Снітовський ю. п. Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул. П. Бровки, 6, Мінськ – 220027, Білорусь Тел.: +10-375-017-234-73-84; E-mail: travelink@nsys.by

Анотація – Представлені результати експериментальної оцінки параметрів потужних НВЧ-транзисторів в діапазоні частот вище 1 ГГц. Конфігурація емітерного і колекторного переходів втілює нову концепцію, згідно з якою коефіцієнт інжекції збільшується завдяки латеральної інжекції. Опромінення іонами фосфору омічних контактів Mo-n+Si з подальшим низькотемпературним отжигом знижує величину контактного опору рдо і підвищує швидкість рекомбінації не основних носіїв у зоні контакту.

I. Вступ

В даний час кардинальної завданням мікроелектроніки залишається створення швидкодіючих функціональних елементів. У цьому плані для біполярних транзисторів залишається актуальною задача зменшення часу прольоту в базі [1, 2].

Як відомо, із зростанням рівня інжекції у бічні ділянки переходу емітер-база надають все більш і більш шкідливий вплив на вихідні вольт-амперні характеристики транзисторів у схемі із загальним емітером, знижуючи коефіцієнт посилення транзисторів і граничну частоту коефіцієнта передачі струму в схемі із загальним емітером [3].

Напівпровідникові прилади являють собою нагромадження структуру різних тонких плівок. Межі розділу між цими плівками грають важливу роль в роботі цих приладів. Тому створення високоякісних плівок, які мають ідеальні характеристики кордону розділу є найбільш істотним моментом при виготовленні приладів з прекрасними характеристиками [4].

У даній роботі представлені результати експериментів, які демонструють як позитивний вплив латеральної інжекції, так і вплив опромінення іонами фосфору омічних контактів Mo-n+Si на параметри кремнієвих п-р-п транзисторів в діапазоні частот вище 1 ГГц.

II. Основна частина

Транзистори КТ916А були виготовлені на епітаксійних структурах кремнію 10КЕФ1, 8/350ЕКЕС0.01 орієнтації (111). Нова вертикальна геометрія транзисторної структури була виконана як в [5,6]. Опромінення контактів Mo-n+Si іонами фосфору здійснювали за методикою [7].

Результати вимірювання параметрів транзисторів у схемі із загальним емітером наведені в таблиці. Там же наведені і результати вимірювання рдо за методикою [7].

Було виявлено, що нова геометрія забезпечує більш високі значення frp і ККД (г |до). Більш того, вона дає більш низькі значення рдо і теплового опору перехід-корпус RT п до

Поліпшення frp, r|K, R-Г.П-к пов’язано як зі збільшенням у, як результат того, що бічні і плоскі ділянки переходу емітер-база мають однаковий коефіцієнт інжекції в, що збільшує загальне число електронів, інжектіруемих в область бази, так і з обробкою структур Mo-n+Si іонними пучками. Останній шлях дозволяє підвищити швидкість рекомбінації неосновних носіїв в зоні контакту за рахунок створення домішкових центрів з глибокими рівнями в сукупності із залишковою дефектністю приповерхневих шарів кремнію. Також зауважимо, що такий підхід призводить і до більш низького значенням контактного опору.

Таблиця

Умови екс

fm,

ГГц

Пк,

^ Т.п-к,

рдох 10 ‘ь Ом см

перімента

при

1к =

= 1,5 А

при

! К =

= 2,8 А

%

5С / Вт

Контакти не опромінювалися

2,0

1,85

79,8

4,7

2,8

Контакти

опромінювалися

3,25

3,10

91,2

3,5

1,5

Вплив опромінення іонами фосфору омічних контактів Mo-n+Si на параметри транзисторів КТ916А із збільшеною ефективною площею емітера.

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

phosphorus ions on KT916A transistor parameters having enlarged effective emitter area

Слід зазначити, що технологія виготовлення транзисторів з охопленням емітерного переходу колекторним має такі технологічні переваги:

0. Іонне легування бором використовується як для створення пасивної, так і активної бази в одному процесі за рахунок одночасного легування бором кремнію через відносно тонкий оксид кремнію і в емітерний вікно (самоформірованіе).

1. Емітерний домішка (фосфор) шляхом іонного впровадження вводиться в той же самий емітерний вікно, що і базова (бор), чим досягається ефект само-суміщення і відсутність продавлювання бази під емітером.

2. Скорочується тривалість проведення технологічного процесу, що зменшує щільність структурних дефектів в активних областях кремнію.

