TW466768B - An In0.34Al0.66As0.85Sb0.15/InP HFET utilizing InP channels - Google Patents
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Description
發明說明（1) 產業上之利用領域 本發明首次以有機金屬化學汽相沈積法，在磷化銦基板上 研製雙5摻雜磷化銦通道的砷銻化銦鋁/磷化銦異質結構場效電 晶體。 習知技藝
由於砷化銦鎵（InGaAs)比砷化鎵(GaAs)擁有較優越的傳輸 特性，因此，珅化銦I呂/坤化錮鎵（Ij^lAs/inGaAs)高電子移動率 電晶體已證實在高頻及低雜訊的表現，較砷化鋁鎵/砷化鎵 (AlGaAs/GaAs)高電子移動率電晶體優越。但是其較大的輸出電 導與較低的崩潰電壓，卻限制了砷化銦鋁/砷化銦鎵 (InAlAs/InGaAs)異質結構場效電晶體(HFET)在功率放大器方面 的運用’這主要導源於以下兩個因素：⑴神化銦鎵山。為 之能隙為G. 73eV，魏約树化鎵(GaAs)_丨·彻之—半；⑵ _化_(1%“1()48^)之蕭基位能障〇.66#小於坤化銘鎵 (AlGaAs)之蕭基位能障（leV)。
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迄今’在文獻上雖已發表相當彡財絲改善高電子移動率 電晶體(HighElectron Mobility Transistor，HEMT)的崩潰電壓， 但其效果卻相當械。㈣人於麵年難Eleetn)n Lett·第EDL-19卷第195-197頁，發表砷銻化銦鋁/神化鋼鎵/ 鱗化銦（Ιγ^ΑΙο 66As〇85 Sbo.u/Iiio 7SGa 〇 25As/InP)異質結構場效電 晶體’實驗結果與文獻上所發表過相似閘極長度的場效電晶體比 較，證明此新的设計能大幅改善其兩端及三端的崩潰電壓，雖然 如此，由於使用神化銦鎵(InGaAs)為通道層還是有其先天上的缺 點，即在没-源電壓較大時’仍遭遇大輸出電導的問題。另外，χ.
Zheng 等人於 1993 年 Appl. Phys. Lett.第 62 卷，第 504-506 頁，及第62卷第3455-3457頁中證明，當雙5摻雜結構在具有 適當的空間層時，由於輕合效應，其電子移動率會大幅提高’但 直到目前’其相關研究仍集中於珅化鎵系列的元件上。 發明目標 本發明之首要目的係揭示一種雙5摻雜通道之砷銻化錮鋁/ mtmdn AlAsSb/InP)異質結構場效電晶體，可大幅改善以神
4 6 676 8 五、發明說明（3) 化銦鎵(InGaAs)為通道的砷銻化銦鋁/砷化銦鎵/磷化銦異質結構 場效電晶體，其具有大輸出電導的問題。 本發明之另一目的係揭示一種製造雙6掺雜通道之珅銻化铜 錫/構化銦（In AlAsSb/InP)異質結構場效電晶體之方法。 凡是熟悉該技藝的人士在閱讀下列經由不同圖解所展示之較 隹實施例詳細說明後，無疑地將非常清楚本發明所揭示之目的和 優點。 ： 發明之詳細說明 本發明所揭示之-種雙㈣雜通道之石申録化銦w概鋼異 質結構場效電晶體’翁次在異質結構上製備雙㈣雜通道，利 用雙5摻齡賴加強奸技合絲，可得更高電子紐及電C 手移動率。其結構如圖1所示包括： 一位於磷化銦半絕緣基板(30)上所成長之無換雜鱗化铜緩衝層 ^46676 8 五 、發明說明（4)
一接著於紐觸场—之岭層⑽； 一形成於該摻雜層上之無摻_化銅空間層(33)，· -接著於該工間層上所顧之~_n+型磷化銦摻雜層㈤； -再於該雜層上_成之無摻轉化銦層㈤； -又於觸化蝴±所成長之絲斜__齡層⑽）； 另於該蕭基層上所成長之無摻雜石申化姻嫁阻礙層⑽·以及 最後於該阻礙層上所形成之n+_鱗化麵覆蓋層（38)。 本發明提出一種以6摻雜磷化銦U-InP)為通道的坤綈化銦 鋁/磷化銦（In AlAsSb/ InP)異質結構材料系統，此材料系統具 有以下的特點：（1)砷銻化銦鋁（In A1As Sb)蕭基層具有高能隙 值1_ 8 eV和高蕭基位能障（>〇· 73 eV)，（2)經由本發明初步的 估算，此坤銻化銦銘/磷化銦（InAlAsSb/InP)新材料系統是屬於 type II的結構，其異質接面具有的導電帶不連續（>〇. 7 eV)大 於砷化銦鋁/磷化銦（In AlAs/InP)異質接面之值（0.3 eV)，因 此會有較好的載子侷限效應。 4 6 676 8
另外，本發明以填化銦（InP)材料為通道層亦具有以下的優 點:（1)高飽合速度，（2)大的Γ-L能帶分離大(ΛΕη〜0. 54 eV)，
(3)大的熱導性’（4)填化銦(Inp)之能隙為1.35 eV，其值大 於石申化銦錄（In^Gao wAs)之能隙（〇.73 eV)，因此其崩潰電場 較大’衝擊游離係數較小。對於本發明所研製之雙占摻雜碌化鋼 (InP)通道钟録化銦鋁/填化銦（In A1AsSb/InP)異質結構場效電 晶體(HFET) ’實驗結果顯示其二維電子雲密度、電子移動率、崩 潰電壓與輪出電導，均比其它傳統磷化銦（InP)系列的異質結構 場效電晶體為佳，顯示此材料的優越性。在高頻量測方面已有初 步的成果，當閘極長度為1.5//m時，其電流增益截止頻率） 大於5GHz，至於更進一步的研究，則還在進行當中。 茲將本發明所欲解決之問題與技術範疇分述如下： 在低雜訊放大器的設計中，對主動元件而言，就是要設計低 雜訊電晶體’由於本元件擁有摘電子移鱗，可齡電子與施 體離子的散射效應，降低雜鄉，舰_合在㈣訊放大器的 細可以增強
