论文部分内容阅读
GaAs基HBT具有其优良的频率特性，使得它在微波及毫米波领域有着广泛的应用。同时，GaAs基HBT因其异质结构具有较大的△Eg，在高频功率方面有着广泛的应用前景。目前，GaAs基HBT的使用温度远未达到其理论极限。本论文以提高欧姆接触的高温可靠性入手，着重对高溫HBT器件及其特性进行了研究。 通过对器件失效机制的分析得出，高温下器件欧姆接触性能的退化和失效是制约HBT器件应用的主要因素。为了进一步提高HBT器件的高温特性，论文采用Ti、Mo、W等难容金属制备GaAs基HBT器件的欧姆接触电极。通过采用（NH4）2S溶液钝化处理技术和快速合金化技术，得到了理想的难熔金属欧姆接触，其最小比接触电阻达到10-6Ωcm2。并经过对样品的电学特性和结构特性研究，分析了（NH4）2S溶液钝化效应的机理和欧姆接触的形成机理。 分析了HBT纵向结构中各层的设计特点，概括了HBT器件的制备工艺。为了研究溫度对HB7性能的影响，建立了一个高温HBT电流输运模型。由于模型包括了BC结漏电流随温度和偏压的变化，所以可以用来模拟高温HBT中的“软击穿”现象：同时，利用将温度分布方程和电流方程组解耦合的方法，建立了HBT热分布模型。通过Kirchhoff变换可以将热导率随温度的变化考虑在内，使得该HBT热分布模型能够适用更多的情况。 在GaAs基DHBT器件中，集电结势垒尖峰是决定发射极-集电极饱和电压VCE,sat的重要因素。研究发现，在GaAs基DHBT器件的集电结引入厚度为20nm的非掺杂i-GaAs层后，可以消除集电结导带尖峰，从基区扩散过来的电子能顺利被集电结收集，克服了导带尖峰引起的电子阻挡效应。使其发射极-集电极饱和电压VCE,sat从原来的3V下降到0.6V左右；达到了在集电结不存在导带尖峰的SHBT的水平。 首次在发射结采用难熔金属Mo／W／Ti／Au代替常规的AuGeNi合金系作接触金属，同时在基极接触金属Ti／Au中加入Pt作为扩散阻挡层制备出GaAs基高温摘要DHBT。结果表明DHBT可以稳定工作在室温至673K的温度范围内。通过对DHBT器件发射结和集电结二极管特性的分析得出:双异质结双极晶体管的发射结和集电结均采用AIGalnP/G aAs异质结构，高温下能有效的抑制HBT中空穴的反向注入;同时，器件的欧姆接触的采用难熔金属系，从而克服了高温下发射极欧姆接触退化以及基区欧姆接触失效，这是HBT器件具有稳定的高温性能的重要因素。