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InP基HEMT器件的基本特性仿真

  摘 要:高电子迁移率晶体管( HEMT)噪声低、电子迁移率高、功耗低、增益高其作为高频半导体器件的一种,对其的研讨早已成为抢手,而且已失掉很好的进展,被视为极其有竞争力的能现实运用的高频半导体器件。本文先容了 HEMT 等半导体器件仿真中经常运用物理模子,继而基于 Sentaurus TCAD 仿真软件,对 InP 基 HEMT 器件的基础个性举行了仿真,失掉的了局很好地合乎了理论值。最初,联合 InP 基 HEMT 器件事情原理和工程中所运用的物理模子,剖析了其直流个性和交换个性等,并经万博线上娱乐,万博上不去,新万博授权开户由进程转变相干参数,研讨了局部要素对器件的影响。   关键词:InP;HEMT;流体力学模子;个性仿真   1 媒介   InP基高电子迁移率晶体管(HEMT),相比与于传统的晶体管器件,以其独特的高迁移率、低噪声、高增益个性,在国防航天、毫米波通讯、卫星遥感以及雷达等军民用领域,领有十分辽阔的运用近景[3,4]。本文经由进程模仿仿真研讨 InP基 HEMT 器件的基础个性,包孕直流个性,交换个性等,对器件的工艺设计有着首要的意思。目前,国内外对 InP 基 HEMT 举行了制备上的大批研讨,然而对器件模子以及仿真平台的研讨还有大批的事情,以及其余技巧和基础科学上的研讨有待进一步举行。   本文的工程中,采纳 Sentaurus TCAD 半导体器件模仿仿真软件,针对 InP 基HEMT 树立流体力学模子的模仿仿真平台,经由进程视察剖析仿真的了局,为化合物半导体器件的进一步研讨供应了理论支持。   2 InP 基 HEMT 仿真模子剖析   半导体器件在仿真的时分运用的物理模子包孕传统的蒙特卡罗模子、传统的漂移散布模子和适合深亚微米器件的流体力学模子。出于盘算效率的缘由,本文次要运用了流体力学模子模仿仿真了 InP 基 HEMT 的转移个性、输入个性和频次个性。并对其举行了剖析研讨。   3 In P基HEMT器件仿真个性研讨   用Sentaurus TCAD 软件举行InP基InGaAs/InAlAs 资料HEMT 器件的仿真,次要研讨剖析了其直流个性和交换个性,了局显现该模子能够

呐喊很好的对目的器件举行个性上的仿真。   本论文所建工程中,器件上层为高掺杂帽层,以减小接触电阻。两头为T型栅,其次为12nm厚InAlAs厚势垒层,再加上Si资料delt 掺杂层,供应沟道层的二维电子气。上面是 3nm 厚 In Al As 资料的隔离层。沟道层资料为InGaAs资料,厚度为15nm。上层为缓冲层和InP资料衬底。   3.1 直流个性剖析   图2万博线上娱乐,万博上不去,新万博授权开户和图3分别默示差别栅槽深度器件的转移个性,跨导,和输入个性。从仿真了局中能够看出,栅槽越深,阈值电压越大,而跨导值也会变大,输入个性的值会减小。因而,栅槽深度对器件直流个性的影响相称首要,要失掉较好的器件个性,应综合考虑栅槽深度对各类参数的影响,从而在器件的现实制造中联合工艺制造照应的尺寸。   差别栅槽宽度对器件个性的影响可由图 4 和图5 显现。按照仿真进程发觉,栅槽宽度对器件的转移个性和跨导有很大影响。不合适的栅槽宽度,会失掉很不抱负的个性曲线。经由不竭的测验考试,最终失掉合适的栅槽宽度。由仿真了局可发觉,栅槽宽度对输入个性的影响并不跨导那么大。仿真了局合乎现实。在现实栅槽腐化中,栅槽宽度很难把持,往往资料在横向上是相反的,腐化液很容易散布,因而现实的腐化宽度很难把握,而纵向是异种资料,经由进程挑选腐化比拟容易把持栅槽的纵向深度。   如图6 所示,栅极势垒值对转移个性和跨导的影响仅限于增大减小阈值电压,对跨导的巨细并不影响。从图7能够看出,对输入个性,差别势垒值影响了其输入值的巨细,跟着Vd的增大,曲线先增大后趋于不变。从器件布局可知,势垒的差别使栅极电压对二维电子气的浓度的影响有所变化,因而招致了输入Id的差别。   3.2 交换个性剖析   联合现实工艺中的栅槽腐化,界说了差别栅槽深度,次要仿真了差别栅槽深度下的fmax和fT,剖析了栅槽深度对器件交换个性的影响。   HEMT交换个性中,咱们次要关注器件的频次个性,此中最首要的两个目标分别为截止频次fT以及最高振荡频次fmax,截止频次指的是漏极电流的增益h21降低为1时的频次。最高振荡频次fmax时的是晶体管的单向化功率增益为1时的器件事情频次,也是器件所能举行功率放大作用的最高事情频次[5]。   从图8和图9仿真了局能够看出,深槽深度在3nm时的fmax和ft均大于1nm和5nm时,即表白,栅槽深度在一个合适值的时分,fmax和ft才会达到最大值,而且栅槽深度不应当过小,也不应当过大,应处于一个合适的区间。这一仿真了局对现实器件研发有直到性的意思,应综合剖析器件各个性,寻觅最合适的栅槽深度。据调研,目前数字腐?g这一方式能够准确刻蚀栅槽深度,因而对制造抱负栅槽深度的器件很有意思。   4 结论   从仿真了局来看,所树立的InP基HEMT器件模子存在优秀的半导体器件个性,适用于高频电路。但仍需不竭优化改进,后续的事情可进一步放在 HEMT的栅槽。应进一步完满栅槽腐化的工艺,确保栅槽腐化更为准确,免得与现实要求差距太大而影响器件的运用。在仿真事情中,所模仿的掺杂情形与现实器件可能有一定差距,为更准确的模仿器件,还应当进一步研讨所树立的器件模子中的掺杂分布情形,并完满SDE中的模子。   参考文献   [1]姚立华.外洋InPHEMT和InPHBT的生长近况及运用[J].半导体技巧,2009,11:1053-1057.   [2]高勇.半导体资料科学中的漂移散布模子和流体动力学模子剖析[D].河南大学,2004.   [3]李和委.InP-HEMT的生长近况及其运用[J].半导体情报,2000,03:17-25.   [4]钟英辉.InP基HEMT器件及毫米波单片放大电路研讨[D].西安电子科技大学,2013.

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