ВУЗ:
Составители:
27
Требование высокой проводимости канала транзистора для обеспечения вы-
сокой крутизны и быстродействия связано с высокой степенью легирования приме-
сью. Повышение степени легирования области канала необходимо и при масштаби-
ровании транзисторов с целью повышения степени интеграции и быстродействия, а
также снижения энергии переключения [31]. Однако повышение концентрации
примесей приводит к снижению подвижности электронов вследствие их рассеяния
на ионах примесей. Поскольку подвижность в значительной степени определяет
время пролета канала (см. выр. (1)) и крутизну транзистора [28, 31], то требование
увеличения подвижности при одновременном повышении степени легирования яв-
ляется противоречивым.
Преодолеть это противоречие удалось в гетероструктурных полевых транзи-
сторах Шоттки с селективным легированием (СЛПТ), характеризующихся еще бо-
лее высоким быстродействием (f
T
= 80 – 120 ГГц) по сравнению с гомоструктурны-
ми ПТШ [28].
На рис. 11 приведено схематическое изображение самосовмещенного СЛПТ
на основе многослойной гетероструктуры AlGaAs – GaAs [29]. Рис. 12 отображает
зонную диаграмму СЛПТ [29].
Рис. 11. СЛПТ на основе GaAs
28
Рис. 12. Зонная диаграмма СЛПТ
Основной принцип повышения быстродействия СЛПТ состоит в пространст-
венном разделении подвижных носителей и «породивших» их примесных центров.
В приведенном примере (см. рис. 11, 12) источником электронов является легиро-
ванный широкозонный AlGaAs. Если этот слой достаточно тонкий (d
d
= 25 – 60 нм),
то большинство электронов переходит из него в узкую потенциальную яму, образо-
ванную гетеропереходом на границе раздела AlGaAs и более узкозонного нелегиро-
ванного GaAs. Электроны, отделенные от примесных центров, не рассеиваются на
них и благодаря этому приобретают высокую подвижность [28].
Потенциальная яма в поперечном сечении канала становится тем уже, чем
выше концентрация носителей, стекающих в канал (см. рис. 12). Если ширина ямы
оказывается того же порядка, что и длина волны де Бройля для электрона
mE
k
e
h
2
=
l
, (3)
где h – постоянная Планка; m – масса электрона; E
k
– кинетическая энергия электро-
на, то спектр энергии электронов в яме квантуется, т.е. расщепляется на дискретные
уровни (Е
0
, Е
1
, см. рис. 12), а движение носителей в канале носит двумерный харак-
тер (2D-канал) – свободное вдоль канала и ограниченное потенциальными барьера-
ми в поперечном направлении [28].
Тонкий слой нелегированного AlGaAs, называемый спейсером (см. рис. 11,
12), используется для ослабления рассеяния электронов на дальнодействующем ку-
лоновском потенциале ионизированных примесей в широкозонной части гетеропе-
рехода. Слабополевая подвижность электронов в 2D-канале растет приблизительно
линейно с увеличением толщины спейсера [28]. Например, подвижность в канале
GaAs при температуре Т = 77К и поверхностной концентрации электронов n
S
=
4·10
11
см
-2
возрастает от 7·10
4
до 22·10
4
см
2
/(В·с) при увеличении толщины спейсера
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- …
- следующая ›
- последняя »
