GaAs VHSIC的离子注入和快速热退火的均匀性研究

研究了改变注入角、ｐ型埋层注入及红外快速热退火对ＧａＡｓＩＣ有源层均匀性的影响，得到了表面形貌好、大面积均匀性良好的注入掺杂有源层。在２英寸圆片上做出的场效应管无栅饱和电流相对偏差２．３％，器件阈值电压标准偏差９８ｍＶ。用该材料做出了６７２门ＧａＡｓ超高速门阵电路，还做出了工作频率为５ＧＨｚ的除二动态分频器。     

Si~+,Mg~+(隐埋)双注入GaAs MESFET

比较了Si~+ 单注入和Si~+ 、Mg~+(隐埋)双注入GaAsMESFET的特性.实验表明,设置高能注入Mg~+隐埋层后,可大大消除衬底背景杂质对有源层的影响,容易制成性能优于Si~+单注入的GaAs E-和D-MESFET,并能提高阈值电压V_(tb)均匀性.     

GaAs高温栅全平面离子注入技术研究及运算放大器差分输入电路的实现

<正>本工作主要从事高温栅离子注入全平面工艺的研究,并应用此技术设计和制备了具有良好性能的耗尽型GaAs MESFET和GaAs运算放大器差分输入电路.80年代初期,由于离子注入、干法技术的发展、高温栅离子注入全平面工艺逐渐取代了传统的凹栅工艺,成为更有前途的GaAs MESFET集成电路技术.该工艺通过直接在半绝缘衬底上注入和退火的方法,形成有源层和n~+层;以高温栅取代传统的A1栅和其它低温栅,并引进干法刻蚀技术取代传统的“剥离”技术;同时以高温栅为掩蔽,自对准注入n~+层.离子注入形成的有源层,具有更好的均匀性;通过调整注入剂量和能量,来调整MESFET夹断电压,更具灵活性,易控制,精度高.同时,以栅为掩蔽自对准注入n~+层,大大减小了串联电阻;整个电路制作在同一平面上,克服了凹栅工艺布线成品率较低的问题.整个电路一致性、均匀性都较好,成品率也大幅度提高.     

As~+、Si~+双注入GaAs瞬态退火的行为

研究了不同能量、剂量As~+、Si~+双注入于SI GaAs中,As~+注入对注Ss~+有源层的影响.首次给出了双注入样品瞬态退火后有源层的激活率和载流子迁移率,退火前后材料的沟道谱.实验表明,As~+、Si~+双注入样品比Si~+单注入样品在较低退火温度下就能激活Si~+,在适当高温下能得到性能良好的有源层.     

1.3μm波段单横模大功率输出量子点激光器

为了制备大功率、单横模输出的量子点激光器,对有源多模干涉波导结构进行了研究。通过优化器件结构设计,采用1×1型有源多模干涉波导结构,以均匀多层InAs/InGaAs/GaAs量子点材料作为有源区,制备了1.3μm波段的有源多模干涉结构量子点激光器。连续电流注入条件下的测试结果表明,与传统的均匀波导结构器件相比,有源多模干涉结构器件具有更低的串联电阻和更好的散热性能;在连续电流为0.5A的小注入情况下,器件的输出功率可达114mW、中心波长为1332nm。结果表明,有源多模干涉结构器件是制备大功率、单横模输出光发射器件的一种有效的器件结构。     

1.3μm波段单横模大功率输出量子点激光器

为了制备大功率、单横模输出的量子点激光器,对有源多模干涉波导结构进行了研究。通过优化器件结构设计,采用1×1型有源多模干涉波导结构,以均匀多层InAs/InGaAs/GaAs量子点材料作为有源区,制备了1.3μm波段的有源多模干涉结构量子点激光器。连续电流注入条件下的测试结果表明,与传统的均匀波导结构器件相比,有源多模干涉结构器件具有更低的串联电阻和更好的散热性能;在连续电流为0.5A的小注入情况下,器件的输出功率可达114mW、中心波长为1332nm。结果表明,有源多模干涉结构器件是制备大功率、单横模输出光发射器件的一种有效的器件结构。     

TFT有源层刻蚀均一性和电学性质的研究

对TFT制作工艺中,TFT有源层刻蚀均一性与电学性质进行分析研究。通过扫描电子显微镜,电学测试设备对样品进行分析。结果显示沟道有源层的刻蚀功率,气体比例及刻蚀压强对有源层的刻蚀均一性都有较大影响,并会影响TFT电学特性的均一性。通过适当降低刻蚀功率及反应气体SF6/Cl2的比例,同时,降低反应压强,可以改善有源层刻蚀的均一性。从而,TFT电学特性的均匀性得到优化。     

