Главная Промышленная автоматика.

Исток

ЗатЬор

Сток


Рис. 5.1. Схематическое изображение ПТШ

Первый И второй члены выражения (5.1) определяют шум, вносимый сопротивлением металлизационного слоя затвора, зависящим от длины затвора, общей ширины затвора, проводимости металла и толщины металлизационного слоя. В описываемых приборах металлом затвора является алюминий, образующий барьер Шотки. При соблюдении соответствующих условий осажденный алюминий имеет относительно высокую электрическую проводимость и, как было показано, не вступает в реакцию с GaAs вплоть до температуры 500° С [3]. Эта алюминиевая пленка образует на поверхности GaAs барьер Шотки.

На рис. 5.2 показано влияние длины затвора на коэффициент шума транзистора на частоте 14 ГГц при концентрации носителей 1,3 • Ю" см", = = 10"*Ом/см. Видно, как влияет на уровень шума уменьщение длины затвора до 0,3 мкм при неизменной единичной ширине затвора, равной 75 мкм. Кроме того, уменьшение единичной ширины затвора до 50 мкм приводит к дальнейшему улучшению характеристик. Для приборов с такими размерами подходящей является толшцна металлизационного слоя 400 нм, и дальнейшее увеличение ее незначительно улучшает характеристики, хотя повышает надежность.

Третий член выражения (5.1) определяется шумом, вносимым последовательным сопротивлением и зависит от качества материала между истоком и затвором. Это выражение иллюстрирует целесообразность применения технологии утопленного затвора и показывает влияние бокового под-трава на сопротивление /?„з. Зависимости сопротивлений исумми2 "-иЗ от толщины активного слоя показаны на рис. 5.3. Определена оптимальная толщина слоя для получения минимального общего последовательного сопротивления. Зависимости строились в предположении, что боковой под-трав Ly2 равен глубине травления. С уменьшением толщины слоя 7?з падает, а Rj,2 растет. Если используется -контактный слой, то основное сопротивление обусловливается подтравом, образующимся при формировании канала.

Четвертый член относится к удельному контактному сопротивлению и сопротивлению (рис. 5.1). Как можно видеть из рис. 5.4, если получено удельное контактное сопротивление меньше 10" Ом-см, то дальнейшее улучшение омических контактов незначительно сказывается на общем по-




о 0.2 0,4 0,6 0,8

Толщина металлизациомнага слоя затвора, мкм

0,5 I

Начальная толщина слоя, мкм

Рис. 5.2. Теоретические зависимости оптнмаль- Рис. 5.3. Зависимости сопротивления ного коэффициента шума от толщины метал- истока от толщины слоя при толщине лнзационного слоя затвора активного слоя 0,2 мкм и подтраве

резиста, равном глубине травления


10 W

Удельное контактное сопротивление, Ом см

Рис. 5.4. Зависимости коэффициента шума транзистора от удельного контактного сопротивления



Рис. 5.5. Зависимости оптимального коэффициента шума транзистора от расстояния исток - сток при /-3= 0,3 мкм, %= 50 мкм, п = см~ (п) и п =

= 10"см-М"*) на частоте 14 ГГц


следов ательном сопротивлении. Описываемая далее топология транзистора с затвором 0,3 мкм бьша задумана с оптимизацией первого члена за счет четвертого.

Зависимости коэффициента шума от расстояния сток - исток (последовательного сопротивления истока) для ПТШ с утопленны.м и с планарным затворами приведены па

рис. 5.5. Ясно, что характеристики планарного (самосовмещенного) прибора сильнее изменяются с уменьшением расстояния исток - затвор. Для прибора с утогшенным в п*-контактном слое затвором коэффициент шума почти не зависит от расстояния исток - затвор. Сейчас это преимущество используется почти всеми изготовителями GaAs ПТШ.

2 4 6

Расстояние сток-исток,мкм

5.3. РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ

Топология прибора с затвором 0.3 мкм показана на рис, 5.6. Обшая ширина затвора 200 мкм. Затвор состоит из двух ячеек. В каждой имеется по два единичных затвора шириной 50 мкм. Контактные плошадки истока и стока утолшены, чтобы уменьшилось сопротивление и снизилась вероятность миграции омических контактов. Чтобы исключить взаимодействие с контактной золотой проволокой, на алюминиевый затвор нанесено многослойное металлическое покрытие.

Требования к полупроводниковому материалу. Материал для этих приборов выра-шен с помопдью эпитаксии из паровой фазы трихлорида мышьяка, впервые предложенной в работе [4]. Для выращивания «/«-структур без прерывагшя процесса реактор снабжен двумя магистралями для легирования.

При проверке эпигаксиальных структур па пригодность для изготовления малошумящих ПТШ нужно измерять:

1) профиль концентрации носителей с помощью ртутного барьера Шотки;

2) сопротивление буферного слоя в темноте и при нормальном освещении;

3) профиль подвижности электронов с помощью тестовой структуры, показанной на рис. 5.7. Она состоит из стандартного "клеверного листа" с диодом Шотки над центральной активной областью. Слой последовательно обедняется обратным смещением диода, и в каждой точке проводятся холловские измерения. Соответствующая аппаратура позволяет непосредственно вычерчивать профиль подвижности исследуемого слоя.





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

0.0037