НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНЫХ СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ

April 7, 2012 by admin Комментировать »

Снитовский ю. п. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ул. П. Бровки, 6, Минск – 220027, Беларусь Тел.: +10-375-017-234-73-84; e-mail: travelink@nsys.by

Аннотация – Представлены результаты экспериментальной оценки параметров мощных СВЧ-транзисторов в диапазоне частот выше 1 ГГц. Конфигурация эмиттерного и коллекторного переходов воплощает новую концепцию, согласно которой коэффициент инжекции увеличивается благодаря латеральной инжекции. Облучение ионами фосфора омических контактов Mo-n+Si с последующим низкотемпературным отжигом снижает величину контактного сопротивления рк и повышает скорость рекомбинации не основных носителей в зоне контакта.

I.  Введение

В настоящее время кардинальной задачей микроэлектроники остается создание быстродействующих функциональных элементов. В этом плане для биполярных транзисторов остается актуальной задача уменьшения времени пролета в базе [1, 2].

Как известно, с ростом уровня инжекции у боковые участки перехода эмиттер-база оказывают все более и более вредное влияние на выходные вольт- амперные характеристики транзисторов в схеме с общим эмиттером, снижая коэффициент усиления транзисторов и граничную частоту коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером [3].

Полупроводниковые приборы представляют собой нагроможденную структуру различных тонких пленок. Границы раздела между этими пленками играют важную роль в работе этих приборов. Поэтому создание высококачественных пленок, имеющих идеальные характеристики границы раздела является наиболее существенным моментом при изготовлении приборов с прекрасными характеристиками [4].

В данной работе представлены результаты экспериментов, которые демонстрируют как положительное влияние латеральной инжекции, так и влияние облучения ионами фосфора омических контактов Mo-n+Si на параметры кремниевых п-р-п транзисторов в диапазоне частот выше 1 ГГц.

II.  Основная часть

Транзисторы КТ916А были изготовлены на эпитаксиальных структурах кремния 10КЭФ1, 8/350ЭКЭС0.01 ориентации (111). Новая вертикальная геометрия транзисторной структуры была выполнена как в [5,6]. Облучение контактов Mo-n+Si ионами фосфора осуществляли по методике [7].

Результаты измерения параметров транзисторов в схеме с общим эмиттером приведены в таблице. Там же приведены и результаты измерения рк по методике [7].

Было обнаружено, что новая геометрия обеспечивает более высокие значения frp и КПД (г|к). Более того, она дает более низкие значения рк и теплового сопротивления переход-корпус RT п к

Улучшение frp, r|K, R-г.п-к связано как с увеличением у, как результат того, что боковые и плоские участки перехода эмиттер-база имеют одинаковый коэффициент инжекции у, что увеличивает общее число электронов, инжектируемых в область базы, так и с обработкой структур Mo-n+Si ионными пучками. Последний путь позволяет повысить скорость рекомбинации неосновных носителей в зоне контакта за счет создания примесных центров с глубокими уровнями в совокупности с остаточной дефектностью приповерхностных слоев кремния. Также заметим, что такой подход приводит и к более низкому значению контактного сопротивления.

Таблица

Условия экс

fm,

ГГц

Пк,

^т.п-к,

ркх 10′ь Ом см

перимента

при

1к=

=1,5 А

при

!к=

=2,8 А

%

5С/Вт

Контакты не облучались

2,0

1,85

79,8

4,7

2,8

Контакты

облучались

3,25

3,10

91,2

3,5

1,5

Влияние облучения ионами фосфора омических контактов Mo-n+Si на параметры транзисторов КТ916А с увеличенной эффективной площадью эмиттера.

Influence of irradiation of Mo-n+Si ohmic contacts by

phosphorus ions on KT916A transistor parameters having enlarged effective emitter area

Следует отметить, что технология изготовления транзисторов с охватом эмиттерного перехода коллекторным имеет следующие технологические преимущества:

0. Ионное легирование бором используется как для создания пассивной, так и активной базы в одном процессе за счет одновременного легирования бором кремния через относительно тонкий оксид кремния и в эмиттерное окно (самоформирование).

1. Эмиттерная примесь (фосфор) путем ионного внедрения вводится в то же самое эмиттерное окно, что и базовая (бор), чем достигается эффект само- совмещения и отсутствие продавливания базы под эмиттером.

2. Сокращается длительность проведения технологического процесса, что уменьшает плотность структурных дефектов в активных областях кремния.

3. Диффузионный отжиг областей базы после ионного внедрения бора производится в среде аргона, что повышает % электрически активного бора и позволяет снизить дозу ионного внедрения бора.

4. Не требуется изменения существующего комплекта фотошаблонов.

5.Обработка структур Mo-n+Si ионами фосфора с последующим низкотемпературным отжигом используется для разрушения оксида кремния на границе молибден-п+-кремний и создания тесного контакта металл-полупроводник.

Следует отметить, что возможности кремниевой технологии в части повышения быстродействия frp и улучшения других характеристик приборов еще не исчерпаны. И использование новых технологий позволит поднять frp дискретных приборов на основе кремния в 10 и более раз, в том числе и в составе ИС.

Нами предложена новая концепция биполярного транзистора, согласно которой конфигурация переходов является такой, что боковые участки перехода эмиттер-база имеют такой же коэффициент инжек- ции, как и плоские участки. Обработка структур ме- талл-полупроводник ионными пучками с последующим низкотемпетатурным отжигом в среде аргона создает примесные центры с глубокими уровнями в кремнии и разрушает пленку оксида кремния на границе металл-полупроводник в контактных окнах к эмиттеру транзистора.

Возможность этой концепции была подтверждена в экспериментах на опытных экземплярах транзисторов. Было обнаружено, что новая технология изготовления транзисторов улучшает электрические и тепловые параметры: граничную частоту frp, КПД г|к, тепловое сопротивление переход-корпус R-г.п-к, а также позволяет снизить удельное сопротивление контактов рк к эмиттеру транзисторов и повысить скорость рекомбинации неосновных носителей в зоне контакта.

IV. Список литературы

[1]  Луцкий В. Н., Линекер Т. Н., Елинсон М. И. Микроэлектроника, 2000, т. 29, № 4, С. 245.

[2]   Пожела Ю., Юцене В. Физика сверхбыстродействующих транзисторов. Вильнюс: Мокслас, 1985, С. 112.

[3]   Кремниевые планарные транзисторы II Под ред. Федотова Я. А. – М.: Сов. радио, 1973, С. 336.

[4]   Ohmi Т., Shibata Т. Microelectronic Engineering, 1991, v. 10, pp. 177.

[5]   Снитовский Ю. П. Электронная техника. Сер. СВЧ- техника, 1992, вып. 9-10, С. 18.

[6]   Snitovskii Yu. P. Russian Microelectronics, 2002, v. 31,

No 4, pp. 248.

[7]   Снитовский Ю. П. Электронная промышленность,

1992, № 1, С. 59.

NEW TECHNOLOGY OF FABRICATION OF MICROWAVE POWER TRANSISTORS

Snitovsky Yu. P.

Belarusian State University of Information Science and Electronics

6,          P. Brovki, Minsk – 220027, Belarus Tel.: +10-375-017-234-73-84, e-mail: travelink@nsys.by

Abstract – Experimental evaluation is presented concerning the common-emitter parameters of silicon n-p-n transistors designed for a frequency band above 1 GHz. The configuration of the emitter and collector junctions essentially embodies a new concept whereby injection efficiency is increased by lateral injection. Exposure of P+ – ions of Mo-n+Si ohmic contacts followed by annealing at low temperatures is reduced the value of contact resistance pc and accelerated the recombination of minority carriers in the interface region.

I.  Introduction

The design of high-speed active components is still a central problem in microelectronics. With respect to bipolar transistors, this implies reducing the transit time through the base region [1, 2].

With growing injection level, the lateral portions of the emit- ter-base junction are known to exert an increasingly harmful effect on transistor performance in common-emitter connection, lowering the gain factor and the gain-bandwidth product fT, as indicated by calculations and measurements [3].

The interfaces among the films play important roles in the operation of the devices. Therefore the formation of high quality films, having ideal interface characteristics is most essential in fabricating high performance devices [4]. This paper presents the results of an experiment that demonstrated both a positive effect of lateral injection and influence of irradiation of Mo-n+Si ohmic contacts by P+ – ions on the parameters of silicon n-p-n transistors.

II.  Main part

The transistors used epitaxial structures grown on Si (111) that complied with the 10KEF1, 8/350EKEC0,01 specification. The new design was implemented as [5, 6]. Irradiation of Mo- n+Si contacts by P+ – ions was implemented as [7].

The measurements of transistor parameters were performed for common-emitter connection, with the results presented in table. It was found that the new design provides higher values of fT and efficiency r|C. Moreover, it has lower pc and 9Jp.

Wth respect to process technology, the new design has the following advantages: 1) Ion implantation allows one to form the active and inactive base region simultaneously (self-formation), with boron ions penetrating the relatively thin oxide layer and passing through the emitter window. 2) The emitter window is used for the doping of both base and emitter regions, which provides self-alignment and prevents the deformation of the base beneath the emitter. 3) The process takes less time which reduces the density of the structural damages in active regions of silicon. 4) Implant activation of base formation was performed in an argon atmosphere, which increases the percent electrically active boron and reduces the value of dozen of ion implantation. 5) Existing photolithographic masks can be used. 6) Treating the Mo-n+Si contacts by P+ – ions is used for destruction silicon oxide on the interface of Mo-n+Si.

III.  Conclusion

We have proposed a new concept of bipolar transistors, in which the configuration of the junctions is such that the lateral portions of the emitter-base junction have у as high as that of the front portion. It has been found that advanced technologies offers better fT, r|C, 9jp and pc.

Анотация – рассмотрена возможность использования фрактальных свойств структуры чувствительных масс полупроводниковых чувствительных элементов (ЧЭ) для обнаружения молекул опасных газов. Показан способ определения фрактальной размерности чувствительной массы путём измерения сопротивления на высоких частотах.

I.  Введение

В разработанных в последние годы нанодисперс- ных полупроводниковых сенсорах для анализа газов в воздухе используются оксиды металлов [1]. Фрактальная размерность такого полупроводника существенно влияет на характер изменения электрической проводимости, следовательно чувствительности и быстродействия датчика.

II.  Основная часть

В результате адсорбции молекул газа меняется структура поверхности полупроводниковой чувствительной массы. В наиболее общем виде молекулы газа можно рассматривать, как газовые кластеры с

фрактальной размерностью [2], а поверхность

ЧЭ, как поверхностный фрактал с размерностью

DJ3. Тогда адсорбция молекул газа на пористую

поверхность может быть описана, как взаимодействие двух различных фракталов, в результате чего формируется новый поверхностный фрактал с раз-

тлЧЭ+Г го1

мерностью Df [2]

Следовательно, наблюдая за динамикой изменения фрактальной размерности чувствительной массы в различных температурных режимах, можно сделать вывод о присутствии в газовой среде молекул тех или иных газов.

Для установления того, фрактальная или неф- рактальна чувствительная масса ЧЭ, а также определения её фрактальной размерности могут использоваться ряд методов. К ним относятся прецизионный рентгенофазовый анализ, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, малоугловое рассеяние света и рентгеновских лучей [3, 4].

В данной работе использовался способ определения фрактальной размерности чувствительной

тлЧЭ               ..                                                                                         туЧЭ

массы Dj- путем измерения сопротивления К_

на высоких частотах (О . В этом случае имеет место скин-эффект, в результате которого переменный ток протекает преимущественно в поверхностном фрактальном слое ЧЭ [4].

Формулы, описывающие скин-эффект в однородном или близком к однородному цилиндрическом проводнике имеют вид [5]:

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты