研究目的
研究基区厚度、基区和子集电极掺杂浓度对200毫米硅衬底上In0.49Ga0.51P/GaAs异质结双极晶体管(HBT)性能的影响。
研究成果
在200毫米硅衬底上通过100%锗缓冲层制备出具有优良直流特性的In0.49Ga0.51P/GaAs异质结双极晶体管(HBT)。通过优化基区掺杂浓度、基区层厚度和子集电极掺杂浓度,实现了100的直流电流增益,击穿电压BVceo、BVCBO和BVEBO分别为9.43V、13.8V和9.48V。这使得InGaP/GaAs HBT与硅CMOS控制电路在共同硅平台上实现单片集成成为可能,可应用于功率放大器等领域。
研究不足
器件层中源自起始层的高缺陷密度影响了可靠性。锗层和器件层的穿透位错密度(TDD)均处于低10^7/cm2量级,若采用中低10^6/cm2量级TDD的高质量锗衬底,该指标可得到改善。
1:实验设计与方法选择:
该研究采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,通过薄锗缓冲层在200毫米硅衬底上外延生长InGaP/GaAs异质结双极晶体管(HBT)结构。通过数值模拟优化基区掺杂浓度、基区层厚度及次集电区掺杂浓度。
2:样本选择与数据来源:
样本制备于直接生长在硅衬底薄锗层上的外延薄膜。
3:实验设备与材料清单:
外延生长使用MOCVD,器件制备采用标准光刻工艺,台面形成采用湿法刻蚀,n型与p型接触分别使用Ni/GeAu/Ni/Au和Ti/Au金属体系。
4:实验流程与操作步骤:
生长顺序依次为n型GaAs次集电区、n型GaAs集电区、p型GaAs基区层、n型In0.49Ga0.51P发射极、n型GaAs次发射极及用于欧姆接触的n型InGaAs帽层。
5:49Ga51P发射极、n型GaAs次发射极及用于欧姆接触的n型InGaAs帽层。
数据分析方法:
5. 数据分析方法:通过共发射极电流-电压特性曲线、Gummel图及击穿电压测量分析HBT性能。
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