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サファイア基板採用により準ミリ波UWB帯で高信号品質を確保した窒化ガリウム・モノリシックマイクロ波IC  松下電器は、20-30ギガヘルツ帯の準ミリ波ＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）無線システムで求められる高周波特性と高耐圧特性を持つＧａＮ（窒化ガリウム）ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波ＩＣ）の開発に成功した。 従来のＳｉＣ（シリコンカーバイト）基板に代えてサファイア基板上に超高周波特性を有するヘテロ接合ＦＥＴと容量素子などを１チップ集積することで、２２ギガヘルツの準ミリ波帯で最小雑音指数2.6デシベル（従来ＳｉＣ基板の場合2.9デシベル）、信号増幅率１３デシベル（11.8デシベル）、入力時３次インターセプトポイント（ＩＩＰ３）7.5デシベル（7.5デシベル）の高信号品質を確保した。サージ耐圧も保護回路なしで１５０ボルトまで高めた。チップサイズ2.6×1.3平方ミリ。 準ミリ波ＵＷＢ帯のＭＭＩＣでサファイア基板上に実用レベルのＧａＮ ＭＭＩＣを形成したのは世界で初めて。従来のＳｉＣ基板に比べ基板コストを１０分の１に、トータルコストは約５分の１に抑えることができるとみている。 ドライバの視覚補助用などに採用が進むと期待されている車載用レーダーセンサーをはじめ、次世代ブルートゥースなどの高速PAN、USB/USB2/W1394の短距離リンク、モバイルコマース、UWB-SDカードの無線ＩＣカート用など０７年度をメドに商品化する予定。 ＭＭＩＣの素子間を接続して高周波信号伝送を行うコプレーナ線路の信号線幅を4-50マイクロメートルに、ギャップ幅を20-30マイクロメートルに、コプレーナ線路長を約２ミリにし、ＳｉＣ基板に比べ高周波損失の小さいサファイア基板を採用することで、サファイア基板上の線路損失を低減できた。 また、膜厚５ナノメートルのＡｌＧａＮとＧａＮを交互に１４層重ねた多層構造を採用し、従来のＧａＮコンタクト構造に比べ、電極からトランジスタに電流が流れ込む時のコンタクト抵抗を３分の１に抑え、ＦＥＴに流れる電流密度を３倍にした。これにより準ミリ波帯にまで動作周波数が上がり、増幅特性の向上と低雑音化を実現できた。 ＡｌＧａＮ層は塩素ガスで、ＧａＮ層はフッ素系ガスと塩素の混合ガスで交互にエッチングする独自の低ダメージ、原子層レベルの精密制御による選択ドライエッチングを採用。ゲート直下の越格子薄膜を除去し、AlGaN/GaN超格子のリセス（凹部）構造を形成し、素子の高周波特性を上げた。リセスに電子ビーム露光法でゲート長さ0.18マイクロメートルの微細Ｔ型ゲートを形成。１４０ギガヘルツの高い動作周波数を実現した。 これらの開発成果は、１１日から米国カリフォルニアで開催中のＩＭＳ２００５で現地１４日発表する。 |
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