InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管技术研究

介绍了InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管(DHBT)材料生长、器件结构与设计、制作工艺和性能测试以及在振荡器中的应用等方面的研究.采用发射极-基极自对准工艺制作了InP/InGaAs/InP DHBT器件,发射极尺寸为1.5μm×10μm的器件小电流直流增益β约25,集电极-发射极击穿电压BVCEO≥10V,截止频率,ft和最高振荡频率,fmax分别为50和55GHz;     

fT=140GHz,fmax=200GHz的超高速InP DHBT

InP/InGaAs/InP DHBT具有频带宽、电流驱动能力强、线性好、相位噪声低和阈值电压一致性好等优点成为研究热点。通过优化外延材料结构设计和采用四元InGaAsP缓变层消除集电结电流阻塞效应;改进发射极-基极自对准工艺和集电区台面侧向腐蚀工艺,降低Rb和Cbc乘积;优化PI钝化工艺和空气桥互联等工艺,实现了发射极面积为2μm×10μm的自对准InP/InGaAs/InP DHBT器件,其直流增益β约为25,击穿电压BVCEO≥7 V@10μA,在VCE=4 V,Ic=10 mA下,截止频率fT=140 GHz,最高振荡频率fmax=200 GHz,优于同一外延片上的非自对准InP DHB器件,该器件将可应用于高速光通信和微波毫米波通信。     

fMAX为425GHz转移衬底InP／InGaAa／InP双异质结双极晶体管

美国UniversityofCalifornia采用转移衬底技术已研制成fMAX为 4 2 5GHz ,fT 为 14 1GHz的InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管 (DHBT) ,这是目前所报道DHBT最高的fMAX 器件的发射极接触面积为 0 5 μm× 8μm。在Jc =5× 10 4 A/cm2 下 ,击穿电压BVCEO为 8V ,且使电流增益 β为 4 3。MBE生长InP/InGaAs/InPDHBT的层结构如表所示。表　MBE生长InP/InGaAs/InPDHBT的层结构LayerMaterialDoping ThicknessEmittercap InGaAs 1× 10 19∶Si 30 0GradeInGaAs/InAlAs 1× 10 19∶Si 2 0 0N+ + emitterInp 1× 10 …     

ft =203GHz的超高速InP/InGaAs双异质结晶体管

为了适应数字及模拟电路带宽的不断增加,我们在传统的台面结构基础上利用BCB钝化平坦化工艺技术,设计并研制了InP/InGaAs/InP双异质结双极型晶体管。我们研制的晶体管ft达到203GHz,是目前国内InP基DHBT的最高水平,发射极尺寸为1.0μm×20μm,电流增益β为166,击穿电压为4.34V,我们的器件采用了40nm高掺杂InGaAs基区,以及203nm含有InGaAsP复合式结构的集电区。该器件非常适合高速中功耗方面的应用。     

带有复合掺杂层集电区的InP/InGaAs/InP DHBT直流特性分析

设计了一种新结构InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管(DHBT),在集电区与基区之间插入n+-InP层,以降低集电结的导带势垒尖峰,克服电流阻挡效应.采用基于热场发射和连续性方程的发射透射模型,计算了n+-InP插入层掺杂浓度和厚度对InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带有效势垒高度和I-V特性的影响.结果表明,当n+-InP插入层掺杂浓度为3×1019cm-3、厚度为3nm时,可以获得较好的器件特性.采用气态源分子束外延(GSMBE)技术成功地生长出InP/InGaAs/InP DHBT结构材料.器件研制结果表明,所设计的DHBT材料结构能有效降低集电结的导带势垒尖峰,显著改善器件的输出特性.     

带有复合掺杂层集电区的InP/InGaAs/InP DHBT直流特性分析

设计了一种新结构InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管(DHBT),在集电区与基区之间插入n -InP层,以降低集电结的导带势垒尖峰,克服电流阻挡效应.采用基于热场发射和连续性方程的发射透射模型,计算了n -InP插入层掺杂浓度和厚度对InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带有效势垒高度和I-V特性的影响.结果表明,当n -InP插入层掺杂浓度为3×1019cm-3、厚度为3nm时,可以获得较好的器件特性.采用气态源分子束外延(GSMBE)技术成功地生长出InP/InGaAs/InP DHBT结构材料.器件研制结果表明,所设计的DHBT材料结构能有效降低集电结的导带势垒尖峰,显著改善器件的输出特性.     

InP DHBT技术的最新进展

阐述了目前InP DHBT器件技术的研究进展,介绍了I型InP/InGaAs DHBT技术的研究水平和Ⅱ型InP/GaAsSb DHBT技术的开发现状。综述了InP DHBT在功率放大器、分布放大器、静态分频器和压控振荡器领域的应用,指出了其在高速数据传输系统中的重要性。为了适应高速数据传输系统的飞速发展,满足10/40/100Gbit/s高速系统的技术需求,对我国研发InPDHBT技术提出初步建议。     

InP DHBT技术的最新进展

阐述了目前InP DHBT器件技术的研究进展,介绍了I型InP/InGaAs DHBT技术的研究水平和Ⅱ型InP/GaAsSb DHBT技术的开发现状。综述了InP DHBT在功率放大器、分布放大器、静态分频器和压控振荡器领域的应用,指出了其在高速数据传输系统中的重要性。为了适应高速数据传输系统的飞速发展,满足10/40/100Gbit/s高速系统的技术需求,对我国研发InPDHBT技术提出初步建议。     