3. Дифузійний відпал областей бази після іонного впровадження бору виробляється в середовищі аргону, що підвищує% електрично активного бору і дозволяє знизити дозу іонного впровадження бору.

4. Не потрібно зміни існуючого комплекту фотошаблонів.

5.Обработка структур Mo-n+Si іонами фосфору з подальшим низькотемпературним отжигом використовується для руйнування оксиду кремнію на кордоні молібден-п+-Кремній і створення тісного контакту метал-напівпровідник.

Слід зазначити, що можливості кремнієвої технології в частині підвищення швидкодії frp і поліпшення інших характеристик приладів ще не вичерпані. І використання нових технологій дозволить підняти frp дискретних приладів на основі кремнію в 10 і більше разів, у тому числі і у складі ІС.

Нами запропонована нова концепція біполярного транзистора, згідно з якою конфігурація переходів є такою, що бічні ділянки переходу емітер-база мають такий же коефіцієнт ІНЖЕК-ції, як і плоскі ділянки. Обробка структур ме-метал-напівпровідник іонними пучками з наступним нізкотемпетатурним отжигом в середовищі аргону створює домішкові центри з глибокими рівнями в кремнії і руйнує плівку оксиду кремнію на межі метал-напівпровідник в контактних вікнах до емітером транзистора.

Можливість цієї концепції була підтверджена в експериментах на дослідних примірниках транзисторів. Було виявлено, що нова технологія виготовлення транзисторів покращує електричні і теплові параметри: граничну частоту frp, ККД г |до, Тепловий опір перехід-корпус R-Г.П-к, а також дозволяє знизити питомий опір контактів рдо до емітера транзисторів і підвищити швидкість рекомбінації неосновних носіїв в зоні контакту.

IV. Список літератури

[1] Луцький В. Н., Лінекер Т. Н., Елінсон М. І. Мікроелектроніка, 2000, т. 29, № 4, С. 245.

[2] Пожела Ю., Юцене В. Фізика надшвидкодіючих транзисторів. Вільнюс: Мокслас, 1985, С. 112.

[3] Кремнієві планарниє транзистори II Під ред. Федотова Я. А. – М.: Сов. радіо, 1973, С. 336.

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

[5] Снітовський Ю. П. Електронна техніка. Сер. СВЧ-техніка, 1992, вип. 9-10, С. 18.

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

No 4, pp. 248.

[7] Снітовський Ю. П. Електронна промисловість,

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.

Анотація – розглянуто можливість використання фрактальних властивостей структури чутливих мас напівпровідникових чутливих елементів (ЧЕ) для виявлення молекул небезпечних газів. Показаний спосіб визначення фрактальної розмірності чутливої ​​маси шляхом вимірювання опору на високих частотах.

I. Вступ

В розроблених в останні роки нанодісперс-них напівпровідникових сенсорах для аналізу газів у повітрі використовуються оксиди металів [1]. Фрактальна розмірність такого напівпровідника істотно впливає на характер зміни електричної провідності, отже чутливості і швидкодії датчика.

II. Основна частина

В результаті адсорбції молекул газу змінюється структура поверхні напівпровідникової чутливої ​​маси. У найбільш загальному вигляді молекули газу можна розглядати, як газові кластери з

фрактальної розмірністю [2], а поверхня

ЧЕ, як поверхневий фрактал з розмірністю

DJ3. Тоді адсорбція молекул газу на пористу

поверхня може бути описана, як взаємодія двох різних фракталів, в результаті чого формується новий поверхневий фрактал з раз-

тлЧЕ + Г го1

мірність Df [2]

Отже, спостерігаючи за динамікою зміни фрактальної розмірності чутливої ​​маси в різних температурних режимах, можна зробити висновок про присутність в газовому середовищі молекул тих чи інших газів.

Для встановлення того, фрактальна чи неф-рактальна чутлива маса ЧЕ, а також визначення її фрактальної розмірності можуть використовуватися ряд методів. До них відносяться прецизійний рентгенофазового аналіз, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, малокутове розсіювання світла і рентгенівських променів [3, 4].

У даній роботі використовувався спосіб визначення фрактальної розмірності чутливої

тлЧЕ туЧЕ

маси Dj-шляхом вимірювання опору К_

на високих частотах (О. В цьому випадку має місце скін-ефект, в результаті якого змінний струм протікає переважно в поверхневому шарі фрактальному ЧЕ [4].

Формули, які описують скін-ефект в однорідному або близькому до однорідного циліндричному провіднику мають вигляд [5]:

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»