Полевой вертикальный транзистор

Полевой вертикальный транзистор

Реферат

 

Изобретение предназначено для работы в усилителях и генераторах СВЧ и в сверхбыстродействующих переключательных схемах. Цель изобретения состоит в повышении предельной частоты генерации транзистора. Транзистор содержит монокристаллическую подложку с мезаструктурой, состоящей из двух слоев. На слое n-типа выполнены барьерные контакты, один из которых включен в прямом направлении и является стоком, а другой включен в обратном направлении и является затвором. Омический контакт истока сформирован на подложке. Все контакты снабжены балочными выводами и расположены по одну сторону подложки. 2 ил.

Изобретение относится к полевым транзисторам, предназначенным для работы в диапазоне сверхвысоких частот и применяемым в усилителях, генераторах и сверхбыстродействующих переключательных схемах. Цель изобретения повышение предельной частоты генерации транзистора. На фиг. 1 изображен вид конструкции полевого транзистора сверху со стороны мезаструктуры и балочных выводов; на фиг.2 изображен разрез А А на фиг. 1. Конструкция транзистора содержит монокристаллическую подложку 1 из GaAs n⁺⁺-типа, с выполненной на ней мезаструктурой 2, состоящей из двух слоев: внутреннего слоя 3 из материала подложки и наружного эпитаксиального слоя 4 из GaAs n-типа. По краям боковых граней мезаструктуры 2 на слое 4 выполнены барьерные контакты 5 и 6, расположенные выше границы раздела слоев 3 и 4. Барьерные контакты 5 и 6 соединены со своими балочными выводами 7 и 8 соответственно. Один из контактов 5, 6, включенный в прямом направлении, является стоком, например контакт 5, другой контакт, включенный в обратном направлении, является затвором (контакт 6). Омический контакт 9 истока сформирован на подложке 1 и имеет балочный вывод 10, являющийся продолжением омического контакта 9. Выбор размеров площади омического контакта 9 источника определяется необходимостью обеспечения его малого контактного сопротивления, которое обратно пропорционально его площади. Из этого соотношения выбираются и планарные размеры кристалла подложки 1, на котором сформирована мезаструктура 2. Выбор толщины подложки 1 определяется толщиной скин слоя в n⁺⁺ GaAs на рабочей частоте. Ширина мезаструктуры 2 определяется размерами области пространственного заряда, образуемого барьерным контактом 6 затвора. Толщина наружного слоя 4 мезаструктуры 2 должна быть несколько больше высоты металлических электродов стока и затвора контактов 5 и 6, сформированных на ее боковых гранях, чтобы избежать замыкания контактов 5 и 6 с подложкой 1. Высота самой мезаструктуры 2 определяется технологией изготовления барьерных контактов 5 и 6 субмикронных размеров. Выбор площади контактов 5 и 6 определяется величиной барьерной емкости и зависит от диапазона рабочих частот прибора. Плавные треугольные переходы от контактов 5 и 6 стока и затвора к соответствующим балочным выводам 7 и 8 необходимы для уменьшения сопротивления транзистора и паразитной емкости между балочными выводами. Выбор толщины балочных выводов 7 и 8 связан с обеспечением надежной пайки этих выводов в схему какого-либо устройства и необходимостью уменьшения их сопротивления. Ширина прямоугольной части балочных выводов выбирается из условия обеспечения малой величины сопротивления выводов. В конкретном исполнении транзистор имеет следующие параметры: монокристаллическая подложка 1 представляет собой квадрат 100х100 мкм² из GaAs n⁺⁺-типа (концентрация носителей n 210¹⁸ см^-3) и имеет толщину 10 мкм. Размеры мезаструктуры 2 составляют 0,4х0,4х50 мкм, при этом эпитаксиальный слой 4 из GaAs n-типа (концентрация носителей n 210¹⁶ cм^-3) имеет толщину 0,3 мкм. Барьерные контакты 5 и 6 стока и затвора, выполненные из золота (Au), имеют размеры 0,2х0,2х50 мкм и расположены на боковых гранях мезаструктуры 2 на эпитаксиальном слое 4 выше границы раздела слоев 3 и 4. Омический контакт 9 истока, выполненный путем вжигания сплава Au с Ge последующим нанесением Au, расположен на той же стороне подложки 1, что и мезаструктура 2, и имеет форму прямоугольника с пазом шириной 10 мкм и глубиной 60 мкм, в котором расположена мезаструктура 2. Балочный вывод 10, выполненный из Au, является продолжением омического контакта 9. Балочные выводы 7 и 8 также выполнены из Au и являются продолжением соответствующих контактов 5 и 6 стока и затвора (т.е. выполнены в той же плоскости). Для использования транзисторов в гибридных интегральных схемах и в волноводных конструкциях он изготавливается с жесткой основой в виде диэлектрической пленки с малым например, полиамидоимидной пленки толщиной 10 мкм. Диэлектрическая пленка наносится на транзистор со стороны мезаструктуры 2 и балочных выводов 7, 8, 10. Транзистор с указанными размерами и выполненный из указанных материалов имеет величину полной емкости С не более 0,01 пФ и полное сопротивление R не более 20 Ом, что позволяет использовать его в широкополосных устройствах вплоть до миллиметрового диапазона длин волн.

Формула изобретения

Полевой вертикальный транзистор, содержащий подложку, двуслойную мезаструктуру, верхний слой которой выполнен из полупроводника n-типа, а нижний из полупроводника n⁺⁺-типа, а также электроды истока, стока и затвора, расположенные по одну сторону подложки, отличающийся тем, что, с целью повышения предельной частоты генерации транзистора, на верхнем слое мезаструктуры по краям ее боковых граней сформированы снабженные балочными выводами барьерные контакты, расположенные симметрично относительно мезаструктуры выше границы раздела ее слоев и отделенные от подложки воздушным зазором, при этом один из барьерных контактов служит затвором, а другой - стоком, омический контакт истока сформирован на подложке и снабжен балочным выводом, а подложка выполнена из полупроводника n⁺⁺-типа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001

Извещение опубликовано: 20.08.2001