带有阶梯缓变集电区的InP/InGaAs/InP DHBT材料研究

设计并生长了一种新的InP/InGaAs/InP DHBT结构材料,采用在基区和集电区之间插入两层不同禁带宽度的InGaAsP四元系材料的阶梯缓变集电结结构,以解决InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带尖峰的电子阻挡效应问题。采用气态源分子束外延(GSMBE)技术,通过优化生长条件,获得了高质量的InP、InGaAs以及与InP晶格相匹配的不同禁带宽度的InGaAsP外延材料。在此基础上,成功地生长出带有阶梯缓变集电区结构的InP基DHBT结构材料。     

基于InP/InGaAs HBT技术的单片集成长波长光接收OEIC

采用InP/InGaAs HBT与PIN光探测器单片集成方案,对光接收光电集成电路(OEIC)的外延材料结构和生长、电路设计、制作工艺和性能测试进行了研究.基于自对准InP/InGaAs HBT工艺,实现了1.55μm波长单片集成光接收OEIC.发射极尺寸2μm×8μm的InP/InGaAs HBT直流增益为40,截止频率和最高振荡频率分别为45和54GHz;集成InGaAs PIN光探测器在-5V下响应度为0.45A/W@1.55/μm,暗电流小于10nA,-3dB带宽达到10.6GHz;研制的HBT/PIN单片集成光接收OEIC在2.5和3.0Gb/s速率非归零223-1伪随机码传输工作时可以观察到张开的眼图,灵敏度≤-15.2dBm@BER=10-9.     

基于InP衬底的GaAsSb/InP异质结晶体管

采用金属有机化学气相沉积生长了InP/GaAs0.5Sb0.5/InP 双异质结晶体三极管(DHBT)材料,研究了材料质量对器件性能的影响.制备的器件不但具有非常好的直流特性,而且还表现出良好的微波特性,其结果与能带理论的预言一致,DHBT集电结和发射结的电流理想因子分别为1.00和1.06,击穿电压高达15V,电流放大增益截止频率超过100GHz.     

基于InP衬底的GaAsSb/InP异质结晶体管

采用金属有机化学气相沉积生长了InP/GaAs0.5Sb0.5/InP 双异质结晶体三极管(DHBT)材料,研究了材料质量对器件性能的影响.制备的器件不但具有非常好的直流特性,而且还表现出良好的微波特性,其结果与能带理论的预言一致,DHBT集电结和发射结的电流理想因子分别为1.00和1.06,击穿电压高达15V,电流放大增益截止频率超过100GHz.     

Facet oxidation of InGaAsP/InP and InGaAs/InP lasers

The facet oxidation of InGaAsP/InP and InGaAs/InP lasers is investigated after aging under high constant optical output power or high current stress. Facet oxidation in InGaAsP/InP lasers is negligibly small under several thousand hours of practical operation. The thickness of oxide film increases in proportion to optical output power and logarithm of aging time. The growth rate of facet oxide film weakly depends on the junction temperature and the activation energy is estimated to be 0.07 eV within a experimental range between 25 and 150°C. The facet of InGaAs/InP lasers are oxidized more easily than that of InGaAsP/InP lasers but are about two orders of magnitude more stable against oxidation than that of AlGaAs/GaAs lasers.     

LPE growth of InP/InGaAs/InP DH wafers on (100) InP substrates

An InP/InGaAs/InP double heterostructure wafer is grown directly on a (100) InP substrate using very low temperature LPE growth. This crystal exhibits a thin transition layer at a InP-InGaAs interface because of dissolution of the ternary layer.     

Current drifting behaviour in InP MISFET with thermally oxidised InP/InP interface

Inversion-mode InP MISFETs with a thermally oxidised InP/InP interface have been fabricated. The devices exhibit fairly stabilised drain-current/time characteristics compared with those of the conventional devices reported so far. The MIS interface properties are also discussed.     

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管技术发展现状(Ⅰ)

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)以其独特的交错Ⅱ型能带结构,在频率特性、击穿特性和热特性等方面较传统的InP/InGaAsSHBT与InP/InGaAs/InPDHBT等显示出极大的优越性。对InP/GaAsSb/InPⅡ型DHBT技术的提出、外延层结构设计与生长、器件结构设计、器件制造工艺与优化以及国内外发展情况研究水平、发展趋势和商业化情况进行了系统的回顾和展望。指出结合垂直方向材料结构优化缩小器件尺寸和采用微空气桥隔离基极电极结构是InP/GaAsSb/InPDHBT向THz截止频率发展的最重要的技术路线。     

InGaAsP/InP BH lasers on p-type InP substrates

A 1.55 ?m InGaAsP/InP BH laser is achieved on a p-type InP substrate resulting in a simple fabrication process. A threshold current as low as 40 mA under CW operation and a pulsed power rating of several hundred mW at 8 A peak current are achieved in buried-heterostructure lasers.     

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管技术发展现状(Ⅱ)

5 制作工艺和优化 Ⅱ型InP DHBT的工艺流程与传统Ⅰ型InP HBT和DHBT工艺基本相同,一般沿用传统的三台面工艺,所不同之处主要是基区材料不同而导致湿法腐蚀和工艺细节变化,此外,由于Ⅱ型DHBT集电区全部采用InP材料,从而减小了由于四元缓变层带来的形成集电区台面时的工艺难度.