TWI513008B - 超陡峭二極體結構及其製造方法 - Google Patents

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Description

超陡峭二極體結構及其製造方法
本發明係關於超陡峭二極體結構及其製造方法。
二極體是使電流能夠在比相反方向容易太多的一方向流經它之電子裝置。雖然二極體能夠使用各種技術和材料來製造，但是現代電路設計中最通用的二極體是半導體二極體。依據所施加電壓的極性而定，二極體將允許或防止電流流動。當施加到二極體的電壓源之極性是允許電子流經二極體時，二極體可說是前向偏壓。相反地，當以相反極性施加電壓源到二極體時，二極體阻隔電流，及可說是逆偏壓。然而，二極體可使反向漏洩電流能夠流動。半導體二極體中的反向漏洩電流意指當二極體被逆偏壓時流經半導體二極體的電流。
另外，二極體具有逆偏壓電壓將足夠讓大量的電流在逆方向流經二極體之點。此點被稱作二極體的破壞電壓。
有一些不同的二極體類型。變容二極體是兩終端裝置，其被設計成當在逆偏壓之下操作時提供電壓控制型電容。變容二極體包括PN接面，具有有正離子(亦稱作電洞)的正或P區和有負電子的負或N區。當來自N區的電子填滿P區中的“電洞”時，施加電壓到PN接面使電流只在一方向流動。當接面被逆偏壓時，增加所施加的電壓使空乏區加寬，增加電容器板之間的有效距離，和減少有效電容。藉由調整摻雜梯度和接面寬度，可使用反向電壓來控制電容範圍。超陡峭變容二極體意指由施加的逆向偏壓的變化產生乏層之電容的快速變化之二極體。
超陡峭變容二極體中的反向漏電流會限制二極體的性能。因此，希望降低超陡峭變容二極體中的反向漏電流。
超陡峭二極體結構的實施例包括：基板，從低歐姆接觸(low-ohmic contact)材料所形成；漸變式半導體層，包含砷化鎵；偏移層，包含磷化銦鎵，在漸變半導體層之上；接觸層，包含砷化鎵，在偏移層之上；第一電接點，在基板之上，第一電接點形成超陡峭二極體結構的陰極；及第二電接點，在接觸層之上，第二電接點形成超陡峭二極體結構的陽極。
亦提供其他實施例。在檢視下面的圖式和詳細說明時，精於本技藝之人士將會或變得更明白本發明的其他系統、方法、特徵、和優點。所有此種額外系統、方法、特徵、和優點將包括在此說明書內，在本發明的範疇內，及受到附錄之申請專利範圍的保護。
雖然特別參考以砷化鎵(GaAs)材料系統所製造的裝置來說明，但是此處所說明的超陡峭二極體結構亦可使用其他III-V半導體材料來製造，諸如磷化銦(InP)和氮化鎵(GaN)等。另外，各種半導體生長、形成、和處理技術的任一種可被用於形成層和製造包含此處所說明的超陡峭二極體結構之結構或複數結構。例如，可使用分子束磊晶(MBE)、有時又稱作有機金屬汽相磊晶(OMVPE)之金屬有機化學汽相沈積(MOCVD)、或任何其他技術來形成半導體層。而且，下面所說明之各種半導體層的厚度是近似值，及範圍可比所說明者薄或厚。同樣地，下面所說明之摻雜半導體層的摻雜位準是近似值。
圖1為能夠製造超陡峭二極體的簡化半導體層結構之概要圖。超陡峭二極體結構100包含在其上形成一些其他層之基板102。在實施例中基板102可包括一或多個緩衝層、接觸層、和可形成額外的半導體材料之層。在圖1所示之例子中，圖示兩緩衝層。可使用砷化鎵(GaAs)來製造第一緩衝層104，和可使用砷化鋁鎵(AlGaAs)來製造第二緩衝層106，使用技藝中已知之組成。可使用例如一層50奈米(nm)厚的砷化鎵來形成緩衝層104。可使用例如一層50 nm厚的砷化鋁鎵來形成緩衝層106。緩衝層104和緩衝層106是本質的，或未摻雜。
在實施例中，基板102亦包括位在緩衝層106之上之低歐姆接觸層108。在實施例中，可例如使用砷化鎵形成層108到厚度約800 nm或更厚。可將層108摻雜n+到約每立方公分(cm-3 )5×1018 個原子的位準。較大的摻雜濃度亦可以。如技藝中所知一般，使用施體原子摻雜被摻雜n型或n+的半導體，及使用接受體原子摻雜被摻雜p型或p+的半導體。在後述之另一實施例中，砷化鋁鎵製的緩衝層106可充作選擇性蝕刻停止層，以允許蝕刻和金屬接觸到層108。
在實施例中，具有漸層摻雜輪廓之半導體層112位在基板102之上。層112亦被稱作漸變層(graded layer)112。在實施例中，使用砷化鎵形成漸變層112到厚度約900至2000 nm。在實施例中，使用例如矽摻雜劑將漸變層摻雜n型。漸變層112的摻雜輪廓從接近層108的約每cm-3 8.15×1015 個原子到遠離層108的約每cm-3 3.85×1017 個原子。然而，大於或小於此處所說明的摻雜位準之摻雜位準亦可以。
