БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ, ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ, AlGaAs/GaAs-ГЕТЕРОСТРУКТУРНЫЙ p-n-p-ТРАНЗИСТОР

Полезная модель относится к производству мощных полупроводниковых приборов для электронной промышленности на основе многослойных GaAs - эпитаксиальных структур для быстродействующих, высоковольтных, высокотемпературных кристаллов гетероструктурных транзисторов, которые предназначены для изготовления быстродействующих, высоковольтных, высокотемпературных устройств широкого применения.
Известен биполярный гетероструктурный p-n-p - транзистор (патент № JP63156356 (A), опуб. 1988-06-29), содержащий полуизолирующую GaAs подложку на которой методами газофазной эпитаксии выращены слои коллектора (p-InGaAs), базы (n-InGaAs) и гетероэмиттера (p-GaAs/InGaAs). При этом контакт к коллектору формируется на одной стороне с контактами базы и эмиттера.
Недостатком такой конструкции кристалла транзистора являются ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют на основе данной структуры изготавливать высоковольтные транзисторы (с рабочим напряжением более 100 В). Кроме того, изготовление коллекторного контакта на одной стороне с базовым и эмиттерным контактами, предполагает работу коллектора в горизонтальной плоскости, что увеличивает последовательное коллекторное сопротивление, непосредственным образом влияющее на перезаряд емкости коллекторного перехода и, как следствие, ограничивающее быстродействие транзистора. Также, в представленной конструкции, ограничивать быстродействие будет паразитная емкость «коллектор-полуизолирующая подложка».
Технической задачей предложенной полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков и расширение функциональных возможностей транзисторной гетероструктуры.
-
--
-
+
+
+
+
Для устранения данного недостатка предлагается гетероструктура AlGaAs/GaAs, включающая эпитаксиальные слои p-p-n-n-n-p-p, на низкоомной GaAs p-подложке, выполняющей функцию коллекторного контакта. В данной структуре коллектор работает в вертикальной плоскости, что обеспечивает минимальное последовательное коллекторное сопротивление и, как следствие, быстродействие транзистора, а также расширение функциональных возможностей транзисторной гетероструктуры.
-
--
-
+
+
+
Многослойная эпитаксиальная p-p-n-n-n-p-p-структура изготавливается либо методами газофазной эпитаксии, либо комбинацией методов жидкофазной и газофазной эпитаксии.
+
18
19
-3
-
--
-
+
+
+
На фиг.1 приведена транзисторная AlGaAs/GaAs - гетероструктура, где на p- подложке 1, выполняющей роль коллекторного контакта, с концентрацией легирующей примеси порядка 10÷40 см формируют последовательно p-p-n-n-n-p-p- эпитаксиальную структуру со следующими параметрами:
17
-3
- p- слой 2, толщиной от 20 до 25 мкм с концентрацией легирующей примеси 10 см;
-
14
-3
- р- слой 3, толщиной от 5 до 15 мкм с концентрацией легирующей примеси 10 см;
--
--
11
14
-3
- n- слой - высокоомный слой 4, толщиной от 5 до 15 мкм (в отличие от слоя собственной проводимости - i - слоя, эпитаксиальный n- слой может выращиваться способами жидкофазной или газофазной эпитаксии, либо с контролируемым введением донорной примеси, либо с применением компенсирующих примесей; при этом диапазон концентраций электронов может управляемо контролироваться в пределах от 10 до 10 см. Выбор конкретной величины концентрации донорной примеси или уровня компенсации зависит от исходных технических требований к кристаллам быстродействующих, высоковольтных транзисторов, изготавливаемых на основе AlGaAs/GaAs - гетероструктур);
-
13
14
-3
-
- n- слой - высокоомный слой 5, толщиной от 1 до 2 мкм концентрацией легирующей примеси 10÷10 см (в отличие от предыдущего слоя, эпитаксиальный n-слой выращивается только методом газофазной эпитаксии);
+
18
-3
- n- слой 6, толщиной от 0,3 до 0,4 мкм с концентрацией легирующей примеси 10 см;
+
18
-3
0,6
0,4
- p- слой 7 (AlGaAs/GaAs) толщиной от 1 до 2 мкм с концентрацией легирующей примеси 10 см;
+
18
19
-3
- p- слой 8 толщиной 0,5 мкм с концентрацией легирующей примеси 10÷10 см.
0,6
0,4
Быстродействующий, высоковольтный, AlGaAs/GaAs - гетероструктурный p-n-p - транзистор, содержащий в своей физической структуре кристаллическую сверхрешетку, формируемую материалами с различной шириной запрещенной зоны - GaAs и AlGaAs, что в структуре с семью эпитаксиальными слоями обеспечивает широкий диапазон рабочих напряжений транзистора при максимальном быстродействии.