新型非均匀有源层掺杂分布改善功率GaAs MESFET的线性度

<正> 在功率GaAs MESFET及其放大器迅速发展的今天,人们已不再满足于仅利用均匀的有源层掺杂分布模型对器件的基本特性进行分析,以及利用近似均匀分布的GaAs材料来制作功率GaAs MESFET。研究非均匀有源层掺杂分布对GaAs MESFET性能的影响已有一些报道。人们对正斜率型、负斜率型、高斯型的有源层分布进行了比较,并采用分析模型对高斯型分布器件的直流I—V特性作了分析。结果表明:改善器件跨导g_m的均匀性,能够提高GaAs MESFET大信号应用时的输出信号线性度。对于低噪声器件,均匀的跨导能使器件获得更低的噪声。因此,研究有源层掺杂分布对于改善功率GaAs MESFET的线性问题意义十分重大。     

台面尺寸对垂直腔面发射激光器电学特性的影响

采用求泊松方程、电流密度方程、载流子扩散方程以及有源层结压降方程自洽解的方法,计算了不同台面大小的台面结构垂直腔面发射激光器内部的电势分布和有源层中的注入电流密度、载流子浓度及结压降分布.结果表明,台面尺寸对垂直腔面发射激光器内部的电势分布和有源层中的注入电流密度、载流子浓度及结压降分布有重要影响.在一定的外加电压下,随着台面尺寸减小,有源层中心处的注入电流密度、载流子浓度和结压降急剧减小,垂直腔面发射激光器性能恶化.     

利用离子注入体衬底和汽相外延缓冲层制造功率GaAsFET

<正> 一、引言应用离子注入制造高频 GaAs 器件正在一些实验室进行。有源层固有的均匀性和重复性,通过分布修正来改善器件性能的潜力以及平面器件结构的可能性使离子注入成为一种很有吸引力的技术。本实验室利用选择区域的硅和硫注入分别形成有源层和 N~+的源和漏区的方法制备功率GaAsFET,从而实现了无台阶的平面结构。采用了由衬底生长的“合格的”半绝缘材料和掺铬的高阻缓冲层。由于使用了缓冲层,对于离子注入不怎么合格的材料也获得了与合格衬底等同的结果。     

与单模光纤高效耦合的超辐射二极管优化设计

为了提高脊波导结构的超辐射二极管(SLD)与单模光纤的耦合功率,研究了有源区与脊之间的残留层和上光限制层的厚度对SLD输出功率和近场光斑的影响.考虑了注入载流子横向分布的不均匀,较准确地计算了模式增益.结果表明,通过对残留层和上光限制层厚度的优化,可以有效提高SLD与单模光纤的耦合功率.     

与单模光纤高效耦合的超辐射二极管优化设计

为了提高脊波导结构的超辐射二极管(SLD)与单模光纤的耦合功率,研究了有源区与脊之间的残留层和上光限制层的厚度对SLD输出功率和近场光斑的影响.考虑了注入载流子横向分布的不均匀,较准确地计算了模式增益.结果表明,通过对残留层和上光限制层厚度的优化,可以有效提高SLD与单模光纤的耦合功率.     

MOCVD工艺生长的可见光窄条激光器的可靠性和均匀性

我们首次报导了MOCVD生长的质子轰击隔离窄条结构可见光激光器系统的寿命试验结果。在大面积衬底(直径50mm)上生长了(Al_xGa_(1-x))As有源层(x=0.13)和限制层(x=0.43)常规DH站构。该激光器具有“自校准质子隔离窄条”结构。在条宽和质子注入深度上,该结构是最佳化,即掩膜宽5μm,在有源层上方0.5μm。对于一个由31块芯片组成的、腔长220μm的条形试验样品(样品长13mm)来说,其CW阈值电流约53mA,其标准偏差低达1.4%(图1)。其均匀性堪与在这类激光器中已获得的最佳结果相比。激射波长为     

微波GaAs场效应晶体管的高成品率、可重复的制造技术

<正> 一、引言未来的微波系统需要高重复性的低成本的 GaAs 场效应管。这些严格的性能要求和这样的系统的苛刻的工作环境使得用目前的制造技术难于大量生产这些器件。为满足性能和成本的要求曾采用了一些材料生长和器件制造上的改革,本文将予以叙述。二、均匀的有源层由于 GaAs MESFET 的夹断电压直接取决于片子加工前有源沟道层厚度和掺杂浓度,在大面积衬底上制造均匀器件,这些材料的均匀性和重复性具有决定性作用。为此,我们发展     

Optimization Design of Superluminescent Diodes with RWGStructure for High Efficiency Coupling with SMFs

为了提高脊波导结构的超辐射二极管（SLD）与单模光纤的耦合功率，研究了有源区与脊之间的残留层和上光限制层的厚度对SLD输出功率和近场光斑的影响. 考虑了注入载流子横向分布的不均匀，较准确地计算了模式增益. 结果表明，通过对残留层和上光限制层厚度的优化，可以有效提高SLD与单模光纤的耦合功率.     

