经改进的亚微米单栅和双栅砷化镓MESFET的低噪声和高增益性能

叙述了亚微米单栅和双栅砷化镓金属—半导体场效应晶体管(GaAsMESFET)的微波性能。也讨论了设计考虑和器件工艺。这些GaAsMESFET 在 x 波段上的低噪声和高增益性能都超过了以往水平,对于0.5微米单栅 MESFET 在12千兆赫下噪声系数为2.9分贝、相应的增益为10.0分贝,1微米双栅 MESFET 在同样频率下噪声系数为3.9分贝、相应的增益为13.2分贝。     

一种新型高速嵌入式动态随机存储器

基于二维器件模拟工具,研究了一种采用栅控二极管作为写操作单元的新型平面无电容动态随机存储器.该器件由一个n型浮栅MOSFET和一个栅控二极管组成.MOSFET的p型掺杂多晶硅浮栅作为栅控二极管的p型掺杂区,同时也是电荷存储单元.写“0”操作通过正向偏置二极管实现,而写“1”操作通过反向偏置二极管,同时在控制栅上加负电压使栅控二极管工作为隧穿场效应晶体管(Tunneling FET)来实现.由于正向偏置二极管和隧穿晶体管开启时接近1μA/μm的电流密度,实现了高速写操作过程,而且该器件的制造工艺与闪烁存储器和逻辑器件的制造兼容,因此适合在片上系统(SOC)中作为嵌入式动态随机存储器使用.     

双栅GaAsMESFET串联电阻的测量方法

本文在单栅GaAsMESFET串联电阻测量方法的基础之上,对双栅GaAsMESFET的串联电阻进行了分析,推导出双栅GaAsMESFET串联电阻的数学解析式,并给出了测量串联电阻的方法,用它对实际器件做了测量。     

GaAs MESFET特性的计算机模拟

为了定量地分析GaAsMESFET的物理参数和几何参数对其电性能的影响,本论文计算了GaAsMESFET的直流Ⅰ-ⅴ特性、等效电路参数及高频性能。本论文从GaAs电子速度-电场的两段线性近似出发,考虑了栅下耗尽层向漏端及源端的延伸,通过编制计算机程序求解GaAsMESFET的沟道电流-电压方程,得到了器件等效电路参数和高频参数与器件几何参数和材料参数以及偏压的关系。作为实例,本文计算了栅长1μm左右、栅宽1.2mm的GaAs功率器件DX52的直流Ⅰ-Ⅴ特性和高频性能,与测试结果符合较好,这些计算方法能够用来作为器件设计的依据。     

微波砷化镓场效应晶体管的进展

一、发展概况早在五十年代初期,肖克莱就提出了关于场效应晶体管的基本工作原理。由于材料和工艺方面的原因,在相当长的时间内进展迟缓。自1966年C.A.Mead提出砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管(GaAsMESFET)以来,普遍认为它可望成为一种很好的微波器件,竞相投入力量进行研制。1970年后,在砷化镓材料和制管工艺方面都有重大突破,从而使器件性能水平迅速提高。 1972年,GaAsMESFET已达到在10千兆赫下,噪声系数3.5分贝,增益6.6分贝。远远超过硅双极晶体管的性能。而且也提出了考虑到载流子速度饱和谷间散射的噪声模     

英飞凌扩展其逆导软开关IGBT产品组合

英飞凌科技股份公司日前宣布推出一款单片集成逆导二极管的650V器件,再次扩展其最新一代逆导软开关IGBT（绝缘栅双极晶体管）产品线。英飞凌的RC—H5系列产品性能卓越,而颓推出的这款器件更将显著扩大RC—H5系列产品的应用范围。（来自英飞凌）     

向微波功率领域发展的隐栅场效应晶体管(Gridistor)

多沟道面结型-栅极场效应晶体管及其优点,在1964年以隐栅场效应晶体管这个题目已被介绍过了。它包括垂直的和水平的沟道结构。它的发展为的是将场效应晶体管和双极晶体管的优点合并到同一器件中。水平沟道结构所具有的特性在功率管甚高频波段中是十分有用的;但对更高频率和更大功率领域,垂直沟道结构基本上则更为适合。然而,为了发展微波功率领域的这种结构,必须对其作一透彻的了解,以克服其缺点(即较高的栅电阻和微分漏电导等)。第一个问题的解决是将栅的几何形状加以修正,并且增加栅极的体内杂质浓度。第二个问题的解决是将源和漏的薄层电阻给以适当的梯度。于是,使用通常的工艺和普通的栅极精密度(但是要适当的栅极图形)已经得到1千兆赫以上的工作频率、f_(max)约为5千兆赫、频率-功率乘积约为5千兆赫·瓦的单片隐栅场效应晶体管。本文讨论这种器件的特点,并给出全套的实验结果。最后,对不久的将来可望实现,现在已经开始着手进行的功率范围1～2瓦、工作频率8千兆赫的器件作了概述。本文也讨论了接近隐栅场效应晶体管极限的预计结构。本文仅涉及隐栅场效应晶体管的实验部分。     

