GaAs PHEMT器件的退化特性及可靠性表征方法

测量了应力前后GaAs PHEMT器件电特性的退化,指出了GaAs PHEMT阈值电压的退化由两个原因引起.栅极下AlGaAs层深能级的空穴积累可以解释阈值电压漂移中暂时性的、可恢复的那部分,积累在栅金属与半导体之间界面层的空穴可以解释阈值电压漂移中永久性的漂移.空穴积累来源于场助作用下电子的退陷和沟道中碰撞电离产生的空穴向栅极流动时被俘获.对高场下碰撞电离率的实验曲线进行拟合,得到碰撞电离率与器件沟道电场峰值的量化关系,可以对GaAs PHEMT器件的电性能和可靠性进行评估.     

用248nm光刻机制作150nm GaAs PHEMT器件性能及可靠性评估

介绍了基于光刻机的150 nm T型栅Ga As PHEMT工艺,其中重点介绍了使用的shrink关键工艺步骤。利用新工艺在某100 mm Ga As工艺线上进行流片,并通过直流测试、loadpull测试、微波小信号测试以及环境试验、极限电压测试、高温步进试验,获得新工艺下制作的Ga As PHEMT的各项性能指标及可靠性。最后制作得到的器件在性能和通过直接光刻得到的PHEMT在性能和可靠性上基本在一个水平上,但是想要通过shrink工艺得到线宽更细的栅长需要进一步努力。     

亚微米GaAs PHEMT器件的结构设计与优化

主要论述了采用POSES软件对亚微米GaAs PHEMT器件进行的结构设计与优化。在结构设计过程中,本文首先简要分析了PHEMT器件的工作原理;然后利用POSES软件数值求解了材料结构和器件性能之间的关系,并根据上述分析结果优化器件结构设计,完成流片实验。流片得到的0.25μm GaAs PHEMT器件的性能参数为:跨导gm=440mS/mm、截止频率fT=50GHz、最大振荡频率fmax>80GHz,显示出良好的DC和AC小信号特性。     

功率PHEMT的直流特性研究

描述了高电子迁移率晶体管的作用、工作原理及发展概况，叙述了器件特性。制作出了栅长为１μｍ的ＰＨＥＭＴ样品，它的最大跨导为１７０ｍＳ／ｍｍ，击穿电压为４Ｖ，最大电流密度为２７０ｍＡ／ｍｍ，阈值电压为１．５Ｖ。     

GaAsSOI衬底上PHEMT器件特性演示

利用分子束外延生长了 Ga As/Al As/Ga As夹层结构材料 ,通过侧向湿法热氧化技术 ,成功制作了Ga As SOI衬底 ,并在其上生长了 PHEMT材料结构。X射线双晶摇摆曲线分析证明材料结构完整 ,晶体质量良好。器件结果显示了优良的 I-V特性 ,零偏压下漏源电流为 3 2 0 m A/mm,最大跨导为 2 5 0 m S/mm,器件具有良好的夹断性能 ,极好的电荷控制能力和高线性特性     

高温及关态应力条件下GaAs pHEMT器件的性能退化研究

研究了高温和电学应力下砷化镓赝晶高电子迁移率晶体管的直流特性退化机理。高温下陷阱辅助发射电流引起器件关态漏电上升,而载流子迁移率的退化引起跨导降低;当温度达到450 K时,栅金属的沉降效应会导致跨导异常升高。进一步研究了不同温度下关态电学应力对器件性能退化的影响,结果与高温下栅沉降效应相吻合。     

0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0.25μm的GaAs基InAlAs/InGaAs变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT),测得其跨导为522mS/mm,沟道电流密度达490mA/mm,截止频率为75GHz,比同样工艺条件下GaAs基InGaP/InGaAs PHEMT的性能有很大的提高.对该器件工艺及结果进行了分析,提取了器件的交流小信号等效电路模型参数,并提出了进一步得到高稳定性、高性能器件的方法.     

0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0 .2 5 μm的Ga As基In Al As/ In Ga As变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT) ,测得其跨导为5 2 2 m S/ m m,沟道电流密度达4 90 m A/ mm,截止频率为75 GHz,比同样工艺条件下Ga As基In Ga P/ In Ga As PHEMT的性能有很大的提高.对该器件工艺及结果进行了分析,提取了器件的交流小信号等效电路模型参数,并提出了进一步得到高稳定性、高性能器件的方法.     

PHEMT结构材料及器件

概述了微波毫米波赝配结构高电子迁移率晶体管材料的结构特性,研究了该材料的分子束外延生长工艺,并且报道了用这种材料研制的赝配结构高电子迁移率晶体管的器件研制结果。     

GaAs微波功率FET的可靠性与功率特性的关系

采用射频最大饱和漏电流和射频击穿电压解释了影响GaAs微波功率FET功率特性的主要因素,GaAs FET栅漏间半导体表面负电荷的积累在引起器件电流偏移的同时还导致器件微波功率特性的退化,GaAs微波功率FET的可靠性和功率特性相互关联,高可靠的GaAs微波功率FET一定具有高性能的功率特性。在器件工艺中对表面态密度和陷阱能级密度严格控制是实现GaAs微波功率FET的高功率特性和高可靠性的关键。     

NBTI效应的退化表征

对超深亚微米PMOSFET器件NBTI效应的失效机理和退化表征进行了讨论.反应-扩散模型是最为广泛接受的NBTI退化机理模型,它有效地解释了阈值电压漂移随时间逐渐饱和以及应力去除后NBTI效应部分恢复的退火现象.用阈值电压漂移量表征了NBTI效应的退化,深入讨论了影响NBTI效应的主要因素:应力作用时间、栅氧电场和温度应力,总结了阈值电压漂移与这些因素的关系,给出了一个经验-逻辑推理公式,对公式中的参数提取后可以得到NBTI寿命值,从而实现NBTI效应的可靠性评价.     

CCD多晶硅层间绝缘介质对器件可靠性的影响

采用扫描电子显微镜和电学分析技术研究了电荷耦合器件(CCD)多晶硅层间绝缘介质对器件可靠性的影响.研究结果表明,常规热氧化工艺制作的多晶硅介质层,在台阶侧壁存在薄弱区,多晶硅层间击穿电压仅20 V,器件在可靠性试验后容易因多晶硅层间击穿而失效.采用LPCVD淀积二氧化硅技术消除了多晶硅台阶侧壁氧化层薄弱区,其层间击穿电压大于129 V,明显改善了器件可靠性.     

CCD多晶硅层间绝缘介质对器件可靠性的影响

报道了使用石墨烯作为阳极材料的GaN肖特基型紫外探测器。介绍了光敏面为1mm×1mm的新型肖特基紫外探测器的制备过程。并对器件进行了响应光谱、I-V特性测试。器件的响应光谱较为平坦,峰值响应度为0.175A/W;通过对石墨烯进行化学修饰,使峰值响应度增加到0.23A/W。并根据热电子发射理论,计算出了器件掺杂前后的肖特基势垒高度分别为0.477eV和0.882eV,验证了器件性能的提高主要原因是石墨烯功函数的增加。 更多还原     

热载流子退化对MOS器件的影响

介绍了评价热载流子注入效应的加速寿命试验，针对具体的工艺线，提取了MOS管加速寿命试验的模型参数，以阈值电压变化10mV为失效判据，分别对0．8μm和0.6μm工艺线的热载流子注入效应进行了评价。整个测试过程由程序控制，设备精度高，使用简便，适用于亚微米和深亚微米工艺线的可靠性评价。     

Optimization of ohmic contacts for reliable heterostructure GaAs materials

We studied silver barrier ohmic (Ni/AuGe/Ag/Au) contacts to the GaAs based HEMT structures and observed strong dependence of the cleaning procedures on the ohmic con-tact resistance (R_c), its stability and reliability. The chemical profiles of the metal con-tacts before and after alloying were measured by SIMS. Samples cleaned with the com-bined plasma O₂ and NH₄OH process exhibited excellent results:R _c ∼ 0.1–0.12 ohm-mm when alloyed in the temperature range of 440–540° C and remained stable when subjected to a 200° C and 600mA/mm stress condition for 1000 hr.     

HALO结构pMOSFETs在V_g=V_d/2应力模式下应力相关的热载流子退化

研究了超薄栅(2 .5 nm )短沟HAL O- p MOSFETs在Vg=Vd/ 2应力模式下不同应力电压时热载流子退化特性.随着应力电压的变化,器件的退化特性也发生了改变.在加速应力下寿命外推方法会导致过高地估计器件寿命.在高场应力下器件退化是由空穴注入或者电子与空穴复合引起的,随着应力电压的下降器件退化主要是由电子注入引起的.最后,给出了两种退化机制的临界电压并在实验中得到验证     

不同工艺下GaAs MESFET阈值电压均匀性的研究

分别采用挖槽工艺和平面选择离子注入自隔离工艺对 Ga As MESFET Vth(阈值电压 )均匀性进行了研究。结果表明 ,采用平面工艺方法获得的 Ga As单晶 MESFET Vth均匀性与采用挖槽工艺相比 ,更能反映单晶材料质量的实际情况 ,Ga As单晶 MESFET Vth均匀性研究宜采用平面工艺     

高倍增超快高压GaAs光电导开关触发瞬态特性分析

首次提出"发光畴"模型对强电场下GaAs光电导开关高倍增工作模式的物理机制进行解释.其要点是:光注入载流子引起开关电场畸变,开关偏置在触发电场阈值下因负阻效应产生高场畴,畴内发生碰撞电离引起载流子的雪崩倍增,相伴而生的辐射复合发射光子替代了已消失的触发光脉冲,畴的运动与发光使载流子以10⁸cm/s的速度穿越电极间隙,畴生存条件决定Lock-on电场,当外电路的控制使开关电场不能维持畴的生存时,开关电阻恢复.     

GaAs MMIC设计及其可靠性研究

文章使用PPH25X工艺3.2mm栅宽的PHEMT功率管芯设计了一款单级功率放大器。经过ADS软件仿真得出较理想的仿真结果。流片后比较了仿真结果与测试结果,在8.5GHz~10.5GHz的频率范围内的实际测试小信号增益在7dB左右,在输入功率为24.8dBm的情况下,输出可以达到33dBm,输入驻波基本小于2。最后利用寿命加速实验对所设计的芯片进行了可靠性评价。经验证,沟道温度选取240℃、260℃和280℃的失效机理一致,在寿命加速分布图上外推出了该器件正常工作条件下的平均失效前寿命。