RU2597677C1 - Four-contact element of integrated switch - Google Patents
Four-contact element of integrated switch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597677C1 RU2597677C1 RU2015119318/28A RU2015119318A RU2597677C1 RU 2597677 C1 RU2597677 C1 RU 2597677C1 RU 2015119318/28 A RU2015119318/28 A RU 2015119318/28A RU 2015119318 A RU2015119318 A RU 2015119318A RU 2597677 C1 RU2597677 C1 RU 2597677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductivity
- region
- located above
- gaas
- type
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области интегральной электроники, а именно к элементам интегральных коммутаторов.The present invention relates to the field of integrated electronics, and in particular to elements of integrated switches.
Аналогом заявляемого изобретения является элемент интегрального коммутатора - селективно легированный транзистор с высокой подвижностью электронов (НЕМТ - High Electron Mobility Transistor) [Пат. JP S63308965 (А), Япония. Yoshida Jiro. «Heteoro-Junction Field-Effect Transistor», 1988], содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, расположенную между полуизолирующей GaAs-подложкой и областью GaAs собственной проводимости широкозонную область AlGaAs собственной проводимости, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина имеют прямоугольную форму.An analogue of the claimed invention is an element of an integrated switch - selectively doped transistor with high electron mobility (HEMT - High Electron Mobility Transistor) [US Pat. JP S63308965 (A), Japan. Yoshida Jiro. “Heteoro-Junction Field-Effect Transistor”, 1988], containing a semi-insulating GaAs substrate, a GaAs region of intrinsic conductivity, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second type of conductivity located above it, located above it and forming with it a Schottky control metal bus located in layers of the structure, the first and second highly alloyed regions of the second type of conductivity, the first metal bus located above the first highly alloyed region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, the second metal a personal bus located above the second highly doped region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, located between the semi-insulating GaAs substrate and the GaAs region of intrinsic conductivity, the wide-gap region of AlGaAs intrinsic conductivity, the GaAs region of intrinsic conductivity, the wide-gap AlGaAs second-type barrier region above it conductivity located above it and forming with it the Schottky transition control metal bus have a rectangular shape.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются полуизолирующая GaAs-подложка, область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина, расположенные в слоях структуры первая и вторая высоколегированные области второго типа проводимости, первая металлическая шина, расположенная над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, вторая металлическая шина, расположенная над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention are a semi-insulating GaAs substrate, a GaAs region of intrinsic conductivity, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second type of conductivity located above it, located above it and forming a Schottky control metal bus located in the first layers of the structure and a second highly alloyed region of the second conductivity type, a first metal bus located above the first highly alloyed region of the second conductivity type bridges and forming an ohmic contact with it, a second metal bus located above the second highly alloyed region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограничение времени переключения элемента временем пролета электронами пролетных расстояний между первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости, отсутствие функциональной интеграции.The reasons hindering the achievement of the technical result are the limitation of the time the element is switched over by the flight time by the electrons of the flight distances between the first and second highly alloyed regions of the second type of conductivity, the lack of functional integration.
Аналогом заявляемого изобретения является элемент интегрального коммутатора - НЕМТ [Пат. US 5419809 А, Соединенные Штаты Америки. Tetsuji Nagayama, Toshiharu Yanagida. «Dry etching method», 1995, fig. 5], содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина имеют прямоугольную форму.An analogue of the claimed invention is an element of an integrated switch - NEMT [Pat. US 5419809 A, United States of America. Tetsuji Nagayama, Toshiharu Yanagida. Dry etching method, 1995, fig. 5], which contains a semi-insulating GaAs substrate, a region of intrinsic GaAs located above it, a wide-gap region of the AlGaAs intrinsic spacer located above it, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second type of conductivity located above it, located above it and forming a control metal Schottky transition a bus located in the structure layers of the first and second high-alloyed regions of the second type of conductivity, the first metal bus located above the first highly alloyed region a second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, a second metal bus located above the second highly doped region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, the GaAs region of intrinsic conductivity, the wide-band region of the AlGaAs spacer of intrinsic conductivity located above it, located above it The wide-gap AlGaAs barrier region of the second type of conductivity, located above it and forming the control Schottky transition with it, has a rectangular shape.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются полуизолирующая GaAs-подложка, расположенная над ней область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина, расположенные в слоях структуры первая и вторая высоколегированные области второго типа проводимости, первая металлическая шина, расположенная над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, вторая металлическая шина, расположенная над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention are a semi-insulating GaAs substrate, a GaAs region of intrinsic conductivity located above it, a wide-gap region of an AlGaAs intrinsic conductivity spacer located above it, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type located above it and the control metal bus forming the Schottky transition with it, the first and second high-alloyed regions of the second type of conductivity located in the layers of the structure ty, the first metal bus located above the first highly alloyed region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, the second metal bus located above the second highly alloyed region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограничение времени переключения элемента временем пролета электронами пролетных расстояний между первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости, отсутствие функциональной интеграции.The reasons hindering the achievement of the technical result are the limitation of the time the element is switched over by the flight time by the electrons of the flight distances between the first and second highly alloyed regions of the second type of conductivity, and the lack of functional integration.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является элемент интегрального коммутатора - НЕМТ [Пат. US 5406099 А, Соединенные Штаты Америки. Shigeru Hiramatsu. «High electron mobility transistor», 1995, fig. 1], содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина имеют прямоугольную форму.The closest in technical essence to the claimed invention is an element of an integrated switch - NEMT [Pat. US 5406099 A, United States of America. Shigeru Hiramatsu. "High electron mobility transistor", 1995, fig. 1], comprising a semi-insulating GaAs substrate, a region of intrinsic conductivity GaAs located above it, a wide-gap region of an AlGaAs intrinsic conductivity spacer located above it, a wide-gap AlGaAs barrier region of a second type of conductivity located above it, a GaAs region of a second conductivity type located above it and the control metal bus forming the Schottky transition with it, the first and second high-alloyed regions of the second type of conductivity located in the layers of the structure, the first metal a bus located above the first highly alloyed region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, a second metal bus located above the second highly alloyed region of the second type of conductivity and forming an ohmic contact with it, and the GaAs region of intrinsic conductivity, the wide-gap AlGaAs region located above it intrinsic conductivity spacers, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type located above it, a second-type GaAs region located above it ty, located above it and forming with it a transition metal Schottky control bus have a rectangular shape.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются полуизолирующая GaAs-подложка, расположенная над ней область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости, расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенная над ней и образующая с ней переход Шоттки управляющая металлическая шина, расположенные в слоях структуры первая и вторая высоколегированные области второго типа проводимости, первая металлическая шина, расположенная над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, вторая металлическая шина, расположенная над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт.Signs of the prototype, which coincide with the essential features of the claimed invention, are a semi-insulating GaAs substrate, a GaAs region of intrinsic conductivity located above it, a wide-gap region of an AlGaAs spacer of intrinsic conductivity located above it, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type located above it, an area located above it GaAs of the second type of conductivity located above it and forming with it a Schottky transition control metal bus located in the layers of the first structure I and the second highly alloyed region of the second conductivity type, the first metal bus located above the first highly alloyed region of the second conductivity type and forming an ohmic contact with it, the second metal bus located above the second highly alloyed region of the second conductivity type and forming an ohmic contact with it.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограничение времени переключения элемента временем пролета электронами пролетных расстояний между первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости, отсутствие функциональной интеграции.The reasons hindering the achievement of the technical result are the limitation of the time the element is switched over by the flight time by the electrons of the flight distances between the first and second highly alloyed regions of the second type of conductivity, the lack of functional integration.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение быстродействия и расширение функциональных возможностей четырехконтактного элемента интегрального коммутатора.The task of the invention is to increase the speed and expand the functionality of the four-pin element of the integrated switch.
Для достижения необходимого технического результата в четырехконтактный элемент интегрального коммутатора, содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, расположенные в слоях структуры первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую металлическую шину, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости и образующую с ней омический контакт, введены расположенные над областью GaAs второго типа проводимости и образующие с ней переходы Шоттки первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины, расположенные в слоях структуры третья и четвертая высоколегированные области второго типа проводимости, третья металлическая шина, расположенная над третьей высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, четвертая металлическая шина, расположенная над четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости и образующая с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости и расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости имеют форму восьмиугольника, а управляющая металлическая шина, а также первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°.To achieve the required technical result, a four-pin integral switch element containing a semi-insulating GaAs substrate, a GaAs region of intrinsic conductivity located above it, a wide-gap region of the AlGaAs intrinsic spacer located above it, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second type of conductivity located above it, located above it GaAs region of the second type of conductivity located above it and forming with it a Schottky transition control metal bus, located in the structure layers, the first and second highly alloyed regions of the second conductivity type, the first metal bus located above the first highly alloyed region of the second conductivity type and forming an ohmic contact with it, the second metal bus located above the second highly alloyed region of the second conductivity type and forming an ohmic contact with it, the first, second, and third additional metallic controls located above the GaAs region of the second type of conductivity and forming the Schottky transitions with it some tires, located in the layers of the structure, the third and fourth highly alloyed regions of the second conductivity type, the third metal bus located above the third highly alloyed region of the second conductivity type and forming an ohmic contact with it, the fourth metal bus, located above the fourth highly alloyed region of the second conductivity type and forming ohmic contact, and the GaAs region of intrinsic conductivity, the wide-gap region of the intrinsic conductivity AlGaAs spacer located above it The wide-gap AlGaAs barrier region of the second type of conductivity located above it and the GaAs region of the second type of conductivity located above it have an octagon shape, and the control metal bus, as well as the first, second, and third additional control metal buses are in the form of a broken line consisting of three segments, with mutual arrangement of adjacent segments at an angle of 135 °.
Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видим, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки. Получен положительный эффект, заключающийся в увеличении быстродействия и расширении функциональных возможностей элемента интегрального коммутатора.Comparing the proposed device with the prototype, we see that it contains new features, that is, meets the criterion of novelty. Carrying out a comparison with analogues, we conclude that the proposed device meets the criterion of "significant differences", since no new features are shown in the analogues. A positive effect was obtained, which consists in increasing speed and expanding the functionality of an integral switch element.
На фиг. 1 приведена топология предлагаемого четырехконтактного элемента интегрального коммутатора. На фиг. 2 приведено диагональное сечение предлагаемого четырехконтактного элемента интегрального коммутатора.In FIG. 1 shows the topology of the proposed four-pin element of the integrated switch. In FIG. 2 shows the diagonal section of the proposed four-pin element of the integrated switch.
Четырехконтактный элемент интегрального коммутатора содержит полуизолирующую GaAs-подложку 1, расположенную над ней область GaAs собственной проводимости 2, расположенную над ней широкозонную область AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенную над ней широкозонную барьерную область AlGaAs второго типа проводимости 4, расположенную над ней область GaAs второго типа проводимости 5, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину 6, расположенные в слоях структуры первую высоколегированную область второго типа проводимости 7 и вторую высоколегированную область второго типа проводимости 8, первую металлическую шину 9, расположенную над первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и образующую с ней омический контакт, вторую металлическую шину 10, расположенную над второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 и образующую с ней омический контакт, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки первая дополнительная управляющая металлическая шина 11, вторая дополнительная управляющая металлическая шина 12, третья дополнительная управляющая металлическая шина 13, расположенные в слоях структуры третья высоколегированная область второго типа проводимости 14, четвертая высоколегированная область второго типа проводимости 15, третья металлическая шина 16, расположенная над третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 и образующая с ней омический контакт, четвертая металлическая шина 17, расположенная над четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 и образующая с ней омический контакт, причем область GaAs собственной проводимости 2, расположенная над ней широкозонная область AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенная над ней широкозонная барьерная область AlGaAs второго типа проводимости 4 и расположенная над ней область GaAs второго типа проводимости 5 имеют форму восьмиугольника (выделена на Фиг. 1 пунктирной линией), а управляющая металлическая шина 6, а также первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины 11, 12 и 13 имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°.The four-pin integral switch element contains a semi-insulating GaAs substrate 1, a region of GaAs intrinsic conductivity 2 located above it, a wide-band region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located above it, a wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4 located above it, a GaAs region of the second second conductivity type 5, located above it and forming a Schottky transition with it a control metal bus 6, the first highly alloyed region located in the layers of the structure l of the second conductivity type 7 and the second highly alloyed region of the second conductivity type 8, the first metal bus 9 located above the first highly alloyed region of the second conductivity type 7 and forming an ohmic contact with it, the second metal bus 10 located above the second highly alloyed region of the second conductivity type 8 and forming an ohmic contact with it, located above the GaAs region of the second type of conductivity 5 and forming the Schottky transitions with it, the first additional control metal bus 11, An additional additional control metal bus 12, a third additional control metal bus 13, located in the structure layers, a third highly alloyed region of the second conductivity type 14, a fourth highly alloyed region of the second conductivity type 15, and a third metal bus 16 located above the third highly alloyed region of the second conductivity type 14 and forming ohmic contact with it, the fourth metal bus 17 located above the fourth highly alloyed region of the second type of conductivity 15 and forming an ohmic contact with it, and the GaAs region of intrinsic conductivity 2, the wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located above it, the wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4 located above it, and the GaAs region of the second conductivity type 5 located above it octagon (highlighted in FIG. 1 with a dashed line), and the control metal bus 6, as well as the first, second and third additional control metal tires 11, 12 and 13 are in the form of a broken line, consisting of three segments, with the relative position of adjacent segments at an angle of 135 °.
Работает устройство следующим образом. При действующих нулевых напряжениях на управляющей металлической шине 6, первой дополнительной управляющей шине 11, второй дополнительной управляющей шине 12 и третьей дополнительной управляющей шине 13, расположенных над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующих с ней переходы Шоттки, плотность двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, распределена равномерно по площади области GaAs собственной проводимости 2, в результате чего проводимость двумерного электронного газа между расположенными в слоях структуры первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7, второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8, третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 высокая, и расположенные над первой, второй, третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14, 15 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9, вторая металлическая шина 10, третья металлическая шина 16 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединены посредством высокой плотности двумерного электронного газа в области GaAs собственной проводимости 2.The device operates as follows. At current zero voltages on the control metal bus 6, the first additional control bus 11, the second additional control bus 12 and the third additional control bus 13 located above the GaAs region of the second conductivity type 5 and forming Schottky transitions with it, the density of the two-dimensional electron gas located above a semi-insulating GaAs substrate 1 of the GaAs region of intrinsic conductivity 2 in the vicinity of the heterointerface with the wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located under the wide the AlGaAs ozone barrier region of the second conductivity type 4 is distributed uniformly over the area of the intrinsic conductivity GaAs region 2, as a result of which the two-dimensional electron gas conductivity is located between the first highly doped region of the second conductivity type 7, the second highly doped region of the second conductivity type 8, and the third highly doped region the second type of conductivity 14 and the fourth highly alloyed region of the second type of conductivity 15 is high, and located above the first, second, the third and fourth high-alloyed regions of the second conductivity type 7, 8, 14, 15 and the first metal bus 9 forming the ohmic contacts with them, the second metal bus 10, the third metal bus 16 and the fourth metal bus 17 are interconnected by a high density two-dimensional electron gas in the region GaAs intrinsic conductivity 2.