α—Si TFT矩阵等离子体刻蚀技术的研究

本文介绍了α-Si TFT有源矩阵的CF_4等离子体刻蚀技术。分析了CF_4等离子体刻蚀α-Si:H和α-SiN_x的机理,对α-Si TFT的有源层与绝缘层之间刻蚀选择性和均匀性进行了研究,讨论了等离子体刻蚀速率与射频功率、反应室压力及衬底温度的依赖关系。根据实验结果总结了CF_4等离子体刻蚀速率随射频功率、反应室压力和衬底温度的增加而增大的规律,通过控制合适的工艺条件,成功地实现了选择性刻蚀并改善了刻蚀的均匀性。     

GaAs功率FET互调失真的分析和改进

为了降低GaAs功率FET的互调失真(IMD),掺杂分布的修正是一种有效的手段。对外延工艺来说,要可重复地、并且均匀性良好地制备所要求的杂质分布是一项困难的任务。这种缺陷已促使人们研究用离子注入的方法来制造高级的线性功率 FET。为了探索有源层掺杂分布与互调失真之间的关系,提出了一个解析的器件模型。这些计算揭示了失真电平变化的复杂性质,这种变化是由非线性跨导和输出电导相互之间的一部分关系产生的。用器件模型来鉴定注入的剂量和能量,以便实现最佳的有源层杂质分布。根据这些结果,在器件制造中先做一次深的硒注入而后用浅的铍注入来补偿表面层的掺杂浓度。晶体管的互调失真是用双音方法测量的。为了进行比较,还估测了具有平的掺杂分布的常规外延 FET。这一比较表明:通过采用修正的注入分布,在监测点三级互调积可以提高4dB。实验表明:对离子注入的晶体管来说,最大输出功率和最小互调失真的调谐条件实质上是相同的,从而与具有平的掺杂分布的常规器件的特性形成了明显的对照。这些性能上的优点以及掺杂参量的高度的均匀性和重复性都表明离子注入是制造高级线性功率 FET 的一种有效的技术。     

限累振荡器件和材料均匀性、完整性关系的某些研究

一、前言砷化镓材料由于宽禁带、高迁移率和具有良好的负阻特性而广泛地使用于固体器件的研制中。作为体效应和限累器件的原材料——砷化镓外延材料,目前公认纯度、均匀性、完整性是其研究的三大重点。我们在1974～1976年间,曾就有源区杂质分布的均匀性、位错密度与限累器件的关系问题作了某些实验研究。限累器件采用了通常的材料、工艺、结构,如图1。用重掺杂n~ 砷化镓单晶作衬底,在其上汽相外延生长n层有源区。用液相外延的办法,或者在有源区的一面,或     

P-n结与异质结的隔离减少了DH激光器中阈值电流对温度的依赖性

文摘某些分子束外延生长的(Al,Ga)As双异质结激光器,在室温左右观察到激射阈值电流对温度(即使是负温发)的依赖性减少。这种现象可以通过P-n结与有源层异质结的隔离、而不能用分流或材料的非均匀性引起的增益变化来解释。也不能用通常解释引起非平面和多量子阱激光器阈值电流变化的态密度变化或电流拥塞来解释。为了实现激射,远结(离有源联相对较远的P-n结—译者注)需要进入有源层的少数载流子扩散,同时允许多数载流子流出有源层。多数载流子形成的电流无助于激射,反而增加了获得     

GaAs功率MESFET输出线性度的改进

为了提高GaAs功率MESFET的输出线性度,器件有源层掺杂分布的改进是一种 有效的手段。本文探索了有源层掺杂分布与器件输出线性度之间的关系,提出了非均匀有源层掺杂分布模型。该模型将有源层划分成A,B两层,分别用N_dA(y)和N_dB(y)函数描述A,B层的掺杂分布,分布函数表示为: 结合GaAs FET分析模型,完成了有源层理论分布的计算、器件直流I—V特性的计算以及器件其它参数的计算,以便实现最佳的有源层掺杂分布。结果表明:双层尖峰型有源层掺杂分布是制造高输出线性度GaAs功率MESFET理想的掺杂分布。根据分析结果,在器件制造中用VPE生长方法获得了这种掺杂分布的外延材料,并设计制造了总栅宽为1200μm的GaAs功率FET。器件的直流I—V特性与理论分析结果相吻合,与均匀掺杂分布的器件相比较,实验器件的输出线性度得到了明显的改善,获得了良好的微波性能。微波性能测试结果为: