Способ изготовления свч полевого транзистора


 

H01L29/00 - Полупроводниковые приборы для выпрямления, усиления, генерирования или переключения, а также конденсаторы или резисторы, содержащие по меньшей мере один потенциальный барьер, на котором имеет место скачкообразное изменение потенциала, или поверхностный барьер, например имеющие обедненный слой с электронно-дырочным переходом или слой с повышенной концентрацией носителей; конструктивные элементы полупроводниковых подложек или электродов для них (H01L 31/00-H01L 47/00,H01L 51/00 имеют преимущество; способы и устройства для изготовления или обработки приборов или их частей H01L 21/00; конструктивные элементы иные чем полупроводниковые приборы или электроды для них H01L 23/00; приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированные на одной общей подложке или внутри нее, H01L 27/00; резисторы

Владельцы патента RU 2523060:

Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт микроприборов-технология" (ЗАО "НИИМП-Т") (RU)

Использование: для изготовления СВЧ полевого транзистора. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют создание n+-n-i-типа полупроводниковой структуры путем ионного легирования полуизолирующих пластин арсенида галлия ионами кремния, при этом после формирования n+-n-i-типа структуры и топологических элементов транзистора на этой структуре проводится дополнительное легирование пластины ионами кремния и имплантация в пластину ионов бора, вследствие чего значительно сокращается канал транзистора, а на открытой поверхности n+-n-i-структуры формируется пассивный слабопроводящий слой. Технический результат: обеспечение возможности создания СВЧ полевого транзистора на мм-диапазон длин волн с повышенной выходной мощностью и увеличенным коэффициентом усиления по мощности. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых структур, а именно к способам формирования структуры полевых СВЧ транзисторов на основе полупроводниковых соединений группы A3B5.

Известен способ изготовления СВЧ полевого транзистора с барьером Шоттки, включающий напыление металла в области затвора под углом к лицевой поверхности полупроводниковой n+-n-i-типа эпитаксиальной структуры в сторону истока и под углом - в сторону стока /1/. Недостатком способа является то, что из-за получения сравнительно большого затвора рабочая частота этого транзистора ограничивается см-диапазоном, а его выходная мощность невелика, как и коэффициент полезного действия.

Другим аналогом является способ изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки, согласно которому на i-типа пластине арсенида галлия формируются активная область с проводящим n-типа слоем (для канала транзистора) и высоколегированными n+-типа локальными областями (для истока и стока транзистора). На n-слое формируют окно под затвор, заращивают окно многослойной диэлектрической пленкой, травят ее до полного удаления с первого диэлектрического слоя, травят первый диэлектрический слой в окне до арсенида галлия, травят канавки в n+-слое и формируют Т-образный затвор /2/. Недостатки этого способа те же, что и в первом аналоге.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ изготовления полевого транзистора с самосовмещенным субмикронным затвором, включающий формирование заглубленного T-затвора большой высоты, согласно которому создают канал транзистора n-типа проводимости ионным легированием полуизолирующей подложки арсенида галлия однозарядными ионами кремния, осаждают четыре слоя оксида кремния, формируют многослойный макет затвора, проводят сильное ионное легирование подконтактных областей истока и стока с использованием макета затвора, заменяют макет затвора на металлический затвор. Недостатки способа заключаются в трудоемкости изготовления затвора из-за большого количества технологических операций.

Задача изобретения - создание СВЧ полевого транзистора на мм-диапазон длин волн с повышенной выходной мощностью, увеличенным коэффициентом усиления по мощности и высоким коэффициентом полезного действия. Эта задача решается за счет планарного размещения топологических элементов транзистора на полупроводниковой пластине, сокращения длины канала и одновременного увеличения размера и уровня легирования приконтактных областей истока и стока транзистора, а также эффективной пассивации рабочей поверхности пластины со сформированными на ней элементами транзистора.

Суть изобретения заключается в формировании на высокоомной пластине полупроводникового соединения A3B5 базовой n+-n-i-структуры полевого транзистора Шоттки с уменьшенной протяженностью n-области (канала транзистора) и расширенными контактными n+-областями истока и стока посредством низкодозового и двукратного высокодозового ионного легирования полупроводниковой пластины донорными ионами и использования сформированного на n-слое затвора транзистора в качестве маски на втором этапе высокодозовой имплантации донорных ионов.

Фундаментальным основанием достижения такого практического результата является проявление эффекта бокового рассеяния внедряемых ионов кристаллической решеткой полупроводника, при котором проекция пространственного проникновения ионов по оси X составляет не менее 1/3 глубины проникновения ионов в направлении оси У. В результате после второй высокодозовой имплантации донорных ионов, проводимой после формирования Т-затвора, длина n-канала транзистора может быть уменьшена примерно на 2/3 его толщины. При таком ощутимом сокращении длины канала транзистора резко уменьшается время пролета носителей заряда (электронов) через канал и, как следствие, значительно увеличивается быстродействие транзистора и становится достижимым мм-диапазон его рабочих частот, а также значительно возрастает крутизна ВАХ транзистора, что положительно сказывается на увеличении его коэффициента передачи по мощности. На этот же результат работает и дополнительная низкоэнергетическая компенсационная имплантация акцепторных ионов, способствующая подавлению утечек по затвору и увеличению пробивного напряжения затвор-сток.

Кроме того, появляется возможность реализации топологических элементов транзистора посредством традиционной фотолитографии, не прибегая к использованию дорогостоящей и низкопроизводительной электронно-лучевой литографии, как это принято при изготовлении транзисторов с субмикронным затвором на мм-диапазон длин волн. За счет этого можно резко сократить затраты на производство этих транзисторов.

На Фиг.1 представлена схема формирования полупроводниковой n+-n-i-структуры СВЧ полевого транзистора с укороченным n-каналом на полуизолирующей подложке арсенида галлия.

Пример конкретного выполнения

Изготовление СВЧ полевого транзистора осуществляется в следующей последовательности.

1. Исходную пластину полуизолирующего арсенида галлия марки АГЧП-9 (предварительно подвергнутую химико-динамической полировке для удаления нарушенного слоя толщиной 5-7 мкм) с обеих сторон покрывают слоем нитрида кремния толщиной (0,5-0,8) мкм и со стороны ее рабочей поверхности проводится низкодозовая (≈5·1012 см-3) имплантация ионов кремния: (+Si28) при энергии ускоряющего напряжения 120 кэВ.

2. После этого выполняются 1-ая высокодозовая (≈8·1013 см-3) локальная имплантация ионов кремния (+Si28) при энергии ускорения ионов 100 кэВ и затем для активации внедренных ионов кремния проводится кратковременный импульсно-лучевой отжиг пластин (длительностью 4-5 с) при температуре 980°C, вследствие чего формируются проводящий n-канал транзистора и сильнолегированные контактные n+-области истока и стока транзистора (см. Фиг.1, а).

3. Пленка нитрида кремния удаляется и традиционным способом (используя фотолитографию, напыление и термообработку) формируются контактные площадки истока и стока транзистора из металлизации Au-GeNi/Au и Т-затвор с длиной основания ≤0,3 мкм - из металлизации V-Au/Au (см. Фиг.1, б).

4. После этого пластина с обеих сторон повторно защищается пленкой нитрида кремния и по технологической схеме, обозначенной в п.2, проводится 2-я высокодозовая имплантация ионов кремния и их активация, в результате чего расширяются и дополнительно легируются приконтактные области истока и стока и сокращается длина канала транзистора (см. Фиг.1, в).

5. Затем пленка нитрида кремния удаляется и проводится низкоэнергетическая имплантация ионов бора (+B11) при энергии ускорения 40 кэВ и дозе ≈2·1012 см-3, после которой на поверхности n+-типа и n-типа областей образуется пассивирующий n--слой (см. Фиг.1, г).

В результате выполненных в такой последовательности технологических переходов и технологических операций при обозначенных режимах получается СВЧ полевой транзистор с барьером Шоттки на мм-диапазон длин волн, который имеет крутизну ВАХ более 650 мСм/мм и выходную мощность более 1 Вт в диапазоне рабочих частот до 100 ГГц. Он обладает рядом отличительных признаков и свойств, а именно:

- значительно увеличенными по площади и уровню легирования приконтактными n+-областями истока и стока транзистора, обеспечивающими низкое переходное сопротивление омических контактов истока и стока и, как следствие, низкие потери СВЧ мощности;

- смещенной в сторону затвора границей раздела между сильнолегированными приконтактными n+-областями истока и стока и слаболегированной n-областью канала, что обеспечивает получение канала транзистора с высокой подвижностью электронов; высокую крутизну ВАХ и высокий коэффициент передачи транзистора по мощности;

- наличием пассивного слабопроводящего n--слоя на поверхности сильнолегированных приконтактных n+-областей истока и стока, снижающего токи утечки по затвору и повышающего пробивное напряжение затвор-сток, что обеспечивает более высокий коэффициент передачи по мощности, увеличение выходной мощности и КПД транзистора в целом.

