国外异质结双极晶体管设计概况

本文介绍了以宽禁带发射极晶体管为重点的六种异质结双极晶体管(HBT)的一般设计原则。为说明这一原则还给出了一个高速开关HBT的设计实例。     

截止频率为45GHz的新颖电极结构的自对准HBT设计、制作和表征

文章采用二维异质结构器件模拟程序和异质结双极晶体管电路模拟程序,对新近提出的自对准AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管(HBT)的设计、制作和模拟制定了系统的研究方法。所研制的HBT有一突变的发射极-基极异质结,并且采用一种新颖结构——在两个发射极电极之间夹入一个基极电极。对已制成的3×8μm~2双发射极HBT进行了测量,其电流增益截止频率f_T=45GHz,最高振荡频率f_(max)=18.5GHz。分频器电路模拟结果指出,研制成的HBT的速度是两个基极电极之间夹入一个发射极电极的普通HBT的1.4倍。     

机电部十三所用MOCVD GaAlAs/GaAs材料做出HBT

<正> 利用宽禁带发射极高注入效率的异质结双极晶体管(HBT),可同时提高基区掺杂、降低发射区掺杂,从而降低基区电阻和基极-发射极结电容。由于HBT在高频高速运用中具有极大潜力,使HBT的研究成为国际上的一个活跃课题。该器件要求精确控制极薄的多层外延结构材料的组分和掺杂浓度、以及精细的器件横向尺寸,从而在工艺上具有相当的难度。机电部十三所于1988年十月在国内首次使用MOCVD生长的GaAlAs/GaAs异质结多层结构材料,成功地研制出HBT。其材料结构为:衬底:N~+-GaAs;     

双异质结NpN GaAlAs/GaAs双极晶体管

已经研制出双异质结NpN Ga_(0.7)Al_(0.3)As/GaAs/Ga_(0.7)Al_(0.3)As双极晶体管并进行了测试,为了形成NpN双异质结,除了一个宽禁带发射极之外,又引进了一个宽禁带集电极,NpN双异质结晶体管与双极晶体管一样,能双向工作。I/V测试表明:双异质结晶体管消除了正常情况下(共发射极)的Npn宽禁带发射极GaAs/Ga_(0.7)Al_(0.3)As晶体管0.2V的导通电压。与Npn GaAs晶体管比较,晶体管的存贮时间t_s约等于NpN GaAs晶体管的一半。     

中功率GaAs双极晶体管

用GaAs做双极晶体管时,它的某些材料参数优于硅和锗,另一个优点是可利用GaAlAs/GaAs异质结晶体管的宽禁带发射极原理。目前已制出这样的双极晶体管并进行了测试。最大振荡频率f_(MAG)=2.2GHz,截止频率f_T=2.7GHz,这表明了管子的高频适用能力。而发射极-集电极击穿电压V_(CBO)≥～100V;最大集电极电流I_(Cmax)～300mA,为大功率应用的标志,晶体管的工作温度范围为—269℃～+350℃。双异质结NpN晶体管消除了共发射极结构的Npn宽禁带发射极Ga_(0.7)Al_(0.3)As/GaAs晶体管0.2V的导通电压。此种NpN晶体管能双向工作并有类似的电流增益,这是由宽禁带发射极原理和发射极-基极、集电极-基极异质结的对称性所致。与Npn GaAs晶体管比较,NpN GaAs晶体管的存贮时间t_s约等于Npn晶体管的一半。     

InGaAs/AlGaAs PM-HEMT的实验研制

<正>高电子迁移率晶体管(HEMT)在近十年的发展中,已成为微波、毫米波及高速数字领域中最重要的新型半导体器件之一,并正进入实用化与商品化.HEMI的许多优异性能与器件内部异质结界面附近的二维电子气(2DEG)的性质(如高漂移速度、高电子浓度)有关,因而随着对新的异质结构材料中2DEG特性研究的深入,采用新的材料研制HEMT,已成为器件发展中的一个最重要的方向.     

HEMT的设计考虑及特殊结构HEMT的简介

<正> 一、引言在由未掺杂的窄禁带材料(如GaAs)和掺杂的n型宽禁带材料(如GaAlAs)组成的选择掺杂突变异质结构中,电子将从GaAlAs转移到亲合能较大的GaAs中,出于异质结势垒的限制,将在界面附近约100薄层内形成的一个平行于界面的二维平面内自由运动,而在垂直于界面的方向是受约束(能量量子化)的二维电子系统,即二维电子气(2DEG)。由于2DEG与其离化施主母体在空间上是分离的,因而可减少离化杂质散射,提高电子迁移率μ_n,特别是在低温下,晶格振动也大为减     

低电压高效率非晶硅发射极异质结UHF功率晶体管

本文报道了利用重掺杂氢化非晶硅作宽禁带发射极材料的低电压硅异质结UHF功率晶体管的实验结果.制备的器件在9伏电压、工作频率470MHz下,输出连续波功率4W,功率增益8.2dB,集电极效率72％.在迄今有关非晶硅发射极HBT的报道中。这是首次详细报道可工作于UHF频率的低电压非晶硅发射极异质结功率晶体管.文中还讨论了这种异质结构的低压功率器件的设计和制备应考虑的一些问题,并提出一些解决办法.     

InGaAsP/InP异质结双极晶体管的研究

用液相外延方法研制了InGaAsP/InP异质结双极晶体管(HBT),并研究了其直流特性。该HBT的发射区和集电区材料为InP(禁带宽度为1.35eV),基区材料为InGaAsP(禁带宽度0.95eV)。器件采用台面结构,发射结、集电结面积分别为5.0×10~(-5)cm~2、3.46×10~(-5)cm~2。基区宽度约为0.2μm,基区掺杂浓度为(2～3)×10~(17)/cm~3。在I_c=3～5mA,V_(ce)=5～10V时。共射极电流放大倍数达到30～760。符号表 q 电子电荷ε介电常数 k 玻耳兹曼常数 T 绝对温度β共射极电流放大倍数γ发射极注入效率 A_e 发射结面积 I_(ne) 发射极电子电流 I_(pe) 发射极空穴电流 I_(rb) 基区体内复合电流 I_(gre) 发射结空间电荷区产生-复合电流 I_(sb) 基区表面复合电流 I_(nc) 被集电极收集的电子电流 m_(pb)~* 基区中空穴有效质量 m_(?)~* 发射区电子有效质量 N_(Ab) 基区中受主掺杂浓度 N_(D(?)) 发射区施主掺杂浓度 N_(D(?)) 集电区施主掺杂浓度 W_b 基区宽度 L_(ab) 基区中电子扩散长度μ_(ab) 基区中电子迁移率τ_(ab) 基区中电子寿命 V_(no) 从发射区注入到基区电子的平均速度 V_(p(?)) 从基区注入到发射区空穴的平均速度△E_g 发射区与基区的禁带宽度差△E_c 异质结交界面导带不连续量△E_v 异质结交界面价带不连续量。且有:△E_c+△E_v=△E_g A_(?) 基区表面有效复合面积     

f_T为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率(f_T)的Si异质结双极晶体管(HBT)的制作。器件的f_T值达75GHz,集电极-基极偏压1V,本征基区层电阻(R_(bi))17kΩ/□,发射极宽0.9μm。该器件用SiGe作基底材料,采用多发射极双极工艺制作,其75GHz的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍。45nm基区中的Ge是缓变的,这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场,因而本征渡越时间仅为1.9ps。     

三指发射极InGaP/GaAS HBT的研制

异质结双极型晶体管(HBT)是MMIC领域中最具有竞争力的三端器件之一.本文提出了一种三指发射极HBT的设计.通过与同一版上两指发射极HBT比较,证实了该设计的工艺宽容度高、可靠性和一致性好、成品率高,并且仍然具有两指发射极HBT良好的击穿、直流和高频特性.     

三指发射极InGaP/GaAs HBT的研制

异质结双极型晶体管(HBT)是MMIC领域中最具有竞争力的三端器件之一.本文提出了一种三指发射极HBT的设计.通过与同一版上两指发射极HBT比较,证实了该设计的工艺宽容度高、可靠性和一致性好、成品率高,并且仍然具有两指发射极HBT良好的击穿、直流和高频特性.     

垂直发射极镇流电阻在HBT中的发射极电流集边效应中的作用

在异质结双极晶体管(HBT)功率器件中可以引入外延生长的发射极镇流电阻,以改善其热稳定性.通过理论计算和实验表明这种低掺杂的外延层不仅能作为镇流电阻,而且在功率HBT器件中还能非常有效地降低发射极电流集边效应.     

垂直发射极镇流电阻在HBT中的发射极电流集边效应中的作用

在异质结双极晶体管(HBT)功率器件中可以引入外延生长的发射极镇流电阻,以改善其热稳定性.通过理论计算和实验表明这种低掺杂的外延层不仅能作为镇流电阻,而且在功率HBT器件中还能非常有效地降低发射极电流集边效应.     

异质结双极晶体管概况

<正> 一、前言 1951年肖克莱提出了宽能带发射极原理,1957年由Kroemer详细地介绍了双极晶体管中采用宽能带发射区,从而提高注入效率和电流放大系数的理论。由于当时没有先进的工艺技术作基础,无法证实这种双极晶体管的优越性能。直到七十年代初,随着液相外延(LPE)技术的出现,对异质结晶体管的研制及其有关的研究工作才开始活跃起来。许多学者曾利用LPE技术制成了微波和光电应用的AlGaAs/GaAs异质结构的分立器件,并证明了异质结双极晶体管(HBT)的许多优点。随着对HBT的深入研究,发现它所要求的基区宽度很薄,要求     

高截止频率异质结双极晶体管的研制

本文介绍了研制异质结双极晶体管(HBT)的工艺过程。使用MOCVD生长的GaAlAs/GaAs多层结构外延材料,采用离子注入隔离和湿法腐蚀技术,实现基极与发射极台面自对准工艺,研制出截止频率为22GHz的HBT。     

肖特基C-V法研究AlxGa1-xN/GaN异质结界面二维电子气

通过对Pt/AI0 22Ga078N/GaN肖特基二极管的C-V测量,研究分析了A1022Ga078N/GaN异质结界面二维电子气(2DEG)浓度及其空间分布.测量结果表明,Al0.22Ga.8N/GaN异质结界面2DEG浓度峰值对应的深度在界面以下1.3nm处,2DEG分布峰的半高宽为2.3nm,2DEG面密度为6.5×1012cm-2.与AlxGa1xAs/GaAs异质结比,其2DEG面密度要高一个数量级,而空间分布则要窄一个数量级.这主要归结于A1xGa1-xN层中～MV/cm量级的压电极化电场和自发极化电场对AlxGa1-xN/GaN异质结能带的调制和AlxGa1xN/GaN异质结界面有更大的导带不连续.     

AlGaN/GaN异质结极化行为与二维电子气

AlGaN/GaN异质结及其相关器件因其优越的电学特性成为近几年的研究热点.2DEG作为其特征与材料本身的极化现象关系密切.本文主要从晶体微观结构角度介绍AlGaN/GaN异质结极化现象的产生、机理和方向性,着重讨论极化对异质结界面处诱生的二维电子气的影响.极化不仅可提高2DEG的浓度,而且还能使其迁移率得到提高.     

免镇流电阻的非均匀发射极指间距设计对多指功率双极晶体管射频功率性能的改善

对不添加镇流电阻的非均匀发射极条间距的多发射极条异质结双极晶体管(HBT)的射频功率性能和表面温度分布进行了测量,并与常规采用镇流电阻的多发射极条功率HBT进行了比较.实验结果表明,对具有非均匀发射极条间距的多发射极条HBT,采用US QFI TMS红外测量系统测得的最高表面温度、温度分布均匀性以及采用射频测量系统测得...     

用氧化镉(CdO)做宽发射区的磷化铟平面型扩散晶体管

本文提出了一种新型的异质结双极型晶体管.该管的收集区和基区由磷化铟材料做成.和硅平面晶体管类似,管子的基区采用一般的氧化层(Al_2O_3)掩蔽扩散工艺(在这里是锌扩散).而管子的发射区则采用溅射氧化镉簿层的方法形成,因而管子的结构是平面型的.氧化镉是一种宽禁带(Eg=2.3eV)的N型半导体.氧化镉和磷化铟组成了晶体管的宽发射极.本文介绍了制管工艺.给出并分析了晶体管的伏一安特性.初步结果是:晶体管共发射极电流增益h_f_a=10(I_C=50mA,V_(cr)=15V).发射极一收集极间的击穿电压BV_(CED)=30V.这种晶体管及其工艺为InGaASP/InP器件及其光电集成制作提供了一条可能的新途径.