Четырехконтактный элемент интегрального коммутатора


 


Владельцы патента RU 2597677:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) (RU)

Изобретение относится к области интегральной электроники, а именно - к элементам интегральных коммутаторов. Для увеличения быстродействия и расширения функциональных возможностей в четырехконтактный элемент интегрального коммутатора, содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, области GaAs и AlGaAs-спейсера собственной проводимости, барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую и вторую металлические шины, образующие с высоколегированными областями второго типа проводимости омические контакты, введены расположенные над областью GaAs второго типа проводимости и образующие с ней переходы Шоттки первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины, третья и четвертая высоколегированные области второго типа проводимости, третья и четвертая металлические шины, причем области GaAs, AlGaAs-спейсера собственной проводимости, барьерная область AlGaAs и область GaAs второго типа проводимости имеют форму восьмиугольника, а управляющие металлические шины имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области интегральной электроники, а именно к элементам интегральных коммутаторов.

Аналогом заявляемого изобретения является элемент интегрального коммутатора - селективно легированный транзистор с высокой подвижностью электронов (НЕМТ - High Electron Mobility Transistor) [Пат. JP S63308965 (А), Япония. Yoshida Jiro. «Heteoro-Junction Field-Effect Transistor», 1988], содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, расположенную между полуизолирующей GaAs-подложкой и областью GaAs собственной проводимости широкозонную область AlGaAs собственной проводимости, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина имеют прямоугольную форму.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются полуизолирующая GaAs-подложка, область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина, расположенные в слоях структуры первая и вторая высоколегированные области второго типа проводимости, первая металлическая шина, расположенная над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, вторая металлическая шина, расположенная над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограничение времени переключения элемента временем пролета электронами пролетных расстояний между первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости, отсутствие функциональной интеграции.

Аналогом заявляемого изобретения является элемент интегрального коммутатора - НЕМТ [Пат. US 5419809 А, Соединенные Штаты Америки. Tetsuji Nagayama, Toshiharu Yanagida. «Dry etching method», 1995, fig. 5], содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина имеют прямоугольную форму.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются полуизолирующая GaAs-подложка, расположенная над ней область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина, расположенные в слоях структуры первая и вторая высоколегированные области второго типа проводимости, первая металлическая шина, расположенная над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, вторая металлическая шина, расположенная над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограничение времени переключения элемента временем пролета электронами пролетных расстояний между первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости, отсутствие функциональной интеграции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является элемент интегрального коммутатора - НЕМТ [Пат. US 5406099 А, Соединенные Штаты Америки. Shigeru Hiramatsu. «High electron mobility transistor», 1995, fig. 1], содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина имеют прямоугольную форму.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются полуизолирующая GaAs-подложка, расположенная над ней область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина, расположенные в слоях структуры первая и вторая высоколегированные области второго типа проводимости, первая металлическая шина, расположенная над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, вторая металлическая шина, расположенная над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограничение времени переключения элемента временем пролета электронами пролетных расстояний между первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости, отсутствие функциональной интеграции.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение быстродействия и расширение функциональных возможностей четырехконтактного элемента интегрального коммутатора.

Для достижения необходимого технического результата в четырехконтактный элемент интегрального коммутатора, содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, введены расположенные над областью GaAs второго типа проводимости и образующие с ней переходы Шоттки первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины, расположенные в слоях структуры третья и четвертая высоколегированные области второго типа проводимости, третья металлическая шина, расположенная над третьей высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, четвертая металлическая шина, расположенная над четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости и расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости имеют форму восьмиугольника, а управляющая металлическая шина, а также первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°.

Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видим, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки. Получен положительный эффект, заключающийся в увеличении быстродействия и расширении функциональных возможностей элемента интегрального коммутатора.

На фиг. 1 приведена топология предлагаемого четырехконтактного элемента интегрального коммутатора. На фиг. 2 приведено диагональное сечение предлагаемого четырехконтактного элемента интегрального коммутатора.

