Транзистор шоттки с двухсторонним управлением канала

 

Использование: изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность изобретения: на пластине арсенида галлия, включающей полуизолирующую подложку с буферным и активным слоями, сформированы канал в виде ряда дискретных областей, разделенных вертикальными углублениями, затвор, барьерный слой которого выполнен из Re-W s виде ряда дискретных участков, расположенных на поверхности углублений и соединенных между собой мостиками золота , при этом вертикальные углубления выполнены прямоугольного профиля до буферного слоя. Омические контакты расположены планарно на поверхности активного слоя.1 ил.

(эоэ Н 01 29/812

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О

О

Комитет Российской Федерации по патентам и товариымзнакам (21) 5005681/25 (22) 16.10.91 (46) 07.09.93. Бюл. М 33- 36 (75) Самсоненко Б.H.. Сорокин И.Н. Джалилов 3. (73) Самсоненко Б.Н. (54) ТРАНЗИСТОР ШОТТКИ С ДВУСТОРОННИМ УПРАВЛЕНИЕМ КАНАЛА (57) Использование: изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность изобретения: на пластиме арсенида галлия, включающей полуизолирующую подложку с

Изобретение oTHoc÷òñÿ к полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении транзисторов с двусторонним управлением канала.

Известен транзистор Шоттки с двусторонним управлением вертикальным каналом (см.патент США N. 4262296, кл. Н 01 (. 29/06, 1981). Используют и -гюдложку арсенида галлия с и-эпитаксиальным слоем, на поверхности которого создают и -области.

Канал транзистора выполнен энизотропным вытравливанием островков полупроводника в виде пальцев трвпецеидального сечения. Омические контакты расположены

+ + по обе стороны проводящей n -n-n -пластины. На боковые поверхности островков нвпыляют затворный металл. Направление тока транзистора перпендикулярно плоскости пластины. Отсечка тока осуществляется двусторонним смыканием обедненмых областей полупроводника под затвором в узкой части канала.

Недостаток такого транзистора заключается в том, что тонкий слой затворной металлиэации, формируемый наклонным

„„RU„„ 200063! С буферным и активным слоями, сформированы камал в виде ряда дискретных областей, разделенных вертикальными углублениями, затвор, барьерный слой которого выполнен из Re-W в виде ряда дискретных участков, расположенных на поверхности углублений и соединенных между собой мостиками золота, при этом вертикальные углубления выполнены прямоугольного профиля до буферного слоя. Омические контакты расположены планврно на поверхности активного слоя. 1 ил. напылением на стенки трепецеидального островка, имеет большое сопротивление, что приводит к ограничению рабочей частоты прибора. Увеличение проводимости затвора напылением металла на дно вытравленной канавки приводит к росту затворной емкости и в свою очередь снижает рабочую частоту.

Наиболее близким к изобретению йо технической сущности и достигаемому эффекту является транзистор с вертикальным каналом (см. патент США hk 4343015, кл. Н

01 L 29/06, 1982). В данной конструкции увеличение проводимости затвора достигается напылением металла на боковые стенки и дмо вытравленного углубления. Для снижения емкости затвора область и-слоя полупроводника. подлежащую вниэотропному вытрэвливанию, изолируют нв всю глубину посредством электронной или ионной бомбардировки.

Недостаток конструкции заключается в том, что ее невозможно выполнить нэ и и пв -1-пластинах с полуиэолирующей под2000631 ложкой, так как проводимость подложки очень мала.

Предлагаемый транзистор Шоттки с двусторонним управлением канала на пластинах арсенида галлия включает омические контакты, канал, затвор.

Отличие состоит в том, что транзистор

+ выполнен на пластинах с активным и -h, буферным слоями на полуизолирующей подложке, омические контакты транзистора

+ расположены планарно на и -поверхности активного слоя, канал выполнен в виде ряда дискретных областей, разделенных вертикальными углублениями до буферного слоя подложки, а субмикронный затвор образован островками барьерного слоя Re-W на поверхности углублений, электрически соединенных между собой мостиками золота.

Для конкретного примера используют пластины арсенида галлия с активным и буферным слоями на полуиэолирующей подложке и -и-пв — ) типа, толщиной: б< -0,1мкм

00 =04 мкм б ь- 0,5мкм концентрацией: и - 1 -10® ar/cae3

n - 1 .10 ат/см

На поверхности пластины с активным слоем создают маску ЯОг. защищающую области полупроводника, предназначенные под омические контакты стока и истока.

Проводят анодное окисление открытых областей и -слоя пластины. Удаляют S)02 плазмохимическим травлением селективно к арсениду галлия и анодному окислу. Электрохимически осаждают омические Au-Ge контакты транзистора по маске энодного окисла.

Высоколегированный п -слой под кон+ тактами снижает переходное сопротивление стока и истока. Вплавляют омические контакты на установке лампового отжигэ

"Импульс-5". Удаляют анодный окисел в канале в растворе )чН4ЭН: Н20 (1:100). Наносят слой 3)Оз толщиной «0.2 мкм.

