平面型rtd及其mobile的设计与研制

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1、第!"卷!第#!期半!导!体!学!报6789!"!)79#!!$$%年#!月&'()*+*,-./)01-2+*3(&-)4.&5-/+4:;9!!$$%平面型/IG及其,":#N$的设计与研制"郭维廉#!!!=#####!A!梁惠来!张世林!胡留长!毛陆虹!宋瑞良牛萍娟!!===!王!伟!商跃辉!王国全!冯!震"#天津大学电子信息工程学院!天津!=$$$"!$"!天津工业大学信息与通讯工程学院!天津!=$$#%$$"=中国电子科技集团十三所!石家庄!$@$$@#$摘要!鉴于已报道的平面共振遂穿二极管"U/54$存在的缺点!文中提出了一

2、种新的平面/54器件结构9以GhRC0M代替半绝缘RC0M衬底!利用硼离子注入产生的非晶化作为/54器件的电隔离!成功设计研制平面型/54和由其构成的单N双稳转换逻辑单元!此种结构可适用于以输出端作为公用端的所有电路9关键词!/54%平面型/54%离子注入%3-<(1*$$%&&#!@%$,中图分类号!5)=#=Q!!!!文献标识码!0!!!文章编号!$!@=NS#""#!$$%$##N!#%"N$%道9故整个器件分成左右两部分!利用浅的硼注入"达到Gh'!引言RC0M层$隔离将其分开9左边为/54有源区!右边为电流通道9因其截面积大!

3、寄生串联电共振隧穿二极管"/54$是一种具有高频&高阻小!做电流通道较合适9整个器件被较深的质子速&双稳&自锁等特点的量子器件!可应用于毫米波"氢$注入到+(RC0M!实现器件间的电隔离9硼和氢振荡器和高速数字电路9众所周知!/54通常是采的离子注入!使RC0M材料变为非晶RC0M!近似为用台面型器件结构进行设计和研制的!台面器件结绝缘体9然后沉积08与5Dg直接接触!在顶层形成构在保持器件良好的性能方面具有积极的作用9但压焊点引出电极9由于/543<*材料重掺杂顶层是!当进行/54大规模集成时!台面结构也暴露出在注硼过程中不能彻底非晶

4、化!仍具有一定的导电许多缺点!例如在台面结构中!由于存在侧向腐蚀!能力!故需要在离子注入前将重掺杂的顶层腐蚀掉/54顶端电极面积就很难控制9电极面积愈小!误才可避免注入后顶层材料侧向导电影响器件性能9差就愈大!故电极面积难以做小%纵向台面高度的控据文献'#(!所研制的U/54工艺步骤简单!并有一制也很难!台面高度确定了集电极或控制极"/55$定的/54器件性能!但也发现当以大截面的/54引出电极的层面位置!故影响器件参数!工艺重复性部分用作纵向电流通道时!由于4<+和隔离层变差%台面结构存在各层欧姆接触电极的高度差!影"MXC;:K$设

5、计为不掺杂的本征层!其串联电阻值JM响内连线的质量和可靠性%台面结构/54的侧面较大!这会导致L变大9结果表明#只有当此接触U裸露!虽有钝化层!仍然会影响稳定性和可靠性!同面积较大时"-a@或%$!L值才下降到一个较#BU时增加了寄生电容%台面工艺增加了工艺步骤和工低的稳定值9因此U/54虽然工艺步骤有所简化!艺复杂性!不利于大规模集成9为了克服以上台面结但以较大的电流通道截面积作为代价!这就是'#(构带来的缺点!&E:G等人提出并研制成平面型U/54存在的主要问题9为了克服文献'#(在h/54"X8CGCK/54$9在平面型/54"U

6、/54$中所U/54结构上存在的问题!本文作者采用GRC0M有电极接触都位于顶层同一表面上!这就需要将衬底!并以GhRC0M衬底作为/54集电极引出端!/54的底端"一般为集电极$电极通过一个纵向电舍弃了纵向电流通道9在设计U/54构成单N双稳流通道引到顶层表面上9这个电流通道只能选择截转换逻辑单元"3-<(1*$时!巧妙地以GhRC0M衬面积较大的/54来承担9实际上!U/54由两个平底作为3-<(1*的输出端"L7FO$!以两个并行排列行而截面积不同的/54组成9小面积的为有源的U/54分别作为负载器件和驱动器件!并通过压/54的主

7、体!大面积的为/54的底端电极电流通焊工艺与一G3-+2*5相结合!构成一个U/54)"超高速专用集成电路重点实验室基金资助项目"批准号#@#S=!$#$!$S,g#S$#$A通信作者9*BCD8#Z7EG0Z7EG>S@%!cCE779;7B9;G!!$$%N$SN#?收到!!$$%N$@N!=定稿"!$$%中国电子学会"!*+半!导!体!学!报第!"卷集电极!避免了纵向电流通道!而且注硼终止到GhG3-+2*5混合集成式的3-<(1*9经测量U/54构成的3-<(1*具有典型/543-<(1*的逻辑RC0M衬底即可9背面减薄后溅射0

8、FR:)D作为集功能9电极电极!在发射极0FR:)D上再淀积一层0FR:N)D!剥离后制成压焊点9(!平面型/IG的设计与研制(*!4/IG器件版图设计分别设计了发射极面积为@!%#B]%#B#B]('