第9頁 4 6 676 8 、發明說明（6) 閘極對;及極電流的控制能力，而大的起使電壓，則允許了通道中 有較大的祕魏，提昇其輪.力率。耻其亦適合顧在高功 率放大器。 本發明採肖健有齡;|汽相沈積法（Lp—M()GVD)成長，適 用於大里生產之商業化細。在結構及製程上均相當簡單，適用 於大量製造的製程。 製作方法係利用低壓有機金屬化學汽相沈積法在鱗化銦基板 上成長雙㈣舞道之坤職触/舰轉f結構場效電晶 體； 一在上述舰銦覆蓋層上的兩側贿著方法分卿成—沒極和 #、'、和並施以快速升溫退火處理，使該汲極和祕與碟化鋼覆 盘層形成歐姆接觸； ^在核極和一源極間的磷化銦覆蓋層上形成一開口，並在 δ亥凹槽中形成1極，使該_與碎録化銦㉗層接觸。 第10頁 4 6 676 8 五、發明說明（7) " " --------- 本發明之製作過程，本發明之成長條件如表2所示，詳細步 驟如下： (1)隔絕島的製作（mesa etching): 此步驟是要將每一個元件隔絕開來，以免互相影響而產生 漏電〃il。首先以光雕像數（photolithography)將光罩上的幾 何圖案轉移至晶片表面上之正光阻，再將晶片浸入钱刻溶液， 再用丙酮去除光阻及形成。蝕刻磷化銦（InP)溶液使用4 :丨J 比例混合磷酸(¾¾)、鹽酸(HC1)，餘刻砷録化錮銘(M1AsSb) 和砷化錮鎵（InGaAs)溶液使用以6 : 3 : 1〇〇比例混合鱗酸 (HsP〇4)、雙氧水(h2〇2)、水，再用丙酮去除光阻。 (2)歐姆接觸的金屬化（ohmic contac1： metaiizati〇n): 經曝光顯影完成後，定義出沒極和源極，再以等比例混合氨 水(NEtOH)、水之溶液清洗二十秒來去除覆蓋其上的氧化層，在 8χ1(Γ6 Τοιτ之環境下進行蒸著，由於是^型載子元件，故採用 金鍺合金（金佔88%，鍺佔12% )來作為汲極和源極歐姆接觸 的材料。另外，在金鍺合金上再鍍一層銀，以減少量測探針的串
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聯電阻。之後’制酮將光阻與金屬重疊層舉離（lift-off)而 除去，而只留下汲極和源極部份的金屬，然後清洗晶#，再將晶 片送進決速熱退火(Rapid、Thermal 呢，·)系統中處理， 亦即先使其在跳停留24秒，再把溫度升至纖停留^分2〇 秒’使成歐姆接觸。 (3)蕭特基（Schottky)接觸的金屬化： 採取與步驟2類似之步驟，在软步猶將晶片以4 : 1比例混合磷酸_)、鹽酸⑽)調製之雜容液，敍刻化鱗 ginwm糾’ _ 6:3:丨_職合雜咖/ 雙氧水(HA)、水侧神、。錢，驗金作為蕭。 該異質結構電晶體，其中所成長之緩衝層之厚度為〇 5幻 微米（卿）;無掺雜磷化銦之空間層，其厚度為80至110埃(入）· 無摻雜磷化銦層，其厚度為9〇 主1⑽埃，無摻雜砷銻化銦鋁蕭 基層’其厚度為200至500埃；無摻雜石申化銦鎵阻礙層其厚度 為，110埃㈣化銦覆蓋層’其成長厚度為至500埃Γ 466768 (9) 發明說明 本發明之特點 本發明之主要特點’就是本發明首次提出珅録化銦铭/磷化 0·34 AlojAsowSbfu5 /InP)異質材料系統，並將其應用在場 效電晶體上。由於〇· Aina等人於簡年伽⑽此第26 卷第io期第65卜652頁’發表神化紹銦/磷化銦(A1InAs/Inp)高 電子移動率電晶體(ΗΕΜΤ)，Υ· H. Jeong#人於應年加.乂 _· ^ ·第31卷第2A期第L66-L67頁發表單6摻雜砷化鋁銦/磷化 銦（AlInAs/InP)通道的高電子移動率電晶體⑽MT)，該等文獻 上所發表之異諸料鋪轉性，從械聽上可以初步了解本 發明坤錄化銦竭化銦(In〇4 A1“6As〇5Sb〇i5 / Inp)異質接面 之特性。在300 K時，磷化銦/石申化鋼鎵(lnp/ In。53以。油)系 統中 Eg(InPM. 35eV’Eg( 1¾ 53 Ga0_47As)=〇· 75eV，而△£〇=0· 2 eV， △Εν=0· 4 eV。 砷化銦鎵/坤职匕錮紹G%53 Ga。47As/ In。A A1。為^Sb。0 系統中 Eg(In〇.34Al。eeAstuSbojX ㈣，
Eg( In〇,53Ga〇.47As)=〇. 75eV ’ 而△£〇=〇. 945 eV，ΛΕπΟ· l〇5 eV。
IH 第13頁 4 6 676 8 五、發明說明（10) 磷化銦/砷化銦鋁（InP/52 A1〇 48AS)系統中 Eg(InP)=1. 35eV， Eg( In〇.52Ga(u8As) = 1.45eV，而 AEc =0.3 eV，△£▽=-0.194 eV(Type II)。 根據以上的數據，在300 K時’獲得砷化銦鎵（¾ 53Ga〇.47As) 與砷化銦鎵/砷銻化銦鋁（In〇 53 Ga〇 47as/ In〇 34 A1〇 66As〇 85 Sb〇 i5) 之能帶遞移關係如圖2所示異質接面能帶特性的相對關係。並（ 因此可得到在300 Κ時，磷化銦/砷銻化銦鋁（inQ 34 Al〇.66AsQ.85 Sb〇，i5 /InP)接面能帶圖如圖3所示之異質接面特性，由 Eg( In^Alo ^AsQ ^Sbo.B) = 1.8eV，Eg( InP)=〇.745eV，可知 此新材料系統屬於Type 11 ’其△£〇=0.745 eV，and #。由於本案之碟化銦/石申錄化銦铭（InP/In。％ A1。66_ 85% j 異質接面，其△£〇值高達0.745 eV，遠大於填化銦/坤化銦紹 (InP/InQ52 Al0 66As0 48 )之△£〇 (0. 3 eV) ’ 故可得到較好的戴（ 子侷限效應。
第14頁 46 676 8 五、發明說明（11) 2761cm2/V.S，起始電壓為1 V，當二端反向閘一源電壓為4〇 v 時’其漏電/，il只有 111/zA/mm，其三端（on—state，Generally defined when Id=Idmax/2)崩潰電壓為 16.1 V，三端(0ff-state，
Generally defined as the drain voltage of the turn-off device where a sharp rise Id occurs on the output I-V characteristics) 崩潰電壓高達40.8 V，另外，即使汲-源電壓達15 v時，其輸出 電導僅為1.8mS/imn，大幅改善以砰化銦鎵為通道的神錄化姻紹/ ( 砷化銦鎵/填化銦異質結構場效電晶體，其具有大輸出電導的問 題。這些優越性，可歸因於：（1)使用雙d摻雜結構，（2)以磷 化銦為通道，（3)所採用的砷銻化銦鋁/磷化銦材料系統，具有 大的蕭基位障、大的能隙，以及在異質接面具有相#大的導電帶 不連續。 綜上所述，本發8月具備原倉I性、新穎性及進步性。雖然本發 明以-些較佳實補減如上，然其鱗肋限定本發明，任何 熟習此技術者’在不_本發伙騎和範_，當可作為此許
466768 五、發明說明（12) 所界定為準。 表一 電子移動率 (cm2/V. s) 二維電子雲密度 (x 1012cm'2) 異質結構場效電晶體此此化占-doped InAlAsSb/InP HFET [本發明] 2761 3.3 Single ¢5-doped InAlAsSb/InP HFET [Y. H.Jeong 等人] 1860 1.4 InAlAsSb/InP HFET [0. Aina 等人] 2100 1.5 表二
Undoped 填化 銦（InP)無摻 雜磷化銦 砷銻化銦鋁 (I%34 A1〇.66As〇-85 Sb0.15)蕭基層 砷化銦鎵 (InGaAs) 阻障層 5摻雜 -doping) TMI流量 (ccm)(+27〇C) 376 144 376 0 TMA 流量（ccm) (+17°C) 0 60 0 0 TMG 流量（ccm) H4°C) 0 0 27.8 0 TMSb流量 (ccm) (+25〇C) 0 50 0 0 AsH3流量 (ccm) 0 4.7 4.7 0 PH3流量 (ccm) 150 0 0 200 SiH4流量 (ccm) 0 0 0 10
第16頁
表例說明 表 ^ 本案所提異質結構場效電晶體與其它元件霍爾量測數據 之比較 表二成長條件（成長溫度在65(TC，成長壓力在1〇〇 Torr) TMI (Trimethyl indium)三甲基銦 TMA(Trimethylaluminum)三曱基紹 TMG(Trime1:hylgalium)三甲基鎵 TMSb(Trimethylantimony)三甲基銻 圖示說明 圖1以低壓有機金屬汽相沈積法（LP - M0CVD)成長，所提之結 構圖 圖 2 在 300 K 時 ’ Ιπ〇.53 Gs〇.47As 與 Ιπ〇. 53 Ga〇.47As/ Ιπ〇·34 Al〇. 66As〇. 85 SbQ.15之能帶遞移關係 圖 3 在 300 K 時，Ino.34 Al0.66As0.85Sb0.15/磷化铜（InP)接面能帶 圖
第17頁 4 6 676 8 圖式簡單說明 圖號說明 21.. .源極(Source) 22.. .閘極(Gate) 23…没極(Drain) 30.. .構化銦半絕緣基板(S. I. InP Substrate) 31.. .無掺雜磷化銦缓衝層 32.. . d2-n+型磷化銦摻雜層 33.. .無摻雜磷化銦空間層 34.. . 型磷化銦摻雜層 35.. .無掺雜磷化銦層 36.. .無摻雜砷銻化銦鋁蕭基層（I-InAlAsSb) 37.. .無摻雜砷化銦鎵阻礙層（I -1 nGaAs ) 38.. .Π+-構化銦覆蓋層(ηΜηΡ)
第18頁
Claims (1)
