RU143079U1 - Коммутирующее устройство свч - Google Patents
Коммутирующее устройство свч Download PDFInfo
- Publication number
- RU143079U1 RU143079U1 RU2014110239/08U RU2014110239U RU143079U1 RU 143079 U1 RU143079 U1 RU 143079U1 RU 2014110239/08 U RU2014110239/08 U RU 2014110239/08U RU 2014110239 U RU2014110239 U RU 2014110239U RU 143079 U1 RU143079 U1 RU 143079U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- switching device
- gan
- dielectric
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
1. Коммутирующее устройство СВЧ, содержащее электроды и емкостный элемент, отличающееся тем, что емкостный элемент представляет собой конденсатор, кроме того, коммутирующее устройство СВЧ включает подложку из сапфира, на которой последовательно размещены: буферный слой из AlN, буферный слой из GaN, слой из нелегированного GaN, слой из твердого раствора AlGaN, и в интерфейсе GaN/AlGaN гетероструктуры образован двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх твердого раствора AlGaN размещен химически устойчивый сглаживающий слой из GaN, поверх которого нанесен диэлектрик, содержащий слой из двуокиси гафния, а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора.2. Коммутирующее устройство СВЧ по п.1, отличающееся тем, что диэлектрик содержит дополнительный слой из оксида алюминия.3. Коммутирующее устройство СВЧ по п.1, отличающееся тем, что коммутирующее устройство содержит ряд 3-электродных 2-канальных конфигураций.
Description
Полезная модель относится к области создания полупроводниковых изделий и может быть использована при создании нового поколения СВЧ элементной базы и интегральных схем на основе гетероструктур широкозонных полупроводников, а именно, к полупроводниковым приборам, предназначенным для усиления СВЧ электромагнитных колебаний.
Из уровня техники известен СВЧ-коммутатор, содержащий лазер, фотокатод и отрезок прямоугольного волновода, на концах которого установлены соответственно входная и выходная щелевые диафрагмы, а на четвертьволновом расстоянии от них и одна от другой установлены индуктивные диафрагмы, в каждую из которых помещены соосно и попарно включенные емкостные конусы. При этом один из конусов, размещенный в индуктивной диафрагме, ближайшей к выходной щелевой диафрагме выполнен усеченным со сквозным осевым отверстием, ось которого совпадает с оптической осью лазера, емкостные конусы, размещенные в остальных индуктивных диафрагмах, также выполнены усеченными. Другой конус, размещенный в индуктивной диафрагме, ближайшей к выходной щелевой диафрагме, выполнен неусеченным. В сквозном осевом отверстии герметично установлена перегородка из материала, прозрачного для излучения лазера, и на ней со стороны, обращенной к вершине усеченного конуса, размещен фотокатод (см. А.С. СССР №1739404 опубл. 07.06.1992).
Недостатками известного устройства являются низкая надежность, обусловленная сложной конструкцией и неудовлетворительной емкостной связью.
Задачей настоящей полезной модели является устранение всех перечисленных недостатков.
Технический результат заключается в улучшении рабочих характеристик устройства, а именно, в низком поверхностном сопротивлении канала, высоких токах насыщения, низких токах утечки и хорошей емкостной связью.
Технический результат обеспечивается тем, что коммутирующее устройство СВЧ содержит электроды и емкостной элемент. Емкостной элемент представляет собой конденсатор. Кроме того, коммутирующее устройство СВЧ включает подложку из сапфира, на которой последовательно размещены: буферный слой из AlN, буферный слой из GaN, слой из нелегированного GaN, слой из твердого раствора AlGaN и в интерфейсе GaN/AlGaN гетероструктуры образован двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора. Поверх твердого раствора AlGaN размещен химически устойчивый сглаживающий слой из GaN, поверх которого нанесен диэлектрик, содержащий слой из диокисида гафния, а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора.
В соответствии с частными случаями выполнения устройство может иметь следующие конструктивные особенности.
Диэлектрик содержит дополнительный слой из оксида алюминия.
Коммутирующее устройство содержит ряд 3-х электродных 2-х канальных конфигураций.
Сущность настоящей полезной модели поясняется следующими иллюстрациями:
фиг. 1 - отображено устройство в разрезе;
фиг. 2 - отображена схема трехэлектродного двухканального устройства;
фиг. 3 - отображена схема четырехканального устройства.
На фиг. 1 отображены следующие конструктивные элементы:
1 - подложка из слоя сапфира;
2 - буферный слой из AlN;
3 - буферный слой из GaN;
4 - слой из GaN i типа;
5 - слой твердого раствора AlGaN;
6 - нижняя обкладка конденсаторов образованная ДЭГ в интерфейсе AlGaN;
7 - сглаживающий слой из GaN;
8 - диэлектрик, включающий слой из HfO2;
9 - металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсаторов.
Настоящее устройство изготавливают следующим образом.
На подложке из сапфира 1, толщиной 150-200 мкм, последовательно размещают буферный слой из нитрида алюминия 2, толщиной 0,7 нм, эпитаксиальную структуру на основе широкозонных III-нитридов в виде слоев 3-6, состоящих: из второго буферного слоя 3 из GaN, толщиной 200 нм, нелегированного слоя 4 из GaN i типа, толщиной 200 нм, слоя твердого раствора AlGaN 5, толщиной 4,5 нм, а в интерфейсе AlGaN/GaN гетероструктуры с двумерным электронным газом высокой плотности, образующим нижнюю обкладку 6 конденсатора. Поверх твердого раствора 5 AlXGaN последовательно размещены: сглаживающий слой из нитрида галлия 7 толщиной 3-8 нм, диэлектрик в виде слоя из двуокиси гафния 8 и слоя из оксида алюминия и слой металлических электродов 9 полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора.
Использование слоев из оксидов металлов обусловлено следующим. Двуокись гафния является представителем наиболее перспективных диэлектрических материалов для ДГМОП переключателей в качестве пассивирующего слоя и подзатворного диэлектрика. Этот материал обладает высокими диэлектрической проницаемостью (K=20-25) и шириной запрещенной зоны Eg=5,8 эВ, а также термодинамически стабилен в диапазоне рабочих температур рассматриваемых устройств. Кроме того, двуокись гафния, как диэлектрический материал подходит для устройств с емкостно соединенными контактами, имеет высокую диэлектрическую проницаемость, более сильную емкостную связь и низкую плотность состояний границы раздела.
При необходимости повышения электрической прочности диэлектрика 8, поверх слоя 8 размещается слой оксида алюминия. Использование слоев из двуокиси гафния 8 и оксида алюминия, позволяют минимизировать утечки тока и увеличить значение напряжения пробоя.
Слой из AlGaN 5 предназначен для образования в гетеропереходе AlGaN/GaN, в его приповерхностном слое проводящего канала (двумерного электронного газа (ДЭГ) с высокой подвижностью носителей заряда), возникающего за счет разрыва зон и поляризационных эффектов при образовании гетероперехода AlGaN/GaN. Основным требованием к этому слою является структурное совершенство, достаточное для обеспечения высокой подвижности электронов, и высокого сопротивления. Поэтому канальный слой не легируется, а в ряде случаев используются специальные приемы для обеспечения необходимого сопротивления. Между буферным слоем из нитрида алюминия 2 и слоем из нитрида галлия 4 i типа располагается переходная область в виде второго буферного слоя из нитрида галлия 3, которая служит для уменьшения рассогласования параметров решетки и растущих на ней эпитаксиальных слоев. Между слоем твердого раствора AlGaN 5 (канал) и диэлектрическим слоем 8 НЮ2 размещен дополнительный слой 7 из химически более стабильного, по сравнению с AlGaN, материала из нитрида галлия (сглаживающий слой).
В процессе изготовления экспериментальных образцов коммутатора в гетероструктуре кристалла вместо буферного слоя нитрида галлия 3 был опробован дополнительный буферный слой в виде короткопериодной сверхрешетки AlGaN/GaN, что позволило существенно снизить плотность ростовых дефектов и улучшить электрическую изоляцию между каналом переключателя и подложкой.
Таким образом, предлагается конструкция коммутирующего устройства, которая позволяет использовать емкостные соединенные контакты. Соединенные "спина к спине" конденсаторы (ДГМОП) образуют ВЧ-ключи, тем самым устраняя потребность в омических контактах. Процесс металлизации обходится без отжигов контактов. Приведенная конструкция коммутирующего устройства сочетает преимущества AlGaN-GaN гетероперехода (канал ДЭГ высокой плотности с высокой подвижностью). Это приводит к очень низкому поверхностному сопротивлению канала, ниже 300 Ω/квадрат и рекордно высоким токам насыщения, свыше 1 А/мм. Использование слоя из HfO2 обеспечивает низкие токи утечки и хорошую емкостную связь.
Низкое сопротивление в открытом состоянии возникает в результате чрезвычайно высокой плотности носителей в канале - сверх 1013 см-2, высокой подвижности электронов до 2500 см2/В·с, высоких полей пробоя и широкого диапазона рабочих температур в пределах от криогенного до 300 C или даже выше.
Принцип работы 3-х электродного 2-х канального устройства приведен на фиг. 2. Входной импульс может быть подан между землей E0 и электродом E2, в то время как два маршрутных канала (каналы A, B) подсоединены между землей E0 и электродами E3 и E1 соответственно. Для работы коммутирующего устройства управляющее напряжение (+Uc1) может быть подано на E3, а отрицательное управляющее напряжение (-Uc1) может быть подано на E1. Когда полярность управляющего напряжения положительна, конденсатор для E1 будет включен, а для E3 будет выключен. В результате, входной сигнал будет направлен к каналу, подсоединенному между E3 и Eo (канал A). Аналогично, когда полярность управляющего напряжения отрицательна, то входной сигнал будет направлен между E1 и Eo (канал B).
Принцип работы коммутирующего устройства может быть распространен на ВЧ коммутаторы любого количества каналов. На рис 3 показан четырехканальный коммутатор. В этом случае каждый выходной сигал трехэлектродной конфигурации является входным сигналом для другой трехэлектродной конфигурации. В частности, входной сигнал подан между землей Eo и электродом E2, а четыре маршрутных канала подсоединены между землей и E4, E6, E7 и E9 соответственно. Подавая три управляющих напряжения Uc1, Uc2, Uc3 между электродами E1 и E3, E4 и E6, а также E7 и E9 соответственно, и изменяя их полярности, как требуется, входной сигнал может быть направлен на любой желаемый канал, соединенный с E4; E6, E7, или E9.
Claims (3)
1. Коммутирующее устройство СВЧ, содержащее электроды и емкостный элемент, отличающееся тем, что емкостный элемент представляет собой конденсатор, кроме того, коммутирующее устройство СВЧ включает подложку из сапфира, на которой последовательно размещены: буферный слой из AlN, буферный слой из GaN, слой из нелегированного GaN, слой из твердого раствора AlGaN, и в интерфейсе GaN/AlGaN гетероструктуры образован двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх твердого раствора AlGaN размещен химически устойчивый сглаживающий слой из GaN, поверх которого нанесен диэлектрик, содержащий слой из двуокиси гафния, а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора.
2. Коммутирующее устройство СВЧ по п.1, отличающееся тем, что диэлектрик содержит дополнительный слой из оксида алюминия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110239/08U RU143079U1 (ru) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Коммутирующее устройство свч |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110239/08U RU143079U1 (ru) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Коммутирующее устройство свч |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU143079U1 true RU143079U1 (ru) | 2014-07-10 |
Family
ID=51219974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014110239/08U RU143079U1 (ru) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Коммутирующее устройство свч |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU143079U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574811C2 (ru) * | 2014-03-18 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Коммутирующее устройство свч |
RU2640966C1 (ru) * | 2016-09-19 | 2018-01-12 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | ПСЕВДОМОРФНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ AlGaN/InGaN |
-
2014
- 2014-03-18 RU RU2014110239/08U patent/RU143079U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574811C2 (ru) * | 2014-03-18 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Коммутирующее устройство свч |
RU2640966C1 (ru) * | 2016-09-19 | 2018-01-12 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | ПСЕВДОМОРФНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ AlGaN/InGaN |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103367403B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
CN105283958B (zh) | GaN HEMT的共源共栅结构 | |
JP6240898B2 (ja) | 半導体装置 | |
US20100219452A1 (en) | GaN HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) STRUCTURES | |
JP2014192493A (ja) | 半導体装置 | |
CN104157691A (zh) | 一种半导体器件及其制造方法 | |
CN108511522A (zh) | p-GaN基增强型HEMT器件 | |
CN104299999A (zh) | 一种具有复合栅介质层的氮化镓基异质结场效应晶体管 | |
US10283598B2 (en) | III-V heterojunction field effect transistor | |
CN103003930B (zh) | 场效应晶体管 | |
Wang et al. | Approaching ultra-low turn-on voltage in GaN lateral diode | |
RU143079U1 (ru) | Коммутирующее устройство свч | |
CN106449746B (zh) | 可改善电流崩塌效应的GaN HEMT | |
RU2574811C2 (ru) | Коммутирующее устройство свч | |
CN107706238A (zh) | Hemt器件及其制造方法 | |
CN208422921U (zh) | 一种高耐压高导通性能p型栅极常关型hemt器件 | |
RU135182U1 (ru) | Псевдоморфный гетероструктурный модулировано-легированный полевой транзистор | |
RU2563533C2 (ru) | Мощный переключатель свч | |
CN207966998U (zh) | 一种高阈值电压高导通性能的常关型GaN基MOSFET结构 | |
TWI728165B (zh) | 三族氮化物高速電子遷移率場效應電晶體元件 | |
CN113394283B (zh) | 具有复合层结构的高压hemt器件 | |
TW201916357A (zh) | 半導體功率元件 | |
CN109300986A (zh) | 一种防栅极漏电流的mos-hemt | |
RU2558649C1 (ru) | Органичитель мощности свч | |
RU2640966C1 (ru) | ПСЕВДОМОРФНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ AlGaN/InGaN |