根據超陡峭二極體結構100的實施例，偏移層120位在漸變層112之上。在一些實施例中，偏移層120可被稱作退縮層。在此例中，使用磷化銦鎵(InGaP)形成偏移層120到厚度約100至200 nm。在實施例中，偏移層120的莫爾分率(亦稱作莫爾組成)是In0.51 Ga0.49 P，及偏移層120被摻雜n+到約每cm-3 1×1016 個原子的位準。然而，其他組成亦可以。
砷化鎵製的層114位在偏移層120之上。可使用砷化鎵形成層114到約厚度90 nm。可使用例如碳或鈹摻雜劑將層114摻雜p++到約每cm-3 4×1019 個原子。層114提供接觸層給電極，下面將說明其形成。
磷化銦鎵製的層116可位在層114之上。可使用磷化銦鎵形成層116到約厚度40 nm。可將層116摻雜p+到濃度約每cm-3 3×1017 個原子。層116提供鈍化層在層114之上。將去除想要製作到層114的電接點之層116的部位。然而，在層114之上維持原封不動之層116的部位可進一步降低層114的表面之漏電流。
根據超陡峭二極體結構的實施例，偏移層120的磷化銦鎵相對於漸變層112的能帶隙和接觸層114的能帶隙具有極大的能帶隙差。另外，偏移層120具有極低的導電帶偏移和極高的價電子帶偏移。磷化銦鎵和砷化鎵之間的能帶隙差大幅降低反向電流漏洩。磷化銦鎵和砷化鎵之間的能帶隙差產生較低的重組電流，而且在磷化銦鎵所組成的偏移層120提供較漸變層112和接觸層114的砷化鎵為高的臨界破壞場。較高的臨界破壞場(又稱作逆偏壓下的臨界破壞電壓)是有利的，因為其使二極體結構能夠在廣泛的操作電壓之上具有絕佳的電特性。另外，磷化銦鎵之極低的導電帶偏移和極高的價電子帶偏移亦有助於降低電流漏洩。
如後述一般，形成漸變層112和接觸層114之砷化鎵材料的能帶隙約1.42電子伏特(eV)。然而，形成偏移層120之磷化銦鎵的能帶隙約1.85至1.89 eV。漸變層112、接觸層114和偏移層120之間的此能量差在漸變層112、接觸層114和偏移層120之間產生範圍約0.43至0.47 eV的能帶隙偏移。另外，在接觸層114和偏移層120之間的接面122中，導電帶偏移(ΔEc)約0.1 eV，而價電子帶偏移(ΔEv)約0.37 eV。經由逆偏壓下的結構100，偏移層120的存在有助於降低漏電流。另一選擇是，諸如例如砷化鋁鎵(AlGaAs)或磷化銦鎵鋁(AlGaAlP)等其他廣泛的能帶隙材料可用於幫助偏移層120。
圖2為圖1的結構之能量帶圖。能量帶圖200包括表示導電帶的描繪圖202和表示價電子帶的描繪圖204。由到低歐姆層108的電接點所形成之陰極(圖1)被圖示在圖式的右手邊，而由到接觸層114的電接點所形成之陽極(圖1)圖示在圖式的左手邊。如圖2所示，在偏移層120和接觸層114之間的接面222之導電帶偏移ΔEc約0.1 eV。然而，在偏移層120和接觸層114之間的接面222之價電子帶偏移ΔEv約0.37 eV。接面222中的導電帶和價電子帶之間的能量差，和偏移層120中的磷化銦鎵和接觸層114中的砷化鎵之間的約0.43至0.47 eV之近似能帶隙差，降低偏移層120中的空間電荷重組。另外，使用點線210圖示在圖2之乏區可依據施加到由圖2的能量帶圖當作模型所製造之超陡峭二極體結構的逆偏壓電壓而改變。
接觸層114的砷化鎵中之電子232能夠到陽極236或陰極238。形成層120之磷化銦鎵中的電子232和電洞234被較低吸收係數防止電流流動之場所分開。層108和層112之間的介面226中之電洞234無法朝陽極236前進，但是取而代之的是必須朝被阻隔之陽極238前進。因此，降低偏移層120和接觸層114之間的接面222中之漏電流。
圖3為使用圖1之層結構所製造的變容二極體300之實施例的概要圖。變容二極體300係藉由將漸變層112、偏移層120、和接觸層114(圖1)的部分形成台面結構310所製造。可利用精於技藝之人士所知的各種方式來產生台面結構310，例如藉由研磨、蝕刻、或其他技術。金屬接點302形成在低歐姆層108之上，並且形成變容二極體310的陰極238(圖2)。將鈍化層116的部位去除且將另一金屬接點304形成在接觸層114上，及形成變容二極體300的陰極236。將額外的鈍化材料320塗敷在台面結構之上和低歐姆接觸層108的露出部位之上，以保護變容二極體。在實施例中，鈍化材料可以是具有Si3 N4 的組成的氮化矽，或其他材料或組成。
圖4為圖3之變容二極體的另一實施例400之概要圖。如圖4所示，選擇性蝕刻緩衝層104和緩衝層106的部位以形成開口401，經由開口401提供到低歐姆層108的背面之入口。砷化鋁鎵製的緩衝層106可充作選擇性蝕刻停止層，以能夠經由緩衝層104及106蝕刻到低歐姆層108。金屬接點402形成在低歐姆層108上，及形成變容二極體400的陰極238(圖2)。
圖5為圖1之層結構的摻雜濃度之概要圖。圖5所示之摻雜濃度是近似值。摻雜濃度範圍通常在每cm-3 1×1016 和約4×1019 個原子之間。如使用描繪圖510所示，摻雜位準在接近漸變層112和偏移層120之間的接面222之漸變層112的部位中達到約每cm-3 4×1017 個原子的峰值。偏移層120中的摻雜約每cm-3 1×1016 個原子。接觸層114中的摻雜約每cm-3 4×1019 個原子，而鈍化層116中的摻雜約每cm-3 3×1017 個原子，以進一步降低未形成金屬接點處的表面漏洩。
圖6為製造圖3之變容二極體的實施例之方法的流程圖。在方塊602中，形成砷化鎵，或砷化鎵材料系統中的材料變化，製的基板層。基板層可包含單層或多層，包括緩衝層，如上述。在實施例中，基板包括砷化鎵製的第一緩衝層104和砷化鋁鎵製的第二緩衝層106。第一緩衝層104可以例如是一層50奈米(nm)厚的砷化鎵。第二緩衝層106可以例如是一層50 nm厚的砷化鋁鎵。緩衝層104和緩衝層106是本質的，或未摻雜。基板亦包括形成在緩衝層106之上之低歐姆接觸層108。層108能夠例如是約一層800 nm厚或更厚的砷化鎵。可將層108摻雜n+到約每cm-3 5×1018 個原子的位準或更多。
在方塊604中，漸變層112形成在基板之上。漸變層112可以是例如被摻雜到具有漸變摻雜輪廓之一層半導體材料。在實施例中，漸變層112是砷化鎵，及被形成厚度約900至2000 nm。在實施例中，漸變層112的摻雜輪廓從接近層108的約每cm-3 8.15×1015 個原子到遠離層108的約每cm-3 3.85×1017 個原子。然而，大於或小於此處所說明的摻雜位準之摻雜位準亦可以。
在方塊606中，偏移層120形成在漸變層112之上。在一些實施例中，偏移層120可被稱作退縮層。在此例中，使用磷化銦鎵(InGaP)形成偏移層120到厚度約100-200 nm。在實施例中，偏移層120的莫爾分率是In0.51 Ga0.49 P，及偏移層120被摻雜n型到約每cm-3 1×1016 個原子的位準。
在方塊608中，砷化鎵製的層114形成在偏移層120之上。可使用砷化鎵形成層114到約厚度90 nm。可將層114摻雜到約每cm-3 4×1019 個原子。層114提供接觸層給電極，下面將說明其形成。
在方塊612中，鈍化層116形成在接觸層114之上。可使用磷化銦鎵形成鈍化層116到約厚度40 nm。可將鈍化層116摻雜p+到濃度約每cm-3 3×1017 個原子。
在方塊614中，去除想要製作到層114的電接點之鈍化層116的部位。然而，在層114之上維持原封不動之層116的部位可進一步降低層114的表面之漏電流。
在方塊616中，漸變層112、偏移層120、和接觸層114的部位形成台面結構310。在方塊618中，將電接點形成在低歐姆接觸層108和接觸層114的露出部位之上。選用地，將鈍化材料320施加在台面結構310之上和低歐姆接觸層108的露出部位之上，以保護變容二極體。
儘管已說明本發明的各種實施例，但是精於本技藝之人士應明白，可以有更多在本發明的範疇內之實施例和實施。例如，本發明並不侷限於砷化鎵材料系統。
100．．．超陡峭二極體結構
102．．．基板
104．．．第一緩衝層
106．．．第二緩衝層
108．．．接觸層
112．．．半導體層
112．．．漸變層
114．．．層
116．．．層
120．．．偏移層
122．．．接面
200．．．能量帶圖
202．．．描繪圖
204．．．描繪圖
210．．．點線
222．．．接面
226．．．介面
232．．．電子
234．．．電洞
236．．．陽極
238．．．陰極
300．．．變容二極體
302．．．金屬接點
310．．．台面結構
320．．．鈍化材料
400．．．實施例
401．．．開口
402．．．金屬接點
510．．．描繪圖
參考下面圖式將可更加明白本發明。圖式內的組件並不一定按比例畫出，重點在於清楚圖解說明本發明的原則。而且，在圖式中，相同參考號碼指明全部不同圖式中的對應部分。
圖1為可製造超陡峭二極體結構之簡化的半導體層結構之概要圖。
圖2為圖1之結構的能量帶圖。
圖3為使用圖1之層結構所製造的變容二極體之實施例的概要圖。
圖4為圖3之變容二極體的另一實施例的概要圖。
圖5為圖1之層結構的摻雜濃度之概要圖。
圖6為製造圖3之變容二極體的實施例之方法的流程圖。
100．．．超陡峭二極體結構
102．．．基板
104．．．第一緩衝層
106．．．第二緩衝層
108．．．接觸層
112．．．半導體層
112．．．漸變層
114．．．層
116．．．層
120．．．偏移層
122．．．接面

Claims (24)

  1. 一種超陡峭(hyperabrupt)二極體結構，包含：一基板，其包括一包括未經摻雜GaAs之第一緩衝層、一在該第一緩衝層之上且包括未經摻雜砷化鋁鎵之第二緩衝層、及一在該第二緩衝層之至少一部分之上之低歐姆接觸材料；一包括砷化鎵之漸變(graded)半導體層，其在該基板之上；一包括磷化銦鎵之偏移層，其緊鄰(abutting)該漸變半導體層；一包含砷化鎵之接觸層，其緊鄰該偏移層；一第一電接點，其緊鄰該基板之該低歐姆接觸材料，該第一電接點形成該超陡峭二極體結構的一陰極；及一第二電接點，在該接觸層之上，該第二電接點形成該超陡峭二極體結構的一陽極。
  2. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其中該漸變半導體層包括砷化鎵，其具有從接近該基板的約每cm-3 1×1016 個原子到遠離該基板的約每cm-3 4×1017 個原子之一摻雜範圍，及該偏移層包括磷化銦鎵，其具有每cm-3 至少1×1016 個原子之一摻雜位準。
  3. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其中該偏移層具有相對於該接觸層和該漸變半導體層約0.43至0.47電子伏特(eV)的一能帶隙差。
  4. 根據申請專利範圍第3項之超陡峭二極體結構，其 中在該接觸層和該偏移層之間的一介面處，該偏移層在一導電帶中產生一能量偏移，該能量偏移低於一價電子帶中的一能量偏移，以降低該超陡峭二極體結構中的漏電流。
  5. 根據申請專利範圍第4項之超陡峭二極體結構，其中該導電帶中的該能量偏移約0.1eV，而該價電子帶中的該能量偏移約0.37eV。
  6. 根據申請專利範圍第4項之超陡峭二極體結構，其中該偏移層係由In0.51 Ga0.49 P所組成。
  7. 根據申請專利範圍第4項之超陡峭二極體結構，其中在穿過該第一緩衝層及該第二緩衝層之至少一者之一孔洞中將該第一電接點形成在該低歐姆接觸材料上。
  8. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其中該漸變半導體層具有一漸變(grading)，該漸變朝向該偏移層增加摻雜濃度且在靠近該偏移層處具有一比該偏移層中之一摻雜濃度高的摻雜濃度。
  9. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其中該漸變半導體層緊鄰該基板。
  10. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其中該超陡峭二極體結構之在該基板及該接觸層之間的若干層係非對稱的。
  11. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其經組態為一變容二極體。
  12. 根據申請專利範圍第1項之超陡峭二極體結構，其進一步包含緊鄰該接觸層之相對於該偏移層之至少一部 分的一鈍化層(passivation layer)，該鈍化層包括磷化銦鎵且經摻雜以具有與該偏移層不同之一導電類型。
  13. 一種半導體材料結構，包含：一基板，其包括一包括未經摻雜GaAs之第一緩衝層、一在該第一緩衝層之上且包括未經摻雜砷化鋁鎵之第二緩衝層、及一在該第二緩衝層之至少一部分之上之低歐姆接觸材料；一金屬接觸點，其緊鄰該基板之該低歐姆接觸材料；一漸變式半導體層，其在該基板之上；一偏移層，其在該漸變式半導體層之上且緊鄰該漸變式半導體層；及一接觸層，其在該偏移層之上且緊鄰該偏移層，該偏移層包括一半導體材料，該半導體材料具有相對於該漸變式半導體層和該接觸層約0.43至0.47電子伏特(eV)的一能帶隙差。
  14. 根據申請專利範圍第13項之半導體材料結構，其中該漸變式半導體層是砷化鎵，該接觸層是砷化鎵，且該偏移層係選自磷化銦鎵、砷化鋁鎵、及磷化銦鎵鋁。
  15. 根據申請專利範圍第14項之半導體材料結構，其中在該接觸層和該偏移層之間的一介面處，該偏移層在一導電帶中產生一能量偏移，該能量偏移低於一價電子帶中的一能量偏移，以降低該半導體材料結構中的漏電流。
  16. 根據申請專利範圍第15項之半導體材料結構，其中該導電帶中的該能量偏移約0.1eV，而該價電子帶中的 該能量偏移約0.37eV。
  17. 根據申請專利範圍第16項之半導體材料結構，其中該偏移層係由In0.51 Ga0.49 P所組成。
  18. 根據申請專利範圍第13項之半導體材料結構，其進一步包含緊鄰該接觸層之相對於該偏移層之至少一部分的一鈍化層，該鈍化層經摻雜以具有與該偏移層不同之一導電類型。
  19. 一種超陡峭變容二極體之製造方法，包含：形成一基板，其包括一低歐姆接觸材料、一包括GaAs之第一緩衝層、一包括砷化鋁鎵之第二緩衝層、該低歐姆接觸材料在該第一緩衝層及該第二緩衝層之至少一部分之上、且該第一緩衝層及該第二緩衝層未經摻雜；形成包括砷化鎵之一漸變式半導體層，該漸變式半導體層具有漸層摻雜於該基板之該低歐姆接觸材料之上；形成包括磷化銦鎵之一偏移層，該偏移層緊鄰該漸變式半導體層；形成包括砷化鎵之一接觸層，該接觸層緊鄰該偏移層；形成緊鄰該基板之該低歐姆接觸材料之一第一電接點，該第一電接點係一金屬接點，且該第一電接點經組態為該超陡峭變容(varactor)二極體的一陰極；及在該接觸層之上形成一第二電接點，該第二電接點經組態為該超陡峭變容二極體的一陽極。
  20. 根據申請專利範圍第19項之方法，另外包含：將包括砷化鎵之該漸變半導體層摻雜到一範圍：從接 近該基板處的約每cm-3 1×1016 個原子到遠離該基板處的約每cm-3 4×1017 個原子；及將包括磷化銦鎵之該偏移層摻雜到一摻雜位準：每cm-3 至少1×1016 個原子。
  21. 根據申請專利範圍第19項之方法，其中該偏移層具有相對於該接觸層約0.43至0.47電子伏特(eV)的一能帶隙差。
  22. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中在該接觸層和該偏移層之間的一介面處，該偏移層在一導電帶中產生一能量偏移，該能量偏移低於一價電子帶中的一能量偏移，以降低該超陡峭變容二極體中的漏電流。
  23. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中該導電帶中的該能量偏移約0.1eV，而該價電子帶中的該能量偏移約0.37eV。
  24. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中該偏移層係由In0.51 Ga0.49 P所組成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024915A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 电子科技大学 一种超级结肖特基二极管

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5991018B2 (ja) 2012-05-16 2016-09-14 ソニー株式会社 半導体装置
US8716757B1 (en) 2012-10-19 2014-05-06 Global Communication Semiconductors, Inc. Monolithic HBT with wide-tuning range varactor
TWI606604B (zh) * 2016-12-08 2017-11-21 錼創科技股份有限公司 發光二極體晶片
DE102018002895A1 (de) 2018-04-09 2019-10-10 3-5 Power Electronics GmbH Stapelförmiges III-V-Halbleiterbauelement
US10615294B2 (en) * 2018-06-13 2020-04-07 Qualcomm Incorporated Variable capacitor
TWI751609B (zh) * 2019-07-17 2022-01-01 美商安托梅拉公司 設有含超晶格之突陡接面區之可變電容器及相關方法
DE102020001835A1 (de) * 2020-03-20 2021-09-23 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmige hochsperrende lll-V-Halbleiterleistungsdiode
DE102020001838A1 (de) * 2020-03-20 2021-09-23 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmige hochsperrende lll-V-Halbleiterleistungsdiode
DE102020001837B3 (de) * 2020-03-20 2021-08-26 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmiges photonisches lll-V-Halbleiterbauelement