用正向栅控二极管的方法对场效应晶体管的参数提取

本文用正向栅控二极管的方法来提取场效应晶体管的栅氧层厚度和体掺杂浓度,尤其是在这两个变量事先都未知的情况下进行提取。首先,用器件物理推导出了以栅氧层厚度、体掺杂浓度为参数的正向栅控二极管峰值电流。然后用ISE-Dessis模拟了不同栅氧层厚度和体衬底掺杂浓度下的产生复合电流峰值的特性,用于参数提取。模拟数据的结果与正向栅控二极管的方法显示出高度的一致性。     

异质结场效应激光器

<正>目前的半导体激光器多为二极管激光器,若将激光器制成具有和晶体管相同结构的晶体管激光器,则将会使光集成电路的制造变得较为方便.1990年9月份英刊《ElectronicsLetters》报道了首次提出的异质结场效应激光器(HJ—FET Laser),其结构如图所示.当栅-源(或漏)正向偏置,载流子注入GaAs有源层时,器件工作有如一个埋层异质结激光器.当栅处于反向偏置时,器件则如一个晶体管.     

可变增益宽带低噪声中频放大器

<正>随着雷达、电子对抗等技术的发展,要求前置中放除了具有宽带和低噪声性能外,还要有较大范围的可控增益特性.对于双极型晶体管放大器,控制增益一般是改变基极直流电位或利用二极管的非线性电阻特性分压.这些方法,对于窄带谐振放大器是可行的,但对于宽带放大器则很不理想.随着控制增益的变化,输出幅频特性也将发生较大的形变.近年来,场效应器件,特别是双栅场效应器件的研制成功,给这一要求带来了希望.由于双栅场效应管具有双极型晶体管所没有的特殊性能,可以应用它来构成可变增益放大器、调制器等.     

GaAs微波振荡功率场效应晶体管

<正> 一、引言 GaAsMESFET是近十多年来迅猛发展的一种微波器件。无论在低噪声、微波功率放大、以及微波振荡等方面,GaAsMESFET都是目前最好的一种微波固态器件。随着微波通讯、雷达、电子对抗等整机系统对高性能振荡器的要求,用GaAsMESFET制作的介质振荡器(DRO)和压控振荡器(VCO)以及GaAsMESFET YIG振荡器与用双极晶体管或体效应管制作的振荡器相比,具有振荡频率高、频谱纯、相位噪声低、频率稳定度高和频带宽等优     

砷化镓场效应晶体管的现状和将来

现在,微波晶体管,硅双极晶体管已开始广泛地用来做4千兆赫下低噪声和功率等各种放大器。由于晶体管放大器和其他结构的放大器相比,具有许多优良的性质,可望研制在更高频率下具有低噪声,高增益、高输出功率等特性的晶体管。然而,硅双极晶体管的特性目前已大致接近其极限,作为其代替者,GaAs肖特基势垒场效应晶体管(GaAsSBEET或GaAsMESFET)近年来引起人们极大的注意。自Mead(1966)提出了GaAsFET,Hooper(1967)等人确定了其作为微波晶体管的可能性,到Drangeid(1970)等人试制了最高振荡频率为30千兆赫的器件,这段时间为该器件作为微波晶体管的试制期。到1972年,Liecht等人成功地制     

亚微米GaAsMESFET的跨导压缩

众所周知,GaAsMESFET的跨导压缩现象与栅金属、制作工艺和栅长有关。认为这种现象是由栅和漏之间裸露表面下的耗尽区引起的。基于此假设,提出了一种可以圆满地解释0.25μm栅长器件实验结果的新模型。     

系统工程中先进的功率半导体器件新的发展方向

本文对近来提出的一些器件的基本原理进行了比较，这些器件包括超大型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）和碳化硅（SiC）器件。所有这些器件的阻断电压都能达到1000V，以优化设计可适合于不同的应用领域。最新一代的CoolMOS在最大电流下可同时获得极高的通态电导率和极快的开关频率，而其阻断电压也在500～800V之间。在很多场合，CoolMOS的杰出的开关性能由于其二极管的动态特性比较差而无法得到应用。因此，一系列碳化硅二极管被设计出来，使开关特性优异的CoolMOS和快速SiC二极管在为理想的组合对象。该二极管的性能随后将被探讨。和硅器件相比，SiC器件展现出优越的性能，极低的导通电阻和很高的击穿电压被认为是碳化硅功率开关器件最突出的特点。阻断电压高达18000V的MOSFETs和结型场效应晶体管（JFETs）其导通电阻分别是47mΩcm^2和14.5mΩcm^2，比较而言，碳化硅器件对系统设计者有吸引力得多。为了在器件实体上描述这些预期的特性，我们在JFETs器件上实现了纵向阻断电压为1800V和通态电阻率为12mΩcm^2的性能。我们将对此进行讨论。     

一种低压智能功率集成技术

本文介绍了一种以传统多晶硅栅ＶＤＭＯＳ工艺为主的新型自隔离智能功率集成工艺技术。该技术可以将ＶＤＭＯＳ、ＨＶ－ＣＭＯＳ、ＬＶ－ＣＭＯＳ、ｎｐｎ双极晶体管、齐纳二极管、电容等器件集成在同一单片电路中。整个工艺仅１０块掩模版。结合我们研制的高边智能功率开关电路，对器件结构、特性和工艺设计考虑进行了详细的分析。     

向微波功率领域发展的隐栅场效应晶体管(Gridistor)

多沟道面结型-栅极场效应晶体管及其优点,在1964年以隐栅场效应晶体管这个题目已被介绍过了。它包括垂直的和水平的沟道结构。它的发展为的是将场效应晶体管和双极晶体管的优点合并到同一器件中。水平沟道结构所具有的特性在功率管甚高频波段中是十分有用的;但对更高频率和更大功率领域,垂直沟道结构基本上则更为适合。然而,为了发展微波功率领域的这种结构,必须对其作一透彻的了解,以克服其缺点(即较高的栅电阻和微分漏电导等)。第一个问题的解决是将栅的几何形状加以修正,并且增加栅极的体内杂质浓度。第二个问题的解决是将源和漏的薄层电阻给以适当的梯度。于是,使用通常的工艺和普通的栅极精密度(但是要适当的栅极图形)已经得到1千兆赫以上的工作频率、f_(max)约为5千兆赫、频率-功率乘积约为5千兆赫·瓦的单片隐栅场效应晶体管。本文讨论这种器件的特点,并给出全套的实验结果。最后,对不久的将来可望实现,现在已经开始着手进行的功率范围1～2瓦、工作频率8千兆赫的器件作了概述。本文也讨论了接近隐栅场效应晶体管极限的预计结构。本文仅涉及隐栅场效应晶体管的实验部分。     

GaAs MESFET基本参数的确定

本文描述了一种确定砷化镓金属-半导体场效应晶体管(GaAsMESFET)有源沟道基本性质的新方法。有效栅长、沟道厚度以及载流子浓度是根据器件直流参数确定的。给出了测量直流参数的一种正确方法。用不同样品制作的器件证明此方法有效。指出用直流参数也可以很好地预言器件的微波参数,如最大输出功率、最小噪声系数。根据器件的材料参数和几何结构建立起来的简单解析式,求得的本征直流参数和非本征直流参数与测量值相符。这些公式能够作为设计器件的基础。     

化合物半导体重要用语选集(四)

<正> 自对准FET(Self-Aligned FET) 作为超过Si的下一代超高速集成电路的关键器件,GaAsMESFET是很有希望的。为了提高其高速性能,还需要增加跨导g_m,其主要的途径是减少源一栅间的串联电阻R_S。作为其技术之一,有相对栅电极能自调整地掺杂高浓度N~+层的方法,这样制作的器件一般标为自对准FET。关于能降低R_S的N~+层掺杂技术,采用多层抗蚀剂的自对准注入N~+层技术(SAINT)等。现在用GaAsMESFET能得到的g_m已为当初的     

一种新的亚微米制造技术

已经研制成功一种制作亚微米线宽和器件的新技术。此技术不需要电子束或其它外加的刻蚀技术,而只用常规光刻法和一次边缘选择镀工序。在此工序中,把金属镀到已刻图案的金属层的边缘上。然后,此已镀边缘作为下步等离子腐蚀的掩模,以腐蚀其下层的导体或介质。此技术作出的线宽小至0.04微米,并能用来制造多种微波器件。特别是已用它来制作栅长为0.1微米的镀金铬栅 GaAsMESFET。此法所得 GaAsMESFET 的性能,比得上用比较复杂和花费大的制作栅图案技术制造出来的器件。譬如,在离子注入的 GaAs 上制作的5微米源-漏间距,0.3微米栅长和250微米栅宽的 MESFET,12千兆赫下最大可用增益超过10分贝。     

0.2和0.1μm栅长的AlInAs-GaInAs HEMT的微波性能

<正> 在最近几年里,由于材料系统的革新和亚微米光刻的进展,使低噪声晶体管取得了振奋人心的进步。0.1μm栅长的成比例的GaAsMESFET,在1986年显示出80GHz的非本征f_T,而最近刚为115GHz,这个结果完全可以与相同栅长的AlGaAs-GaAsHEMT相匹敌。AlGaAs-InGaAs赝配HEMT是大有希望的器件,因为在这种结构中,薄层电荷密度提高,且能够实现电荷控制。沟道中In克分子数为0.25、栅长约为0.2μm的器件,1987年表明的非本征f_T为98GHz,而最近约为122GHz。