三五族高速電子元件研究

Abstract

三五族半導體由於具有高的電子遷移率,同時 也能夠形成半絕緣性,所以極適合製造高速積體 電路.在高速元件中,GaAsMESFET是採用同質接面( Homojunction)的結構,它被廣泛用於MMICs中,在低雜訊 放大器,寬頻帶放大器,功率放大器,及微波開關中,MESFET都展現了它放大及切換的功能;在軍事,商業 及高速計算機的運用上,MESFET也都扮演了重要的 角色.相對於MESFET的同質接面結構,HBT則是使用異 質接面(Heterojunction)結構的元件.因為HBT有大的電 流驅動能力,所以在功率元件中,表現了優良的RF 性質.在積體電路中,若需要高速,低失真,寬動態 範圍,及低相位雜訊的組合,則HBT是極佳的人選.HBT 也提供微波,數位電路,及類比電路方面的應用 .MESFET和HBT的另一項優點是,它們可以和光電元件 做在同一晶片上.因此,MESFET及HBT,和其製程相關的 技術,多年來都一直是世界各大學術機構和高科 技公司投資研究的對象.我們過去在這方面的研 究有卓越的成果,現在再接再厲,將做更深入的研 究.在MESFET的研究方面,過去一年我們以三維數值模 擬的方法,研究Sidegating Effect,成功的解釋了 Hysteresis,溫度的影響,SchottkyBar遮蔽效應,Ion Bombardment效應,及幾何位置的影響.結果已發表及 將陸續發表多篇論文.在新的一年當中,我們將做 Transient(暫態)的模擬,以符合實際在電路中操作的 情形.Sidegating Effect尚有一低頻振盪現象,我們希 望藉暫態模擬來解釋它.另外我們也將探討半絕 緣基板中漏電流對兩金屬Contact間電容值的影響.在HBT的研究方面,過去的一年,我們成功地研製 Strain Layer HBT.並且以再成長技術製作HBT,此技術用 Wet Etching接到很薄的Base,降低B-C寄生電容及 Extrinsic Base Sheet Resistance.我們還成功地製作異質 結構射極雙載子電晶體(HEBT),並研究出Emitter厚度 對Device特性的關係.新的一年,我們將同時由數值 模擬及實驗兩方面來研究HBT.在數值模擬方面,我 們將比較HBT元件結構的幾何形狀的改變對電流增 益的影響,並分析Current Crowding Effect及Surface Recombination Current的物理成因及E,B,C Gate Contact形成 方式對電場分佈與元件特性之影響.在實驗方面, 除了原本的AlGaAs/GaAs系統外,我們還將製作InGaAs/ InAlAs/InP系統的HBT.另外,也將從事C. F.方面的研究, 發展Self-aligned Process及量測技術,以製作快速的 HBT.在與元件製程相關技術的研究方面,過去我們有 些SchottkyContacts及Ohmic contacts方面的研究成果.新 的一年,我們將研究Passivation及Isolation的方法.我 們將以 硫化物處理半導體表面,或鍍Dielectric Film, 來完成表面的Passivation,減小Surface StateDensity.我 們也將以Hydrogenation的方式,來減少半導體當中較 嚴重的Defects.在Isolation方面,我們將以氧離子佈植 ,研究佈植條件及熱處理條件對於隔離效果的影 響.這些研究將可提供給元件製作者,做為技術改 進的依據.