Вскрывают окна в $)0? над омическими контактами (для измерений тока насыщения в канале). Наносят слой электронного резиста ЭЛП-20. Проводят электронно-лучевую литогрэфюю с использованием установки

ZBA-20. Ори этом в электронном резисте формируют затворный рисунок в виде ряда диск)зетно расположенных окон. Минимальный размер формируемых окон - 0,25 мкм, определяет длину затвора и обусловлен минимальным размером электронного штампа, Расстояние между окнами «0,4 мкм.

Проводят направленное плазмохимическое

На чертеже изображен предлагаемый транзистор.

Обозначения составных элементов и областей транзистора:1 — омические контакты стока и истока; 2 — обедненная область полупроводника в канале; 3 — барьерный слой

Re-W; 4 — области канала транзистора под управлением затвора (подзатворные области); 5 — мостики слоя золота; 6 — области травление S)+ в окнах маски на установке

08ПХО-100Т-005. Боковой растрав Sl(h мал

0,05 мкм, стенки травления практически вертикальны. Проводят имплантацию ионов

В в открытые области полупроводника на установке Лада-20. Доза 1 101 ион/см2.

Энергия ионов 100 кэВ. Имплантация ионов приводит к разунорядочиванию полупроводниковой структуры и снижает энер10 гию активации при травлении полупроводника. Снижаются токи утечки затвора на буферном слое. Направленным плазмохимическим травлением полупроводника на установке УРМ 3.279.029 форми15 руют подэатворные углубления в активном и-слое до низколегированного буферного слоя подложки. Разупорядочивание полупроводниковой структуры имплантацией

+ ионов В приводит к увеличению скорости

20 травления примерно в 2 раза.

Удаляют электронный резист в диметилформамиде и кислородной плазме.

Проводят доподгонку статических параметров транзистора травлением боковых

25 сторон полупроводниковых областей, образующих канал, в растворе НзРО4: НгОг: Н20 (3:1:200) за 1-1 мин. При этом стравливается о слой полупроводника толщиной 200 А.

30 Электрохимическим осаждением формируют барьерообразующий слой затвора Re — 1/Ч о толщиной 800 А. на стенках подзатворных углублений. Осаждение проводят при ульт35 развуковом перемешивании электролита, что обеспечивает равномерное осэждение металла на стенках углублений без образования пор и раковин. Частота ультразвуковых колебаний 200 кГц.

40 Барьерообразующий слой Re-W в канале имеет вид ряда изолированных слоем $)Оз островков.

Проводят электрохимическое осаждение верхнего слоя Аи. Золото заполняет

45 подзатворные окна в $10з и растет на внешней поверхности Sllh. В результате формируется ряд грибообразных затворов, верхняя широкая часть которых срастаясь, ° электрически связывает изолированные ос50 тровки барьерообраэующего слоя.

2000631

Составитель 6. Самсоненко

Редактор А. Купряковэ Техрвд М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Тираж Подписное

НПО Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Рэуиккэя нэб., 4/5

Заказ 3080

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101 канала затвором неуправляемые(реэистивные области).

При подаче напряжения на омические контакты 1 в канале протекает ток! от истока к стоку транзистора. В отсутствие потен- 5 циала нэ затворе величина обедненной области 2 определяется контактной разностью потенциалов барьерной металлизации 3 N подзатворных областей 4 полупроводника 0,8 эВ. Островки барьер- 10 мой металлизации соединены между собой мостиками золота 5. Величина тока 1 в режиме насыщения максимальна. При подаче отрицательного потенциала ма затвор величина обвдменмой области 2 уввличива- 15 ется и при смыкании двух обедненмых областей осуществляется отсечка транзистора.

Часть канала 6, ме управляемая затвором, выполняет роль пассивного сопротивления.

n+-слой в канале удален, что необходимо 20 для однородного распределения области обеднения под затвором. Увеличение проводимости кэмвла достигается за счет боль-. шей эффективной ширины при тех же планэрных размерах транзистора. Барьер- 25 ный слой тугоплавких металлов Re. W обеспечивает термостабильность формируемого затвора Re-W-Au. Грибообразная форма затвора обеспечивает его высокую проводимость и снижает СВЧ потери транзистора.

Отсутствие контакта затвора с и -слоем в канале способствует получению высоких пробивных нап ряжений.

Формула изобретения

Транзистор Шоттки с двусторонним управлением канала. включающий сформированные ма пластине арсенида галлия с

+ активным n -n-слоем канал в виде ряда дискретных областей. разделенных вертикальными углублениями, затвор. барьерный слой которого выполнен в виде дискретных участков, расположенных на поверхности углублений и соединенных между собой, а также омическив контакты к истоку и стоку транзистора. отл и чаю щи и с я тем,что

n -n-слой расположен нэ буферном слое полупроводниковой подложки, вертикальные углубления выполнены прямоугольного профиля до буферного слоя, дискретныв участки затвора образованы иэ Re-W и соединены между собой мостиками золота, а омические контакты расположены планар- но на поверхности 8KTHBHofo слоя.