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.     

新结构InGaP/GaAs/InGaP DHBT生长及特性研究

设计并生长了一种新的InGaP/GaAs/InGaP DHBT结构材料,采用在基区和集电区之间插入n+-InGaP插入层结构,以解决InGaP/GaAs/InGaP 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,获得了高质量外延材料,成功地生长出带有n+-InGaP插入层结构的GaAs基InGaP/GaAs/InGaP DHBT结构材料。采用常规的湿法腐蚀工艺,研制出发射极面积为100μm×100μm的新型结构InGaP/GaAs/InGaP DHBT器件。直流特性测试的结果表明,所设计的集电结带有n+-InGaP插入层的InGaP/GaAs/InGaP DHBT器件开启电压约为0.15V,反向击穿电压达到16V,与传统的单异质结InGaP/GaAs HBT相比,反向击穿电压提高了一倍,能够满足低损耗、较高功率器件与电路制作的要求。     

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.     

基于碳掺杂InGaAs材料的InP DHBT分子束外延生长研究

采用固态源分子束外延系统(SSMBE),以四溴化碳(CBr₄)作为碳掺杂源,研究基于碳掺杂InGaAs材料的InP双异质结双极晶体管(DHBT)分子束外延生长工艺。通过In原子补偿工艺,补偿基区InGaAs材料中被CBr₄刻蚀的In原子,调整In组分使InGaAs-C外延层与InP衬底晶格匹配。通过界面层Ⅴ族元素切换工艺,减少InP/InGaAs界面层四元合金材料的形成,避免四元合金界面对后续湿法工艺的影响,降低材料表面粗糙度。利用优化后的材料外延工艺,得到表面颗粒密度为15/cm²,基区InGaAs-C材料P型掺杂浓度为5.25×10¹⁹cm^-3,方阻非均匀性为0.5%的InP基DHBT完整结构材料,利用0.7μm InP DHBT工艺平台,得到增益为41、击穿电压为4 V、截止频率为341 GHz、最大震荡频率为333 GHz的InP基DHBT器件。     

基区As组分缓变对InP/InGaP/GaAsSb/InP DHBT热电性能的影响

基于非等温能量平衡传输模型,利用SILVACO/ATLAS数值计算软件,研究了四种不同基区As组分的缓变对InP/InGaP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)热电特性的影响。结果表明,As组分缓变的引入改善了器件的直流增益和特征频率,但同时器件内部温度也随之升高。直流增益和温度增加的速率随As组分缓变范围增大而增大,特征频率增加的速率随As组分缓变范围的增加而迅速减小。基区As组分为0.57至0.45由发射区侧到集电区侧线性分布的器件具有较高的增益和特征频率及较低的器件内部温度,增益、特征频率与器件内部温度得到了优化。     

As/P气氛转换对InGaAs/InP异质结界面的影响研究

采用分子束外延(MBE)方法,在半绝缘InP(100)衬底上外延InGaAs/InP超晶格结构。通过优化As、P转换时间,研究了As、P气氛转换对InGaAs/InP异质结界面特性的影响。经原子力显微镜测试和X射线衍射谱分析,样品在关P阀5 s、开As阀5 s的生长条件下,表面均方根粗糙度(RMS)为0.205 nm,单边卫星峰达20级,一级卫星峰的半高宽(FWHM)为145.05 arc sec,表明界面控制良好。     

GSMBE生长In_(0.49)Ga_(0.51)P/GaAs HBT微结构材料及器件研究

采用 GSMBE技术 ,在材料表征和分析的基础上 ,通过优化生长条件 ,生长出高性能In0 .4 9Ga0 .51P/ Ga As异质结双极晶体管 (HBT)微结构材料 ,并制备出器件。材料结构中采用了厚度为 6 0 nm、掺杂浓度为 3× 10 19cm-3的掺 Be Ga As基区和 5nm非掺杂隔离层 ,器件流片中采用湿法化学腐蚀制作台面结构。测试结果表明该类器件具有良好的结特性 ,在集电极电流密度 2 80 A/cm2时其共发射极电流增益达 32 0。由此说明非掺杂隔离层的引入有效地抑制了由于基区 Be扩散导致的 pn结与异质结偏位及其所引起的器件性能劣化。     

太赫兹InP DHBT 器件研究

InP DHBT 器件具有优异的高频特性、良好的散热、击穿和噪声性能,是实现超高频、低噪声功率放大 电路设计的最具性能优势的器件之一。文中简要介绍和分析了影响高频器件电性能参数的主要因素,优化了材料 结构和版图设计,最终采用三台面湿法化学腐蚀工艺、自终止工艺、自对准光刻工艺和空气桥工艺等加工工艺研制 得到发射极线宽0. 7 μm 的InP DHBT 器件,并配套集成了平行板电容和金属薄膜电阻,片内器件一致性良好。不断 缩小器件基区台面面积,器件电性能最终实现:最大直流增益β 为30,10 μA 下的集电极-发射极击穿电压BVCEO 为 3. 2 V,截止频率fT 为358 GHz,最大振荡频率fmax 为407 GHz。测试结果表明,该器件可应用于220 GHz 放大器、 100 GHz 以下压控振荡器等数模混合集成电路。     

MBE生长的InP DHBT的性能

报道了一种自对准InP/InGaAs 双异质结双极晶体管的器件性能.成功制作了U型发射极尺寸为2μm×12μm的器件,其峰值共射直流增益超过300,残余电压约为0.16V,膝点电压仅为0.6V,而击穿电压约为6V.器件的截至频率达到80GHz,最大震荡频率为40GHz.这些特性使此类器件更适合于低压、低功耗及高频方面的应用.     