Четырехконтактный элемент интегрального коммутатора содержит полуизолирующую GaAs-подложку 1, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости 2, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости 4, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости 5, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину 6, расположенные в слоях структуры первую высоколегированную область второго типа проводимости 7 и вторую высоколегированную область второго типа проводимости 8, первую металлическую шину 9, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину 10, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 и образующую с ней омический контакт, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки первая дополнительная управляющая металлическая шина 11, вторая дополнительная управляющая металлическая шина 12, третья дополнительная управляющая металлическая шина 13, расположенные в слоях структуры третья высоколегированная область второго типа проводимости 14, четвертая высоколегированная область второго типа проводимости 15, третья металлическая шина 16, расположенная над третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 и образующая с ней омический контакт, четвертая металлическая шина 17, расположенная над четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 и образующая с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости 2, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости 4 и расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости 5 имеют форму восьмиугольника (выделена на Фиг. 1 пунктирной линией), а управляющая металлическая шина 6, а также первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины 11, 12 и 13 имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°.

Работает устройство следующим образом. При действующих нулевых напряжениях на управляющей металлической шине 6, первой дополнительной управляющей шине 11, второй дополнительной управляющей шине 12 и третьей дополнительной управляющей шине 13, расположенных над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующих с ней переходы Шоттки, плотность двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, распределена равномерно по площади области GaAs собственной проводимости 2, в результате чего проводимость двумерного электронного газа между расположенными в слоях структуры первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7, второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8, третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 высокая, и расположенные над первой, второй, третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14, 15 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9, вторая металлическая шина 10, третья металлическая шина 16 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединены посредством высокой плотности двумерного электронного газа в области GaAs собственной проводимости 2.

При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на управляющую металлическую шину 6 и первую дополнительную управляющую шину 11 и нулевого напряжения на вторую дополнительную управляющую шину 12 и третью дополнительную управляющую шину 13, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под управляющей металлической шиной 6 и первой дополнительной управляющей шиной 11, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под второй дополнительной управляющей шиной 12 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры первой высоколегированной области второго типа проводимости 7 и второй высоколегированной области второго типа проводимости 8 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 становится высокой. При этом расположенные над первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9 и вторая металлическая шина 10 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 14, 15 третья металлическая шина 16 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.

При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на первую дополнительную управляющую шину 11 и вторую дополнительную управляющую шину 12 и нулевого напряжения на управляющую металлическую шину 6 и третью дополнительную управляющую шину 13, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под первой дополнительной управляющей шиной 11 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под управляющей металлической шиной 6 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры второй высоколегированной области второго типа проводимости 8 и третьей высоколегированной области второго типа проводимости 14 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 становится высокой. При этом расположенные над второй и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 14 и образующие с ними омические контакты вторая металлическая шина 10 и третья металлическая шина 16 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над первой и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 15 первая металлическая шина 9 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.

При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на вторую дополнительную управляющую шину 12 и третью дополнительную управляющую шину 13 и нулевого напряжения на управляющую металлическую шину 6 и первую дополнительную управляющую шину 11, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под второй дополнительной управляющей шиной 12 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под управляющей металлической шиной 6 и первой дополнительной управляющей шиной 11, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры третьей высоколегированной области второго типа проводимости 14 и четвертой высоколегированной области второго типа проводимости 15 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 становится высокой. При этом расположенные над третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 14, 15 и образующие с ними омические контакты третья металлическая шина 16 и четвертая металлическая шина 17 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 15 первая металлическая шина 9 и вторая металлическая шина 10 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.

При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на управляющую металлическую шину 6 и третью дополнительную управляющую шину 13 и нулевого напряжения на первую дополнительную управляющую шину 11 и вторую дополнительную управляющую шину 12, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под управляющей металлической шиной 6 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под первой дополнительной управляющей шиной 11 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры первой высоколегированной области второго типа проводимости 7 и четвертой высоколегированной области второго типа проводимости 15 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 и третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 становится высокой. При этом расположенные над первой и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 15 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9 и четвертая металлическая шина 17 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над второй и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 14 вторая металлическая шина 10 и третья металлическая шина 16 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.