- 46676 8 —----------------—___ 六、申請專利範圍 一' -： :1. -種雙時雜通道之砷銻化銦鋁/碟化銦異質結構場效電晶 體’其結構依序包括： -位於雜辦㉟緣基板上所成長之鱗轉化姻缓衝 層； -㈣_層上所成長之5_n猶化銦換雜層； 一形成於該摻雜層上之無摻雜磷化銦空間層； —接著於触間層上峨長M-n㈣化銦摻雜層； 再於該摻雜層上所形成之無摻雜磷化銦層； -又於該磷化銦層上所成長之無捧雜石申録化鋼銘蕭基 層； 另於该蕭基層上所成長之無摻雜砷化銦鎵阻礙層；以 及最後於該阻礙層上所形成之n+—磷化錮覆蓋層。 2. 如申请專利範圍第丨項所述之電晶體，其中所成長之緩衝層 之厚度為0.5至1微米（/zm)。 3. 如申印專利範圍弟i項所述之電晶體，其中無捧雜鱗化姻之 二間層，其厚度為8〇至埃（人）。466768 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體，其中無摻雜碟化銦層 ’其厚度為90至150埃。 5. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體，其中無摻雜珅銻化銦 銘蕭基層’其厚度為2〇〇至5〇〇埃。 .如申π專利範圍第1項所述之電晶體，其中無摻雜珅化銦鎵 阻礙層’其厚度為50至110埃。 7. 如申請專利範圍第！項所述之電晶體，其中η+一碟化姻覆蓋 層’其成長厚度為200至500埃。 8. -種销化她/鱗化銦異質結構場效電晶體的製作方法包括 下列步驟： 利用低壓有機金屬化學汽相沈積法在碟化麵基板上成長雙 轉雜通道之4雜她/磷仙異構場效電晶體； 在上述磷化銦覆蓋壯的_以㈣紐分卿成一沒極 和-源極’並施以快速升溫退火處理，使該汲極和源極 與碌化銦覆蓋層形成歐姆接觸； 在親極和—源極_磷化銦a蓋層上軸-開口，並在 !凹槽中形成^極’使該閘極與砷銻化銦鋁届垃_ 0 第20頁 466768 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第8項所述的一種珅銻化銦鋁/磷化鋼果質結 構場效電晶體的製作方法，其中蒸著時是在8x1 (Γ6 torr環 境下以金鍺合金（金佔88%，鍺佔12% )來作為没極和源 級歐姆接觸的材料，並與磷化銦覆蓋層形成歐姆接觸。第21頁
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI563659B (en) * | 2010-12-15 | 2016-12-21 | Intel Corp | High indium content transistor channels |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003009368A2 (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-30 | Microlink Devices, Inc. | Low emitter resistance contacts to gaas high speed hbt |
| JP3610951B2 (ja) * | 2002-01-16 | 2005-01-19 | ソニー株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP2005129696A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| US7901994B2 (en) * | 2004-01-16 | 2011-03-08 | Cree, Inc. | Methods of manufacturing group III nitride semiconductor devices with silicon nitride layers |
| US7045404B2 (en) * | 2004-01-16 | 2006-05-16 | Cree, Inc. | Nitride-based transistors with a protective layer and a low-damage recess and methods of fabrication thereof |
| US8823057B2 (en) | 2006-11-06 | 2014-09-02 | Cree, Inc. | Semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
| US8421121B2 (en) * | 2007-04-18 | 2013-04-16 | Northrop Grumman Systems Corporation | Antimonide-based compound semiconductor with titanium tungsten stack |
| US7795642B2 (en) * | 2007-09-14 | 2010-09-14 | Transphorm, Inc. | III-nitride devices with recessed gates |
| US7915643B2 (en) | 2007-09-17 | 2011-03-29 | Transphorm Inc. | Enhancement mode gallium nitride power devices |
| US8519438B2 (en) | 2008-04-23 | 2013-08-27 | Transphorm Inc. | Enhancement mode III-N HEMTs |
| US8289065B2 (en) | 2008-09-23 | 2012-10-16 | Transphorm Inc. | Inductive load power switching circuits |
| US7898004B2 (en) | 2008-12-10 | 2011-03-01 | Transphorm Inc. | Semiconductor heterostructure diodes |
| US8742459B2 (en) | 2009-05-14 | 2014-06-03 | Transphorm Inc. | High voltage III-nitride semiconductor devices |
| US8390000B2 (en) | 2009-08-28 | 2013-03-05 | Transphorm Inc. | Semiconductor devices with field plates |
| JP5625336B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2014-11-19 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
| US8389977B2 (en) | 2009-12-10 | 2013-03-05 | Transphorm Inc. | Reverse side engineered III-nitride devices |
| US8242510B2 (en) * | 2010-01-28 | 2012-08-14 | Intersil Americas Inc. | Monolithic integration of gallium nitride and silicon devices and circuits, structure and method |
| US8742460B2 (en) | 2010-12-15 | 2014-06-03 | Transphorm Inc. | Transistors with isolation regions |
| US8643062B2 (en) | 2011-02-02 | 2014-02-04 | Transphorm Inc. | III-N device structures and methods |
| US8716141B2 (en) | 2011-03-04 | 2014-05-06 | Transphorm Inc. | Electrode configurations for semiconductor devices |
| US8772842B2 (en) | 2011-03-04 | 2014-07-08 | Transphorm, Inc. | Semiconductor diodes with low reverse bias currents |
| US8901604B2 (en) | 2011-09-06 | 2014-12-02 | Transphorm Inc. | Semiconductor devices with guard rings |
| US9257547B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-02-09 | Transphorm Inc. | III-N device structures having a non-insulating substrate |
| JP5924640B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2016-05-25 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| US8598937B2 (en) | 2011-10-07 | 2013-12-03 | Transphorm Inc. | High power semiconductor electronic components with increased reliability |
| US9165766B2 (en) | 2012-02-03 | 2015-10-20 | Transphorm Inc. | Buffer layer structures suited for III-nitride devices with foreign substrates |
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| US9184275B2 (en) | 2012-06-27 | 2015-11-10 | Transphorm Inc. | Semiconductor devices with integrated hole collectors |