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。     

带复合掺杂层的InP基HBT新结构

对用于光电集成(OEIC)的InP基异质结双极性晶体管(HBT)进行了分析,提出了一种新的集电区外延结构,该结构在集电极区和次集电区之间插入一层特定厚度的P-InGaAs和两层特定厚度但不同掺杂浓度的n-InP层,从仿真结果出发对各种不同结构做出分析,发现这种新结构克服了双异质结双极晶体管的电流阻挡效应,同时很好地解决了传统的双HBT(DHBT)的电子堆积效应和SHBT反向击穿电压低的问题.     

A comparative study of metamorphic InP/InGaAs double heterojunction bipolar transistors with InP and InAIP buffer layers grown by molecular beam epitaxy

We present a comparison of material quality and device performance of metamorphic InGaAs/InP heterojunction bipolar transistors (HBTs) grown by molecular beam epitaxy (MBE) on GaAs substrates with two different types of buffer layers (direct InP and graded InAlP buffers). The results show that the active layer of InP-MHBT has more than one order of magnitude more defects than that of the InAlP-MHBT. The InAlP-MHBTs show excellent direct current (DC) performance. Low DC current gain and a high base junction ideality factor from the InP-MHBT are possibly due to a large number of electrically active dislocations in the HBT active layers, which is consistent with a large number of defects observed by cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) and rough surface morphology observed by atomic force microscopy (AFM).     

含InGaAsP的InP DHBT复合式集电区结构设计

为了降低InP DHBT的B-C之间的导带势垒,抑制电流阻挡效应,采用了一种含InGaAsP的复合式集电区结构.第一次从理论上分析了此种类型的复合式集电区各个参数对于DHBT性能的影响并给出了优化方案,为此类型的复合式集电区结构的设计提供了理论指导和设计参考.基于文中所述的理论,对文献中的数据进行了分析,得到了令人满意的结果.     

含InGaAsP的InP DHBT复合式集电区结构设计

为了降低InP DHBT的B-C之间的导带势垒,抑制电流阻挡效应,采用了一种含InGaAsP的复合式集电区结构.第一次从理论上分析了此种类型的复合式集电区各个参数对于DHBT性能的影响并给出了优化方案,为此类型的复合式集电区结构的设计提供了理论指导和设计参考.基于文中所述的理论,对文献中的数据进行了分析,得到了令人满意的结果.     

High breakdown voltage InGaAs/InP double heterojunction bipolar transistors with fmax=256 GHz and BVCEO= 8.3 V

正An InGaAs/InP DHBT with an InGaAsP composite collector is designed and fabricated using triple mesa structural and planarization technology.All processes are on 3-inch wafers.The DHBT with an emitter area of 1 x 15μm~2 exhibits a current cutoff frequency f_t = 170 GHz and a maximum oscillation frequency f_(max) = 256 GHz.The breakdown voltage is 8.3 V,which is to our knowledge the highest BV_(CEO) ever reported for InGaAs/InP DHBTs in China with comparable high frequency performances.The high speed InGaAs/InP DHBTs with high breakdown voltage are promising for voltage-controlled oscillator and mixer applications at W band or even higher frequencies.     

Optimization of the base electrode for InGaAs/InP DHBT structures with a buried emitter-base junction

We have optimized the base electrode for InGaAs/InP based double heterojunction bipolar transistors with a buried emitter-base junction. For the buried emitter-base structure, the base metal is diffused through a thin graded quaternary region, which is doped lightly n-type, to make ohmic contact to the p⁺InGaAs base region. The metal diffusion depth must be controlled, or contact will also be made to the collector region. Several metal schemes were evaluated. An alloy of Pd/Pt/Au was the best choice for the base metal, since it had the lowest contact resistance and a sufficient diffusion depth after annealing. The Pd diffusion depth was easily controlled by limiting the thickness to 50?, and using ample Pt, at least 350?, as a barrier metal to the top layer of Au. Devices with a 500? base region show no degradation in dc characteristics after operation at an emitter current density of 90 kA/cm² and a collector bias, V_CE, of 2V at room temperature for over 500 h. Typical common emitter current gain was 120. An f_t of 95 GHz and f_max, of 131 GHz were achieved for 2×4 μm² emitter size devices.