При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на управляющую металлическую шину 6 и вторую дополнительную управляющую шину 12 и нулевого напряжения на первую дополнительную управляющую шину 11 и третью дополнительную управляющую шину 13, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под управляющей металлической шиной 6 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под первой дополнительной управляющей шиной 11 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры первой высоколегированной области второго типа проводимости 7 и третьей высоколегированной области второго типа проводимости 14 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 становится высокой. При этом расположенные над первой и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 14 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9 и третья металлическая шина 16 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над второй и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 15 вторая металлическая шина 10 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.

При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на первую дополнительную управляющую шину 11 и третью дополнительную управляющую шину 13 и нулевого напряжения на управляющую металлическую шину 6 и вторую дополнительную управляющую шину 12, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под первой дополнительной управляющей шиной 11 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под управляющей металлической шиной 6 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры второй высоколегированной области второго типа проводимости 8 и четвертой высоколегированной области второго типа проводимости 15 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 становится высокой. При этом расположенные над второй и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 15 и образующие с ними омические контакты вторая металлическая шина 10 и четвертая металлическая шина 17 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над первой и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 14 первая металлическая шина 9 и третья металлическая шина 16 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.

Таким образом осуществляются все возможные варианты попарной коммутации металлических шин 9, 10, 16 и 17, а предлагаемое устройство представляет собой четырехконтактный элемент интегрального коммутатора с расширенными по сравнению с аналогами функциональными возможностями.

Восьмиугольная форма области GaAs собственной проводимости 2, расположенной над ней широкозонной области AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной над ней широкозонной барьерной области AlGaAs второго типа проводимости 4 и расположенной над ней области GaAs второго типа проводимости 5 обеспечивает увеличение площади и плоскую форму поверхности соприкосновения перечисленных областей 2, 3, 4 и 5 с первой, второй, третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14 и 15, что обеспечивает уменьшение максимальных значений плотности тока, наиболее равномерное ее распределение в полупроводниковых областях элемента интегрального коммутатора, уменьшение тепловыделения.

Форма ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°, для управляющей металлической шины 6, а также первой, второй и третьей дополнительных управляющих металлических шин 11, 12 и 13, обеспечивает минимизацию расстояний между высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14 и 15 и высокое отношение проводимостей двумерного электронного газа в «открытом» и «закрытом» (высокоимпедансном) состояниях между парами высоколегированных областей второго типа проводимости 7, 8, 14 и 15.

При всех рассмотренных выше комбинациях управляющих напряжений управляемая передислокация максимума плотности двумерного электронного газа происходит при практически неизменном суммарном числе электронов в области GaAs собственной проводимости 2. В результате время переключения предложенного четырехконтактного элемента интегрального коммутатора определяется временем передислокации (перераспределения) максимума плотности двумерного электронного газа в пределах области GaAs собственной проводимости 2 и не ограничено временем пролета электронами расстояний между высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14, 15.

Положительный эффект, заключающийся в увеличении быстродействия и расширении функциональных возможностей элемента интегрального коммутатора, получен за счет введения перечисленных выше новых признаков, не определяется конкретной последовательностью слоев полупроводника и будет получен для любой из НЕМТ-структур, используемых в качестве элементов интегральных коммутаторов.

Четырехконтактный элемент интегрального коммутатора, содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, отличающийся тем, что в него введены расположенные над областью GaAs второго типа проводимости и образующие с ней переходы Шоттки первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины, расположенные в слоях структуры третья и четвертая высоколегированные области второго типа проводимости, третья металлическая шина, расположенная над третьей высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, четвертая металлическая шина, расположенная над четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости и расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости имеют форму восьмиугольника, а управляющая металлическая шина, а также первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области микро- и наноэлектроники, а именно к устройствам памяти, реализуемым с помощью методов микро- и наноэлектроники. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и интегральной электроники. .

Изобретение относится к интегрированным транзисторно/запоминающим структурам. .

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых приборов, в частности, матричных МДП-транзисторов и интегральных схем (ИС) на их основе, включая многослойные, со структурами кремний - на изоляторе (КНИ).
Наверх