Источники информации

1. Патент РФ №2361319.

2. Патент РФ №2349987.

3. Патент РФ №2436186 - прототип.

Способ изготовления СВЧ полевого транзистора, включающий создание n+-n-i-типа полупроводниковой структуры путем ионного легирования полуизолирующих пластин арсенида галлия ионами кремния, отличающийся тем, что после формирования n+-n-i-типа структуры и топологических элементов транзистора на этой структуре проводится дополнительное легирование пластины ионами кремния и имплантация в пластину ионов бора, вследствие чего значительно сокращается канал транзистора, а на открытой поверхности n+-n-i-структуры формируется пассивный слабопроводящий слой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химической технологии высокомолекулярных соединений. .

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для определения заданного уровня тока в диапазоне от 150 мА и выше. .

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к материалам, воздействующим на электромагнитные поля с целью управления ими и их преобразования, и может быть использовано при создании гетероэлектриков с наперед заданными оптическими, электрическими и магнитными характеристиками.

Изобретение относится к устройствам для электромагнитного воздействия на биологический объект и может быть использовано в медицине и ветеринарии для изменения биологической активности биологических объектов.

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к технологии получения алмаза для использования в электронике. .

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике. .

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к приборам с зарядовой связью. .

Изобретение относится к электронике, а именно к интегральным схемам, действующим на принципе зарядовой связи (ПЗС). .

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано для получения тонкого легированного примесью слоя в кремнии для создания мелко залегающих p-n-переходов. Предложенное изобретение решает задачу упрощения технологии с одновременным улучшением качества создаваемых мелко залегающих наноразмерных легированных слоев в кремнии. Способ создания мелко залегающих наноразмерных легированных слоев в кремнии включает в себя нанесение из газовой фазы на кремний тонкой пленки химического соединения легируемого элемента, облучение полученной структуры пучком ионов и удаление остатков пленки с поверхности, новизна которого заключается в том, что процесс проводят непосредственно в камере ионного облучения, предварительно подложку кремния охлаждают до температуры ниже температуры плавления химического соединения легируемого элемента, а нанесение из газовой фазы на кремний тонкой пленки производят путем напуска в камеру ионного облучения газообразного химического соединения легируемого элемента и после ионного облучения при этой температуре удаление остатков пленки проводят нагревом подложки кремния. 1 ил.

Использование: для изготовления полевых эмиссионных элементов на основе углеродных нанотрубок. Сущность изобретения заключается в том, что прибор на основе углеродосодержащих холодных катодов, содержит полупроводниковую подложку, на поверхности которой сформирован изолирующий слой, катодный узел, расположенный над изолирующим слоем, состоит из токоведущего слоя катодного узла, каталитического слоя и массива углеродных нанотрубок (УНТ), расположенных на поверхности каталитического слоя перпендикулярно его поверхности, опорно-фокусирующую система, состоящая из первого диэлектрического, затворного электропроводящего и второго диэлектрического слоев, содержит сквозную полость, анодный токоведущий слой, расположенный на внешней поверхности второго диэлектрического слоя опорно-фокусирующей системы, в котором сформированы сквозные технологические отверстия, катодный узел дополнительно содержит слой проводящего материала, который расположен в сквозной полости на боковой поверхности первого диэлектрического слоя опорно-фокусирующей системы, высота углеродных нанотрубок одинакова по всей площади массива, на поверхности массива углеродных нанотрубок расположен слой интеркалированного материала, а токоведущий слой катодного узла и слой проводящего материала катодного узла обладают адгезионными свойствами. Технический результат: обеспечение возможности повышения тока эмиссии и временной стабильности этой величины. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что транзистор с металлической базой, содержащий эмиттер, базу из материала с металлической проводимостью и коллектор, при этом между эмиттером и базой сформирован барьер Шотки, эмиттер выполнен из полупроводникового материала с n+-типом проводимости, коллектор - из материала с n-типом проводимости, причем между базой и коллектором размещен тонкий буферный слой из материала с p-типом проводимости, при этом между базой и буферным слоем сформирован омический контакт, а между буферным слоем и коллектором - p-n-переход. Технический результат: обеспечение возможности увеличения статического коэффициента передачи тока эмиттера в схеме с общей базой. 1 ил.
Наверх