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| US9087718B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-07-21 | Transphorm Inc. | Enhancement-mode III-nitride devices |
| US9245992B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-01-26 | Transphorm Inc. | Carbon doping semiconductor devices |
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| TWI556321B (zh) * | 2014-04-23 | 2016-11-01 | 穩懋半導體股份有限公司 | 高電子遷移率電晶體植入硼隔離結構之製程方法 |
| US9318593B2 (en) | 2014-07-21 | 2016-04-19 | Transphorm Inc. | Forming enhancement mode III-nitride devices |
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| US9536967B2 (en) | 2014-12-16 | 2017-01-03 | Transphorm Inc. | Recessed ohmic contacts in a III-N device |
| CN108604597B (zh) | 2016-01-15 | 2021-09-17 | 创世舫电子有限公司 | 具有al(1-x)sixo栅极绝缘体的增强模式iii-氮化物器件 |
| TWI762486B (zh) | 2016-05-31 | 2022-05-01 | 美商創世舫科技有限公司 | 包含漸變空乏層的三族氮化物裝置 |
| US11521964B2 (en) * | 2018-06-29 | 2022-12-06 | Intel Corporation | Schottky diode structures and integration with III-V transistors |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5479032A (en) * | 1994-07-21 | 1995-12-26 | Trustees Of Princeton University | Multiwavelength infrared focal plane array detector |
| US6287946B1 (en) * | 1999-05-05 | 2001-09-11 | Hrl Laboratories, Llc | Fabrication of low resistance, non-alloyed, ohmic contacts to InP using non-stoichiometric InP layers |
| US6232624B1 (en) * | 1999-07-12 | 2001-05-15 | Hughes Electronics Corporation | InPSb channel HEMT on InP for RF application |
| US6133593A (en) * | 1999-07-23 | 2000-10-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Channel design to reduce impact ionization in heterostructure field-effect transistors |
-
2000
- 2000-12-30 TW TW089128478A patent/TW466768B/zh not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-05-22 US US09/861,538 patent/US6429468B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI563659B (en) * | 2010-12-15 | 2016-12-21 | Intel Corp | High indium content transistor channels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020121648A1 (en) | 2002-09-05 |
| US6429468B1 (en) | 2002-08-06 |
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| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |