Главная Промышленная автоматика.

ГЛАВА 2

ЭПИТАКСИЯ СЛОЕВ ИЗ ПАРОВОЙ ФАЗЫ ДЛЯ GaAs ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Л. Холлам, д. Халлайс

В настоящее время особое внимание уделяется созданию арсенидо-гал-лиевых мапошумящих и мощных ПТШ, При получении необходимых для этого материалов надо добиваться низкой стоимости и высокого выхода годных приборов.

Вначале проведен анализ требований к характеристикам материалов. Исследовано несколько различных методов эпитаксиального выращивания пленок из паровой фазы (ЭПФ). Основное внимание уделено наиболее распространенному хлоридному методу с использованием AsCb. Последовательно излагаются различные методы выращивания пленок, параметры процессов и описывается технологическое оборудование. Эпитаксиальные структуры для ПТШ состоят по крайней мере из двух слоев - буферного и активного, поэтому рассматриваются особенности выращивания каждого из них.

2.1. ТРЕБОВАНИЯ К ХАРАКТЕРИСТИКАМ МАТЕРИАЛОВ

Полевой транзистор с барьером Шотки (Ca.\s ПТШ), схематически изображенный на рис. 2.1, состоит из двух омических контактов: истока и стока с барьером Шотки (затвор) между ними, расположенным на тонком проводящем активном слое, коюрый выращен на нолуизолирующей подложке. Принцип работы приборов основан на полном обеднении активного слоя

Лаборатория электроники и нриклад!1ой фи)ики, Лс-Мел1,, Франция



Рис. 2.1. Схематическое изображение GaAs ПТШ с утопленным затвором. Штриховые линии указывают границы обеднения в канале при нулевом смещении затвора (/) и при смещении, равном напряжению отсечки (2)

Омические контакты

п*-контакт- I Ьарьео ныи спои Исток шшки

ЗатОор

Стак

- \Jamaopy2

Актий»ыйт1Р~Р

BbwoKoOMHbiH буферный спои

Подложка из полуизолирующего GaAs

при подаче на затвор соответствующего напряжения обратного смещения (линия 2 на рис. 2.1), Это означает, что необ.ходима корреляция уровня легирования слоя материала и его толщины. Связь между уровнем легирования и толщиной слоя для различных напряжений отсечки приведена на рис. 2.2. Так, для напряже-нвд смещения - 2В (как в случае малошумящих ПТШ) толщина активного слоя должна быть 0,17 мкм для концентрации 1,5 • 10 см"или 0,13 мкм для 2,5-10 см"\

Коэффициент усиления транзистора возрастает с ростом произведения дн, где д - подвижность основных носителей. Поскольку произведение \хп растет с ростом п, этим объясняется стремление к получению максимального п и для выбранного п максимальной подвижности (например, для н = 1 • 10 см", д = 4600 см/(В • с); для другихп см. рис. 2.3) .

Однако, учитывая трудности получения, с одной стороны, очень малых толщин активного слоя, а с другой - реализации хороших барьеров на сильно легированном материале, приходится выбирать компромиссное решение. На рис. 2.2 указаны области значений параметров активного слоя, которые следует выбирать при создании малошумящих или мощных ПТШ [1 ].

Другой важной характеристикой транзистора является его шум на СВЧ. Шумовые составляющие обусловлены несколькими причинами, одна из них связана с качеством материала, точнее, границы раздела активного слоя и подоожки. Качество границы раздела влияет на подвижность носителей.

В настоящее время однозначно установлено, что увеличение или по крайней мере сохранение на постоянном уровне подвижности носителей у границы раздела необходимо для улучшения качества транзистора. Далее будет показано, что для уменьшения коэффициента шума ПТШ необходимо введение промежуточного, так называемого буферного, слоя толщиной в несколько микрометров, образующего экран между подложкой и границей

Рис. 2.2. Связь между толщиной и уровнем легирования активного слоя под затвором ПТШ для различных напряжений отсечки (Kj g). Зацггрихо-ваны области, рекомендуемые для малошумящих (7) и мощных ПТШ (2)


0,15 0,2 0,3 0,f 0,5 Толщина активного слоя, мкм




а) п,см-з

I

10 о;

/7. см

W 10

Phl ? Завис n\iuc!h л<с11еримсн!алы1ых исъшчи!! хо i ювской 11оивиж!ккги иосиюлси 01 копиейrp,u(hh j/kkipoiiob в л \s п 1И11а при konuiaiiioh iemnepdr>pe (а) и при гем !iepar>()e жи коо aior.i (сЛ Запп 11и\овапная оОлачь иоказыьач разброс данных Уделыюе еочроивзкнис раслчиыно i i>i максималыюю зн.теиия подвижности Исполь зовапы рез>1П.1агь1 из более чем 10 сык-и

раздела, являющейся источником шума Этот буферный слой должен иметь высокое conpoiiuiJicHHc xjh исключения токов утечки транзистора

Для изгоютлсний моищыч ipaHJHciopoB 1ребую1ся материалы с теми же свойствами, чш и для мллошумящих ПГШ, отличие состоит лишь в напряжении (мсечки (с м рие 2 2) О шо!)однос1ь шлщииы и>ровия 1е1ирования активного v юя скоСхнио в<1жна для мощных приГ)орт>п, в коюрых ширина jaiBopa можс! до(.1И1а1ь нескольких миллиметров

При ис[10льэонл!И11 !зх!о.101ии с утонлснным 1а.вором молио выраиш-bjtb и-коитак ьь!и с JIЩИ1ЮИ примерно 0.. \.км на активном слое или\bi4ii 1И11 i.) ццит актт!ы101 о елол (рсбуемад юлщипа k-iiid-iii исток i





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0038