Главная Промышленная автоматика.

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

В настоящее время разработка и проектирование полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем СВЧ диапазона с применением полевых транзисторов с затвором Шотки (ПТШ) на основе арсенида галлия определились как самостоятельное направление развития СВЧ техники. Важнейшими качествами таких микросхем по сравнению с микросхемами на биполярных транзисторах являются более высокое быстродействие и лучшие шумовые характеристики. Именно эти параметры определили основные области их применения. Они широко используются в радиоприемной, радиопередающей и измерительной аппаратуре СВЧ диапазона.

В данную книгу вошли работы специалистов, представляющих различные фирмы и учебные заведения и хорошо известных научной общественности за рубежом и в Советском Союзе.

В книге подробно освещены проблемы получения полуизолирующих подложек арсенида галлия, а также проанализированы их свойства и параметры. Значительный интерес представляют различные технологические процессы, используемые для изготовления ПТШ и полупроводниковых интегральных микросхем на арсениде галлия, такие как парофазная эпитак-сия, молекулярно-лучевая эпитаксия и ионная имплантация. Большой раздел посвящен параметрам и характеристикам малошумящих и мощных полевых транзисторов с затвором Шотки, а также вопросам их надежности. Несомненная ценность книги состоит в том, что в ней наиболее подробно изложены проблемы применения малошумящих и мощных ПТШ. Особый интерес представляют разделы книги, посвященные цифровым интегральным микросхемам. Завершающая глава книги называется "Взгляд в будущее", в которой обсуждаются некоторые "революционные" концепции, которые могут стать основными при создании активных приборов и интегральных схем в ближайшие 10-15 лет.

Книга предназначена для широкого круга специалистов, связанных с разработкой полевых транзисторов на арсениде галлия, полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем и их применением в различных отраслях народного хозяйства. Она также будет полезна студентам и аспирантам, специализирующимся в области радиоэлектронной техники СВЧ диапазона, электроники и вычислительной техники.

Над переводом книги работапи: В. Г. Батура (гл. 2-6, 15-17), В. Н. Данилин (гл. 1, 7-12), А. И. Толстой (предисловие, гл. 13, 14, 18).



ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель данной книги -- дать исчерпывающую информацию о материалах и технологических методах, необходимых для создания высококачественных GaAs ПТШ. Редакторы надеялись на то, что читатели получат достаточно полное представление о научных проблемах, вопросах проектирования, изготовления и применения GaAs ПТШ. Для этого в книгу включены главы, посвященные технологии полупроводниковых материалов, технологии создания приборов, процессам создания интегральных микросхем СВЧ и цифровой техники, и, наконец, представлен раздел, в котором сделана попытка заглянуть в будущее и описать некоторые новые физические концепции, которые могут стать определяющими в ближайшие 5-10 лет.

При изложении материала термином "GaAs ПТШ" названы полевые транзисторы с затвором типа металл-полупроводник (барьер Шотки), выполненные на арсениде галлия и работающие в режиме управления током стока при изменении размеров области пространственного заряда под затвором. Это было сделано потому, что такое сокращение стало общепринятым в технической литературе.

Редакторы благодарны всем, кто способствовал выходу этой книги в свет и кто затратил много времени и усилий для подготовки и сбора материалов, которые содержатся в данной книге. Редакторы признательны К. Косаковски за ее неустанные усилия, потребовавшиеся для завершения этой книги.

Один из нас (Д. К.) хотел бы отметить большую поддержку жены Сави-ты и доктора Лео Янга в подготовке рукописи книги.

2 апреля 1982 г.



ЧАСТЬ I

ПОЛУИЗОЛИРУЮЩИЕ ПОДЛОЖКИ из АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

ВВЕДЕНИЕ

В этой главе П. Ф. Линдквистом и У. М. Фордом дан обзор современного состояния технологии изготовления полуизолирующих подложек из GaAs. Редакторы решили включить достаточно полный и всесторонний обзор этой технологии по двум причинам. Во-первых, эта технология является важным элементом технологии GaAs ПТШ. Во-вторых, несмотря на то, что исследования в этом направлении ведутся почти два десятилетия, электрические свойства полуизолирующего GaAs поняты еще недостаточно. Более того, во многих случаях технология остается "искусством" из-за отсутствия фундаментального понимания основ этого процесса. Полуизолирующие подложки используются либо как исходный материал для получения эпи-таксиального GaAs, либо как материал для применения непосредственно ионной имплантации. Авторы обсуждают различные механизмы проводимости и природу глубоких уровней в GaAs. Для рассмотрения уровней, связанных с кислородом, хромом или другими переходными метаплами, использованы модели с двумя, тремя и четырьмя уровнями. Обсуждаются различные методы выращивания кристаллов, такие как непосредственная кристаллизация, метод горизонтального выращивания Бриджмена, методы Чохральского и Греммельмайера. Рассматриваются свойства материалов, в частности термическая конверсия, которая является основной проблемой при ионной имплантации. Обсуждаются также влияние на параметры полевых приборов эффектов на границе раздела подложка - активный слой, управление со стороны подложки и чувствительность к свету.

ГЛАВА 1

ПОЛУИЗОЛИРУЮЩИЕ ПОДЛОЖКИ ИЗ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ П. Ф. Линдквист, У. М. Форд ВВЕДЕНИЕ

Высокоомный GaAs является предметом большого числа исследований в течение почти двадцати лет. Первоначально этот материал (названный полуизолирующим [1]) был получен путем тщательнейшей очистки GaAs [2 - 5]. Позже его стали получать искусственным путем за счет введения в расплав кислорода [6, 7] или хрома [8]. Развитие GaAs ПТШ явилось причиной бо-

Фирма Hewlett-Packard, Пало-Альто, шт. Калифорния, США.

Фирма Harris Microwave Semiconductor, Саннивейл, шт. Калифорния, США.





[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

0.0035