RU154437U1 - Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперной характеристики - Google Patents
Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперной характеристики Download PDFInfo
- Publication number
- RU154437U1 RU154437U1 RU2015103684/28U RU2015103684U RU154437U1 RU 154437 U1 RU154437 U1 RU 154437U1 RU 2015103684/28 U RU2015103684/28 U RU 2015103684/28U RU 2015103684 U RU2015103684 U RU 2015103684U RU 154437 U1 RU154437 U1 RU 154437U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- effect transistor
- gallium nitride
- additional electrode
- layer
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
1. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик, включающий подложку из карбида кремния, затравочный слой на основе InGaN, буферный слой на основе AlGaN, активный слой из нитрида галлия, барьерный слой на основе AlGaN, слой пассивации на основе нитрида кремния, электроды управления, сток, затвор, исток, первый дополнительный электрод, размещенный на диэлектрическом слое пассивации над затвором и каналом, на который подается положительное напряжение относительно истока транзистора, отличающийся тем, что в структуру введен второй дополнительный электрод, контактирующий с нижним буферным слоем на основе AlGaN.2. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик по п. 1, отличающийся тем, что введен второй дополнительный электрод, при этом первый и второй дополнительные электроды подключены к одному источнику положительного постоянного напряжения.3. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик по п. 1, отличающийся тем, что в структуру введен второй дополнительный электрод со всех сторон окружающий гетероструктурный полевой транзистор.4. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик по п. 3, отличающийся тем, что в структуру введен второй дополнительный электрод со всех сторон окружающий гетероструктурный полевой транзистор, который реализуется в форме группы из нескольких одинаковых секций, включенных с гальваническим соединен
Description
Полезная модель относится к области радиотехники и электроники. В частности, к высокочастотным полевым транзисторам на основе широкозонных полупроводников группы A3B5. Полезная модель может быть использована в СВЧ транзисторах для усилителей мощности в устройствах различного функционального назначения.
Технический результат состоит в уменьшении гистерезиса тока стока полевого транзистора на основе гетероструктур типа AlGaN/GaN/AlGaN с каналом в слое GaN.
Известно, что период кристаллической решетки разных широкозонных полупроводников нитридной группы типа A3B5 различается от 3% до 20% [1]. При этом невозможно вырастить резкие изоморфные гетеропереходы для полевых транзисторов с высокой подвижностью носителей. Используемые в микроэлектронике псевдоморфные гетеропереходы характеризуются повышенной плотностью дефектов структуры, которые проявляются как ловушки электронов с большим временем релаксации. Изменения их зарядовых состояний приводят к изменению вольт-амперных характеристик транзисторов, что изменяет и высокочастотные параметры электронных устройств. В транзисторных структурах с двумя гетеропереходами наибольшее влияние на изменение вольт-амперных характеристик оказывают ловушки на границе полупроводника (AlGaN) с пассивирующим диэлектриком (Si3N4) и на границе верхнего широкозонного слоя (AlGaN) с узкозонным слоем (GaN).
Стабилизация зарядов электронных ловушек достигается легированием гетероперехода ионами фтора или путем введения в структуру транзистора дополнительного электрода, размещенного над каналом и изолированного от поверхности полупроводника диэлектрическим пассивирующим слоем, [2-3]. При подаче на дополнительный электрод положительного напряжения (10-30 В) в структуре транзистора увеличивается напряженность вертикальной составляющей электрического поля, что стабилизирует зарядовые состояния ловушек на верхнем гетеропереходе и на границе пассивирующего слоя с барьерным полупроводниковым слоем. Нестабильность вольт-амперных характеристик значительно снижается, однако, не исчезает совсем. Проводящий слой двумерного электронного газа в канале транзистора экранирует нижний гетеропереход и зарядовые состояния его электронных ловушек зависят от напряжения сток-исток и от ударной ионизации в канале транзистора.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемой полезной модели является техническое решение, описанное в статье [4]. В этой работе описана конструкция гетероструктурного полевого транзистора, имеющего дополнительный электрод размещенный на пассивирующем диэлектрике в промежутке между затвором и стоком. Недостатком этого технического решения является то, что допллнительный электрод стабилизирует зарядовые состояни “ловушек” только одного верхнего гетероперехода.
Задачей предлагаемой полезной модели является стабилизация выходных вольт-амперных характеристик гетероструктурного полевого транзистора на основе нитридных полупроводников с двумя гетеропереходами, ограничивающими сверху и снизу узкозонный слой канала с двумерным электронным газом, структура AlGaN/GaN/AlGaN.
Это достигается тем, что в структуру гетероструктурного полевого транзистора на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик, включающий подложку из карбида кремния, затравочный слой на основе InGaN, буферный слой на основе AlGaN, активный слой из нитрида галлия, барьерный слой на основе AlGaN, слой пассивации на основе нитрида кремния, электроды управления сток, затвор, исток, первый дополнительный электрод, размещенный на диэлектрическом слое пассивации над затвором и каналом, на который подается положительное напряжение относительно истока транзистора, введен второй дополнительный электрод, контактирующий с нижним буферным слоем на основе AlGaN.
Нестабильность плотности заряда двумерного электронного газа в канале транзистора и тока стока определяются изменением зарядовых состояний электронных ловушек в верхнем и нижнем гетеропереходах. Стабилизация зарядовых состояний электронных ловушек в верхнем гетеропереходе достигается введением первого дополнительного электрода, имеющего положительное смещение относительно истока и размещенного на диэлектрическом слое над затвором и каналом транзистора. Стабилизация зарядовых состояний электронных ловушек в нижнем гетеропереходе достигается введением второго дополнительного электрода, также имеющего положительное смещение относительно истока, и окружающего транзистор со всех сторон, контактирующего с широкозонным буферным слоем, размещенным ниже канала полевого транзистора с двумя гетероперходами.
Сопротивление гетероструктуры от второго дополнительного электрода до нижнего гетероперехода не должно превышать сопротивление изоляции транзистора.
Величина постоянного напряжения на первом и втором дополнительных электродах может быть одинакова.
Для снижения сопротивления буферного слоя гетероструктуры от второго дополнительного электрода до нижнего гетероперехода полевой транзистор может быть выполнен в форме набора параллельно соединенных одинаковых секций, каждая из которых имеют первый и второй дополнительные электроды.
На фиг. 1 представлено сечение гетероструктуры высокочастотного полевого транзистора на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик, в соответствии с предлагаемой полезной моделью, где используются следующие обозначения:
1. Исток
2. Пассивирующий слой (Si3N4)
3. Затвор
4. Первый дополнительный электрод
5. Барьерный слой AlGaN
6. Сток
7. Омический контакт
8. Активный слой GaN
9. Второй дополнительный электрод
10. Нелегированный буферный слой AlGaN
11. Затравочный слой
12.Подложка SiC
Согласно предлагаемой полезной модели, задача решается за счет введения в гетероструктуру второго дополнительного положительно смещенного электрода, контактирующего с широкозонным буферным слоем и создающего в нижнем гетеропереходе постоянное электрическое поле, препятствующее изменению зарядовых состояний электронных ловушек, связанных со структурными дефектами в гетеропереходе. Второй дополнительный электрод, подключенный к положительному источнику напряжения, определяет потенциал буферного слоя, который в прототипе не был определен и формировался токами утечки и емкостными импульсными помехами от окружающих элементов. Изменения потенциала буферного слоя стимулировали изменения зарядовых состояний электронных ловушек в нижнем гетеропереходе. Смещение потенциала буферного слоя больше среднего уровня напряжения помех фактически стабилизирует среднюю величину заряда электронных ловушек в гетеропереходе. Соответственно, стабилизируются и выходные вольт-амперные характеристики полевых транзисторов.
Реализуемость полезной модели подтверждается результатами измерений тестовых структур, изготовленных на одной пластине с гетероструктурными полевыми транзисторами.
Источники информации
1. Hadis Morkos “Handbook of Nitride Semiconductors and Devices Vol. 1: Materials Properties”, Physics and Growth, Wiley-VCY, 2008
2. Патент США №20070114569, 2007
3. Lin S., Chen В., Lin Y., Hsieh Т., et. al. “GaN MIS HEMTs with Nitrogen Passivation for Power Device Applications” IEEE Electron Devices Letters V. 35, 2015, P. 1001-1003
4. Yu G., Cai Y, Wang Y, Dong Z., et. al. “Demonstartion of Dowble Gate AlGaN/GaN HEMT with Improved Dynamic Performances” IEEE Electron Devices Letters V. 34, 2013, P. 747 - прототип
Claims (4)
1. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик, включающий подложку из карбида кремния, затравочный слой на основе InGaN, буферный слой на основе AlGaN, активный слой из нитрида галлия, барьерный слой на основе AlGaN, слой пассивации на основе нитрида кремния, электроды управления, сток, затвор, исток, первый дополнительный электрод, размещенный на диэлектрическом слое пассивации над затвором и каналом, на который подается положительное напряжение относительно истока транзистора, отличающийся тем, что в структуру введен второй дополнительный электрод, контактирующий с нижним буферным слоем на основе AlGaN.
2. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик по п. 1, отличающийся тем, что введен второй дополнительный электрод, при этом первый и второй дополнительные электроды подключены к одному источнику положительного постоянного напряжения.
3. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик по п. 1, отличающийся тем, что в структуру введен второй дополнительный электрод со всех сторон окружающий гетероструктурный полевой транзистор.
4. Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперных характеристик по п. 3, отличающийся тем, что в структуру введен второй дополнительный электрод со всех сторон окружающий гетероструктурный полевой транзистор, который реализуется в форме группы из нескольких одинаковых секций, включенных с гальваническим соединением всех одноименных электродов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103684/28U RU154437U1 (ru) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперной характеристики |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103684/28U RU154437U1 (ru) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперной характеристики |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU154437U1 true RU154437U1 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015103684/28U RU154437U1 (ru) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперной характеристики |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU154437U1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169284U1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук | Гетероструктурный полевой транзистор |
RU169283U1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук | ГЕТЕРОСТРУКТУРНЫЙ ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР InGaAIN/SiC |
RU2646536C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной температурной стабильностью вольт-амперной характеристики |
RU2646529C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабильностью вольт-амперной характеристики к ионизирующим излучениям |
RU2649098C1 (ru) * | 2017-03-07 | 2018-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Гетероэпитаксиальная структура для полевых транзисторов |
RU2668635C1 (ru) * | 2017-12-26 | 2018-10-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Способ изготовления мощного нитрид-галлиевого полевого транзистора |
RU2691133C1 (ru) * | 2017-10-06 | 2019-06-11 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Нитридное полупроводниковое устройство и способ производства нитридного полупроводникового устройства |
-
2015
- 2015-02-05 RU RU2015103684/28U patent/RU154437U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169284U1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук | Гетероструктурный полевой транзистор |
RU169283U1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук | ГЕТЕРОСТРУКТУРНЫЙ ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР InGaAIN/SiC |
RU2646536C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной температурной стабильностью вольт-амперной характеристики |
RU2646529C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабильностью вольт-амперной характеристики к ионизирующим излучениям |
RU2649098C1 (ru) * | 2017-03-07 | 2018-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Гетероэпитаксиальная структура для полевых транзисторов |
RU2691133C1 (ru) * | 2017-10-06 | 2019-06-11 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Нитридное полупроводниковое устройство и способ производства нитридного полупроводникового устройства |
RU2668635C1 (ru) * | 2017-12-26 | 2018-10-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Способ изготовления мощного нитрид-галлиевого полевого транзистора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU154437U1 (ru) | Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной стабилизацией вольт-амперной характеристики | |
Lee et al. | Impact of gate metal on the performance of p-GaN/AlGaN/GaN high electron mobility transistors | |
Lee et al. | Nanowire Channel InAlN/GaN HEMTs With High Linearity of $ g_ {\rm m} $ and $ f_ {\rm T} $ | |
Shinohara et al. | Deeply-scaled self-aligned-gate GaN DH-HEMTs with ultrahigh cutoff frequency | |
US20150255547A1 (en) | III-Nitride High Electron Mobility Transistor Structures and Methods for Fabrication of Same | |
US20050133816A1 (en) | III-nitride quantum-well field effect transistors | |
US20060231860A1 (en) | Polarization-doped field effect transistors (POLFETS) and materials and methods for making the same | |
CN102664188B (zh) | 一种具有复合缓冲层的氮化镓基高电子迁移率晶体管 | |
Sun et al. | Comparative breakdown study of mesa-and ion-implantation-isolated AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors on Si substrate | |
Maroldt et al. | Gate-recessed AlGaN/GaN based enhancement-mode high electron mobility transistors for high frequency operation | |
CN104201202B (zh) | 一种具有复合势垒层的氮化镓基异质结场效应管 | |
CN104009076B (zh) | 一种AlGaN/GaN异质结场效应晶体管 | |
JP2012033679A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
JP2018511169A (ja) | 半導体デバイス、及び半導体デバイスの製造方法 | |
CN102856373B (zh) | 高电子迁移率晶体管 | |
Yang et al. | High channel conductivity, breakdown field strength, and low current collapse in AlGaN/GaN/Si $\delta $-Doped AlGaN/GaN: C HEMTs | |
Chiu et al. | Analysis of the back-gate effect in normally OFF p-GaN gate high-electron mobility transistor | |
CN105870164B (zh) | 一种氮化镓基高电子迁移率晶体管 | |
Luo et al. | Enhancement of breakdown voltage in AlGaN/GaN high electron mobility transistors using double buried p-type layers | |
Derluyn et al. | Low leakage high breakdown e-mode GaN DHFET on Si by selective removal of in-situ grown Si 3 N 4 | |
Wang et al. | Influence of AlGaN back barrier layer thickness on the dynamic ron characteristics of AlGaN/GaN HEMTs | |
JP2022103163A (ja) | 窒化物半導体トランジスタ装置 | |
RU155419U1 (ru) | Низкоомный омический контакт к гетероэпитаксиальной структуре на основе нитрида галлия | |
US20140183545A1 (en) | Polarization effect carrier generating device structures having compensation doping to reduce leakage current | |
Wei et al. | Proposal of a novel GaN/SiC hybrid FET (HyFET) with enhanced performance for high-voltage switching applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200206 |