa dentro dos próximos seis meses.

Detalhes completos do novo FET com capacidade de GaN e sua tecnologia serão apresentados no IEEE Compound Semiconductor IC Symposium (CSISC), de 12 a 15 de novembro (hora dos Estados Unidos) em San Antonio, Texas, Estados Unidos.

Bases e objetivos de desenvolvimento - Os fluxos crescentes de comunicações estão conduzindo a demanda para capacidade de saída mais elevada em dispositivos de amplificação utilizados em comunicações de microondas via radar e satélite. Até agora, a Toshiba tem atendido a essa demanda com FETs baseados em GaAs, oferecendo capacidade de saída de 90W em freqüência de 6GHz e 30W em freqüência de 14GHz.

Entretanto, o equilíbrio entre a dissipação de calor e as características de desempenho em altas freqüências é uma questão crítica com GaAs e está chegando ao ponto em que o material está rapidamente alcançando os limites máximos.

O GaN representa uma grande promessa para aplicação em amplificadores de alta capacidade de saída que suporta freqüências mais elevadas acima da banda de freqüência de microondas, porque oferece velocidade de elétron de saturação mais elevada, voltagem de ruptura dielétrica mais elevada e faixa de temperatura operacional mais elevada do que GaAs.

A Toshiba inicialmente dirigiu seus esforços no desenvolvimento de um FET com capacidade de GaN para 4GHz a 8GHz (C-band) e no ano passado anunciou um FET com capacidade de GaN com uma saída de capacidade de 174W na banda de 6GHz. A companhia agora aproveitou seu sucesso naquela área com otimização estrutural que gerou um dispositivo que suporta freqüências de X-band mais elevadas e que alcança a mais alta saída de capacidade já obtida por um FET com capacidade de GaN operando em 9,5GHz. Esse progresso permitirá integração de dispositivos para amplificadores com chips e transistores e permitirá sua miniaturização, mesmo oferecendo capacidade de saída mais elevada.

A Toshiba está confiante de que essa inovação abre o caminho para níveis de freqüência mais elevados de 12GHz a 18GHz (Ku-band). A companhia continuará com suas atividades de desenvolvimento nesse sentido.

Principais recursos: 1. Estrutura de camada epitaxial - O FET adota uma estrutura de Transistor de Mobilidade de Elétron Elevada (HEMT). Otimizando as condições da composição e da espessura das camadas de A1GaN e GaN, a Toshiba alcançou excelente desempenho.

2. Estrutura de chip - Trabalhando com a estrutura de camada epitaxial, a Toshiba processou e otimizou a estrutura de unidade de FET, incluindo extensão de porta e distância entre a fonte e elétrodos de dreno. Isso assegura não apenas dissipação de calor mas também alto desempenho nas freqüências de X-band (9,5GHz).

3. Processo e encapsulamento - A tecnologia de tratamento de calor da Toshiba alcança resistência de baixo contato na fonte e elétrodos de dreno, permitindo maximização das características materiais de GaN. Para produzir alto desempenho em X-band, o FET requer um elétrodo de porta com menos de 0,5 mícron. À medida que a alta voltagem é aplicada, a supressão de falta de corrente no elétrodo de porta é essencial para alcançar desempenho de alto nível. Uma estrutura de elétrodo de porta exclusiva e o processo de cobertura contribuem para supressão de perda de porta para 1/30 da tecnologia convencional de hoje.

4. Uniformidade de chip e fusão de saída - A abordagem convencional para impulsionar a capacidade de saída em dispositivos de GaN tem sido fabricar um grande chip com alta capacidade em um grande encapsulamento. Esses dispositivos funcionam muito aquecidos, o que pode fazer com que os componentes se deteriorem e também pode danificar os amplificadores onde os dispositivos estão integrados. O GaN é uma material difícil de trabalhar e de alcançar uniformidade de características de chip, e tende a sofrer perdas de capacidade quando da combinação da capacidade de múltiplos chips em um encapsulamento.

A tecnologia de processo exclusiva da Toshiba obtém a uniformidade de chip no wafer enquanto o gerenciamento de capacidade avançado da companhia reduz a dissipação de capacidade dentro do encapsulamento. Essas abordagens dispersam o calor com sucesso e reduzem a deterioração de componente potencial, e apóiam a obtenção de uma alta saída de capacidade de mais de 80W em X-band.

Litografia de stepper - Embora a tecnologia de exposição a feixe de elétron tenha sido comumente utilizada em um processo de litografia para FET com capacidade de GaN como C-band e freqüências mais elevadas, a Toshiba adotou a exposição de stepper que é melhor adequada para produção de massa para FET de X-band, que requer uma extensão de porta de menos de 0,5 mícron. | . Por: AE | Business Wire Latin America