DE102020001842A1 (de) * 2020-03-20 2021-09-23 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement
CN115744676B (zh) * 2022-12-14 2023-08-22 浙江三一装备有限公司 起重设备及起臂方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040218655A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-04 Ashish Tandon GaAs-based long-wavelength laser incorporating tunnel junction structure
US20060249752A1 (en) * 2005-03-28 2006-11-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Active element and switching circuit device
US20070096150A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heterojunction bipolar transistor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298439A (en) * 1992-07-13 1994-03-29 Texas Instruments Incorporated 1/f noise reduction in heterojunction bipolar transistors
JP2973876B2 (ja) * 1995-07-07 1999-11-08 日本電気株式会社 化合物半導体メモリ
US6563145B1 (en) * 1999-04-19 2003-05-13 Chang Charles E Methods and apparatus for a composite collector double heterojunction bipolar transistor
JP3381787B2 (ja) * 2000-02-28 2003-03-04 日本電気株式会社 半導体装置およびその製造方法
US6461884B1 (en) * 2001-01-05 2002-10-08 Manijeh Razeghi Diode laser

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040218655A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-04 Ashish Tandon GaAs-based long-wavelength laser incorporating tunnel junction structure
US20060249752A1 (en) * 2005-03-28 2006-11-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Active element and switching circuit device
US20070096150A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heterojunction bipolar transistor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Single Barrier Varactors Submillimeter Wave Power Generation", Svein M. Nilsen et al, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 41, NO. 4, page572~page580 ,APRIL 1993 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024915A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 电子科技大学 一种超级结肖特基二极管
CN106024915B (zh) * 2016-07-25 2019-01-01 电子科技大学 一种超级结肖特基二极管

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