具有与浅发射极接触的外延复盖层结构的双注入超高频功率晶体管

在超高频晶体管的制造过程中,为了获得高的截止频率特性,浅的发射极-基极结深和窄的发射极宽度是必要的。为了这一目的,通常采用泡发射极结构。在这种情况下,如果发射极-基极结深小于1微米时,由于铝电极接触在400～500℃的温度下合金以及接触的可靠性变坏,所以在电极和发射极-基极结之间常常发生短路。本文叙述的是双注入晶体管,其发射极-基极结深在0.3微米以下,因此用普通的方法,发射极-基极就会发生短路。为了解决这一问题,采用了外延复盖层技术,它是在浅     

硅器件的新电极及其应用

用于硅器件的一种新的金属化电极是由一层极薄的铝,一层较厚的镍和一层电镀金构成的。它可用于高频晶体管的电极系统。现作扼要介绍: (1)该电极的工艺程序比梁式引线型结构还简单,并具有良好的制造精确性。 (2)电极条宽为1.5微米,各条间距为1.5微米。 (3)对于结深为0.15微米,表面杂质浓度大于1×10~(20)原子/厘米~3的洗泡发射极结构可获得2～3×10~(-6)欧姆·厘米~2的欧姆接触电阻。已经研究了采用该结构电极作成的实验性高频晶体管的各种电参数。后面扼要列出其结果: (1)具有大的电流容量,亦即大的电流密度J_(max)=3×10~5安/厘米~2 (2)未观察到Al—Si反应。该电极适用于高频晶体管。     

低温多晶硅发射极晶体管电流增益模型和模拟

本文考虑禁带变窄效应、载流子冻析效应和多晶硅/单晶硅界面复合与氧化层隧穿效应,采用有效复合速度方法,建立了多晶硅发射极晶体管电流增益的温度关系模型。模拟计算结果与实验符合较好。     

低温多晶硅发射极晶体管电流增益模型和模拟

本文考虑禁带变窄效应、载流子冻析效应和多晶硅／单晶硅界面复合与氧化层隧穿效应，采用有效复合速度方法，建立了多晶硅发射极晶体管电流增益的温度关系模型。模拟计算结果与实验符合较好。     

具有超高掺杂基区的GaAs赝HBT分析

超高掺杂GaAs具有明显的禁带变窄(BGN)效应,因此采用超高掺杂基区的GaAs同质晶体管也可获得HBT的效果.故称之为赝HBT(p—HBT)。本文根据实验结果讨论了超高掺杂情况下GaAs的BGN效应及其对有效本征载流子浓度的影响,并对np~+n型结构GaAs p—HBT的发射极注入效率和共发射极电流增益进行了理论分析。结果表明,当基区掺杂浓度高于1×10~(20)/cm~3时可以获得较好的器件特性。     

低温多晶硅发射极晶体管电流增益和截止频率的解析模型

本文综合考虑了多晶硅发射极的载流子输运障碍,界面氧化物遂穿、晶粒间界杂质分凝和界面能带弯曲等因素,以及禁带变窄效应、低温下载流子冻析效应和浅能能补偿杂质隐阱效应,建立了低温多晶硅发射极晶体管电流增益和截止频率的解析模型,对电流增益和截止频率的温度关系进行了理论分析并与３００Ｋ和７７Ｋ下的实测结果进行了比较。     

新型二维电子气Si/N~+α-Si:H异质结双极型晶体管

<正> 本文报道一种新型二维电子气异质结双极型晶体管(2DEG HBT)的实验结果。所谓2DEG HBT指的是采用宽禁带发射极材料的异质结双极型晶体管(HBT),由于发射结导带差等原因在异质结界面处形成二维电子气层,从而降低了对异质结界面态的要求,实现使用常规工艺来制作宽禁带发射极异质结晶体管。目前这一工作主要在硅材料上进行,利用重掺杂N型氢化非晶硅(N~+a-Si:H)作宽禁带发射极材料,在单晶硅上制作2DEG HBT。实验样管电流增益h_(FE)=120(V_(CE)5V,I_C=80mA),基区电阻5kΩ/□,表面浓度1.8×10~(18)cm~(-3)。     

基区重掺杂对SiGe HBT热学性能的影响

相对于同质结晶体管,异质结双极晶体管(HBT)由于异质结的存在,电流增益不再主要由发射区和基区掺杂浓度比来决定,因此可以通过增加基区掺杂浓度来降低基区电阻,提高频率响应,降低噪声系数,但基区掺杂浓度对器件热特性影响的研究却很少。以多指SiGeHBT的热电反馈模型为基础,利用自洽迭代法分析了基区重掺杂对器件集电极电流密度和发射极指温度的影响。通过研究发现,随着基区浓度的增加,SiGe HBT将发生禁带宽度变窄,基区反向注入发射区的空穴电流增大;同时,基区少子俄歇复合增强,这些都将减小集电极电流密度,降低发射极指温度,从而抑制发射极指热电正反馈,提高器件的热稳定性。     

镓和硼扩散入硅形成的无位错结

在各种结型器件中,结的完整性是改进性能的基本要求。本实验所用的片子由无位错n型硅晶体棒上切下,以避免原有的缺陷。薄层电阻率为11～14欧姆·厘米。片子厚270微米,其表面平行于(111)面。分别地用Ga_2O_3和B_2O_3源相继地预淀积镓和硼,并在1140℃同时扩散20分钟。四个片子的镓表面浓度为:N_s(Ga)=～10~(17)厘米~(-3),1×10~(18)厘米~(-3),4×10~(18)厘米~(-3)和8×10~(-18)厘米~(-3)。一个片子没有预淀积镓。在所有片子中,硼表面浓度约5×10~(19)厘米~(-3)。结深约2微米。扩散后,将每个片子正面上的玻璃层和反面上的扩散层腐蚀掉。用AgKα_1辐射得到了这样样品的X射线形貌图。除了N_s(Ga)=4×10~(18)厘米~(-3)的一片外,都观察到有位错网。大多数位错处在平行于(111)表面的<110>方向上。在去     

新的多层电极——铝-镍-金

目前为了把铝-镍-金应用到高频晶体管中去,已尝试制做薄的铝-镍-金多层电极。结果,下列因素已经清楚,而且具有实用价值。 (1)这些电极与梁式引线型电极相比,更容易制造。它们可以容易地形成精确的图形,它们的宽度和间距是2微米。 (2)不管杂质类型如何,如果扩散的杂质表面密度不小于1×10~(20)厘米~(-3)的话,都可以得到10~(-6)欧姆·厘米~2这样低的接触电阻。 (3)即使对于浅的泡发射极(它的深度为0.2微米)也可以使形成的欧姆接触具有一个低的电阻。     

利用掺杂的多晶硅扩散源改进薄基区晶体管的工艺

以浓掺杂的多晶硅做为扩散源用在薄基区晶体管的砷扩散和磷扩散的一种新工艺已经发展起来。它包含用化学气相淀积方法淀积掺杂的多晶硅(掺杂的多晶硅以下称为DOPOS)和在氧化环境中的扩散过程。扩散过程中,在DOPOS表面上形成硅氧化膜,它阻止了杂质的外扩散并导致了杂质在DOPOS层中的凝聚。这样一来,通过1000℃的扩散可以在硅衬底中引起大约2×10~(20)原子/厘米~3的高表面浓度。背面散射分析表明在DOPOS和硅衬底的接触面上没有杂质积累;也就是说没观察到堆积现象。DOPOS工艺在重复性和器件大量生产方面是优越的,尤其作为砷发射极扩散方法更有效。由于在扩散过程以后在发射区上面保留了DOPOS,因此成功地防止了铝电极引起的发射极-基极短路。在单个晶体管情况下(As—DOPOS),f_T达5千兆赫;对电流型逻辑门电路的单片集成电路(P—DOPOS),t_(oa)在35毫瓦/门电路时达0.6毫微秒。     

低电流高 f_T 晶体管设计

介绍了结电容极小的器件的设计及制造工艺技术。该最小器件的发射区和基区——称为微发射极——分别下降到3微米~2和12微米~2,并且与做在同一片子上的几何尺寸较大的器件作了比较。离子注入的微发射极器件在电流低至100微安时,f_T=4.8千兆赫,而峰值为7.0千兆赫,使发射极耦合逻辑(ECL)电路的速度-功率乘积得到很大的改进。看来发射极注入接近于一种点源的性能,并且观察到,随着电流密度变化,微发射极器件的 f_T 下降的速率比几何尺寸大的器件小。这种效应使得这些器件在作微波晶体管用时也是有益的。     

离子注入双极晶体管的微波特性

讨论了全离子注入外延硅 NPN 双极微波晶体管的制造和分析。用来形成发射区和基区的掺杂剂分别是注入砷离子和硼离子。砷是在150千电子伏能量下以1×10~(16)/厘米~2剂量注入,而硼则用50千电子伏、8×10~(13)/厘米~2和20千电子伏、4×10~(13)/厘米~2两种条件注入。制成了具有2微米发射极条宽和3微米发射极—基极间距的结构,其S—参数由实验测定。得到实验最高振荡频率 f_(max)=6.0千兆赫,而按T—型等效电路和由已知的几何尺寸和浓度分布得到的器件电路参数所计算的 f_(max)为6.4千兆赫。充分地讨论了制造中所采用的工艺过程。     

多晶硅发射极晶体管电流增益的计算机分析

本文采用较精确的模型,对多晶硅发射极晶体管特有的发射区结构:SiO_2层厚度与位置、准中性发射区厚度、发射极表面浓度等参数对电流增益的影响进行了计算机分析,为这种器件的优化设计提供了有益的数值分析结果。     

光电晶体管反向击穿特性研究

由于特殊的应用场景,光电晶体管与普通晶体管在性能参数和结构设计上存在较大差异,在器件设计时需要兼顾各项参数的影响。通过理论及仿真计算结合实验流片,归纳出工艺过程中影响NPN光电晶体管反向击穿的几种因素,包括掺杂浓度、结深以及放大倍数等,进而提出了可以提升光电晶体管耐压的工艺改进措施,实现了发射极反向击穿电压提高约20%,集电极-发射极反向击穿电压超过400 V。     

4千兆赫下噪声3.6分贝的硅双极晶体管

随着器件工艺的发展,小信号硅微波晶体管性能有了很大改进,其中比较主要的器件工艺是: 1.1 微米发射极条宽; 2.砷扩散发射极; 3.与浅结结构相容的欧姆接触。由于这些工艺研究的应用,已制作成在4千兆下噪声系数3.6分贝的硅晶体管。     

仿真研究变掺杂缓冲层技术对MOSFET抗SEB能力的改善

内透明集电极(Internal Transparent Collector,简称ITC)绝缘栅双极晶体管(IGBT)是新一类IGBT,其特点是在传统穿通型(PT)IGBT结构基础上,在集电区近集电结附近引入一局域载流子寿命控制(LCLC)区,从物理上屏蔽厚衬底中空穴的注入,使集电区范围变窄、集电区少子有效扩散长度减小,器件集电区由非透明变成内透明。本论文针对600V平面栅ITC IGBT的短路特性进行仿真研究,重点讨论LCLC区的位置及LCLC区内载流子寿命对器件短路的影响。结果显示,对一定的载流子寿命,随着LCLC区距集电结距离减小,器件短路性能增强;而对固定的LCLC区位置,随着LCLC区内载流子寿命降低,器件短路性能进一步改善。所有这些最终都可以归结于背发射极效率的影响。     

射频功率HBT热稳定性的一种新表征方法

从热电反馈网络角度出发,在考虑到晶体管发射极电流随温度的变化、发射结价带不连续性（△Ev）、重掺杂禁带变窄（△Eg）及基极和发射极加入镇流电阻（RB和RE）等情况下,首次较全面地给出了功率晶体管热稳定因子S表达式。用该表达式可以很方便、明了地对功率双极晶体管进行热稳定性分析。分析了镇流电阻对射频功率晶体管安全工作区以及S的影响。结果表明,功率异质结双极晶体管（HBT）热稳定性优于同质结双极晶体管（BJT）,适当选取RB和RE可使S=0,使由器件本身产生的耗散功率而引起的自加热效应被完全补偿,器件特性得以保持,不因自热而产生漂移,这是同质结器件所无法实现的。     

Temperature dependent IDS-VGS characteristics of an N-channel Si tunneling field-effect transistor with a germanium source on Si(110) substrate

在Si(110)衬底上制备了Ge源n型Si沟道隧穿场效应晶体管（TFET）。本文研究了温度对Ge源Si TFET器件的电学性能的影响。温度相关性研究显示器件漏电流主要由漏区的Shockley - Read - Hall (SRH) 产生于复合电流决定。器件开态电流随温度升高而增加,这是因为温度升高材料禁带宽度减小,隧穿几率增大。界面缺陷引起的隧穿电流的亚阈值摆幅随温度升高而变差,但是带间隧穿电流的亚阈值摆幅不随温度变化而变化。     

多晶硅发射极晶体管的低温频率特性研究

本文考虑低温下半导体中载流子冻析效应和浅能级杂质的陷阱效应等因素,分析了多晶硅发射极晶体管的低温频率特性。研究表明,受载流子冻析效应的影响,基区电阻在低温下随温度下降接近于指数上升,使晶体管的频率性能变环;而由于浅能级杂质的陷阱效应,低温下基区和发射区渡越时间变长,截止频率下降。这些因素在低温器件设计中应予重视。