При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на управляющую металлическую шину 6 и первую дополнительную управляющую шину 11 и нулевого напряжения на вторую дополнительную управляющую шину 12 и третью дополнительную управляющую шину 13, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под управляющей металлической шиной 6 и первой дополнительной управляющей шиной 11, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под второй дополнительной управляющей шиной 12 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры первой высоколегированной области второго типа проводимости 7 и второй высоколегированной области второго типа проводимости 8 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 становится высокой. При этом расположенные над первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9 и вторая металлическая шина 10 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 14, 15 третья металлическая шина 16 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.When applying a negative voltage exceeding the modulus of the cutoff voltage to the control metal bus 6 and the first additional control bus 11 and zero voltage to the second additional control bus 12 and the third additional control bus 13 located above the GaAs region of the second conductivity type 5 and forming with it Schottky transitions, there is a relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas in the GaAs region of intrinsic conductivity 2 located above the semi-insulating GaAs substrate 1 in the vicinity heterointerfaces with a wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located under the wide-gap barrier region of AlGaAs of the second conductivity type 4, from regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2 located under the control metal bus 6 and the first additional control bus 11, to the regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2, located under the second additional control bus 12 and the third additional control bus 13, with the result that the conductivity of the two-dimensional electron gas in the vicinity minute structures arranged in layers the first region of the second high-conductivity-type high-7 and the second region of the second conductivity type 8 becomes low, and the conductivity of the two-dimensional electron gas between a high-third region of second conductivity type high-14 and the fourth region of the second conductivity type 15 becomes high. In this case, the
При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на первую дополнительную управляющую шину 11 и вторую дополнительную управляющую шину 12 и нулевого напряжения на управляющую металлическую шину 6 и третью дополнительную управляющую шину 13, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под первой дополнительной управляющей шиной 11 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под управляющей металлической шиной 6 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры второй высоколегированной области второго типа проводимости 8 и третьей высоколегированной области второго типа проводимости 14 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 становится высокой. При этом расположенные над второй и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 14 и образующие с ними омические контакты вторая металлическая шина 10 и третья металлическая шина 16 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над первой и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 15 первая металлическая шина 9 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.When applying a negative voltage exceeding the modulus of the cutoff voltage to the first additional control bus 11 and the second additional control bus 12 and zero voltage to the control metal bus 6 and the third additional control bus 13 located above the GaAs region of the second conductivity type 5 and forming with it Schottky transitions, there is a relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas in the GaAs region of intrinsic conductivity 2 located above the semi-insulating GaAs substrate 1 in the vicinity these heterointerfaces with the wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located under the wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4, from the regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2 located under the first additional control bus 11 and the second additional control bus 12, to the regions of the GaAs intrinsic bus conductivity 2 located under the control metal bus 6 and the third additional control bus 13, with the result that the conductivity of the two-dimensional electron gas in the vicinity five layers arranged in the structure of the second region of the second high-conductivity type, and third high-8 region of the second conductivity type 14 becomes low, and the conductivity of the two-dimensional electron gas between a first high-conductivity type second area 7 and a fourth high-conductivity type second region 15 becomes high. In this case, the
При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на вторую дополнительную управляющую шину 12 и третью дополнительную управляющую шину 13 и нулевого напряжения на управляющую металлическую шину 6 и первую дополнительную управляющую шину 11, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под второй дополнительной управляющей шиной 12 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под управляющей металлической шиной 6 и первой дополнительной управляющей шиной 11, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры третьей высоколегированной области второго типа проводимости 14 и четвертой высоколегированной области второго типа проводимости 15 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 становится высокой. При этом расположенные над третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 14, 15 и образующие с ними омические контакты третья металлическая шина 16 и четвертая металлическая шина 17 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над первой и второй высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 15 первая металлическая шина 9 и вторая металлическая шина 10 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.When applying a negative voltage exceeding the modulus of the cutoff voltage to the second additional control bus 12 and the third additional control bus 13 and zero voltage to the control metal bus 6 and the first additional control bus 11 located above the GaAs region of the second type of conductivity 5 and forming with it Schottky transitions, there is a relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas in the GaAs region of intrinsic conductivity 2 located above the semi-insulating GaAs substrate 1 in the vicinity heterointerfaces with the wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located under the wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4, from the regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2 located under the second additional control bus 12 and the third additional control bus 13, to the regions of the GaAs intrinsic bus conductivity 2 located under the control metal bus 6 and the first additional control bus 11, with the result that the conductivity of the two-dimensional electron gas in the vicinity minute structures arranged in layers the third region of the second high-conductivity-type high-14 and the fourth region of the second conductivity type 15 becomes low, and the conductivity of the two-dimensional electron gas between a first high-conductivity type second area 7 and a second high-conductivity type second region 8 becomes high. At the same time, the
При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на управляющую металлическую шину 6 и третью дополнительную управляющую шину 13 и нулевого напряжения на первую дополнительную управляющую шину 11 и вторую дополнительную управляющую шину 12, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под управляющей металлической шиной 6 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под первой дополнительной управляющей шиной 11 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры первой высоколегированной области второго типа проводимости 7 и четвертой высоколегированной области второго типа проводимости 15 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 и третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 становится высокой. При этом расположенные над первой и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 15 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9 и четвертая металлическая шина 17 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над второй и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 14 вторая металлическая шина 10 и третья металлическая шина 16 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.When applying a negative voltage exceeding the modulus of the cutoff voltage to the control metal bus 6 and the third additional control bus 13 and zero voltage to the first additional control bus 11 and the second additional control bus 12 located above the GaAs region of the second conductivity type 5 and forming with it Schottky transitions, there is a relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas in the GaAs region of intrinsic conductivity 2 located above the semi-insulating GaAs substrate 1 in the vicinity heterointerfaces with the wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located under the wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4, from the regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2 located under the control metal bus 6 and the third additional control bus 13, to the regions of the intrinsic GaAs region 2 located under the first additional control bus 11 and the second additional control bus 12, as a result of which the conductivity of the two-dimensional electron gas in the vicinity minute structures arranged in layers the first region of the second high-conductivity-type high-7 and the fourth region of the second conductivity type 15 becomes low, and the conductivity of the two-dimensional electron gas between the second high-conductivity type second region 8 and a third high-conductivity type second region 14 becomes high. In this case, the
При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на управляющую металлическую шину 6 и вторую дополнительную управляющую шину 12 и нулевого напряжения на первую дополнительную управляющую шину 11 и третью дополнительную управляющую шину 13, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под управляющей металлической шиной 6 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под первой дополнительной управляющей шиной 11 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры первой высоколегированной области второго типа проводимости 7 и третьей высоколегированной области второго типа проводимости 14 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между второй высоколегированной областью второго типа проводимости 8 и четвертой высоколегированной областью второго типа проводимости 15 становится высокой. При этом расположенные над первой и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 14 и образующие с ними омические контакты первая металлическая шина 9 и третья металлическая шина 16 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над второй и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 15 вторая металлическая шина 10 и четвертая металлическая шина 17 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.When applying a negative voltage exceeding the modulus of the cutoff voltage to the control metal bus 6 and the second additional control bus 12 and zero voltage to the first additional control bus 11 and the third additional control bus 13 located above the GaAs region of the second conductivity type 5 and forming with it Schottky transitions, there is a relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas in the GaAs region of intrinsic conductivity 2 located above the semi-insulating GaAs substrate 1 in the vicinity heterointerfaces with a wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located below the wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4, from regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2 located under the control metal bus 6 and the second additional control bus 12, to the regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2, located under the first additional control bus 11 and the third additional control bus 13, with the result that the conductivity of the two-dimensional electron gas in the vicinity minute structures arranged in layers the first region of the second high-conductivity-type high-7 and the third region of the second conductivity type 14 becomes low, and the conductivity of the two-dimensional electron gas between the second high-conductivity type second region 8 and a fourth high-conductivity type second region 15 becomes high. In this case, the
При подаче отрицательного напряжения, превышающего по модулю напряжение отсечки, на первую дополнительную управляющую шину 11 и третью дополнительную управляющую шину 13 и нулевого напряжения на управляющую металлическую шину 6 и вторую дополнительную управляющую шину 12, расположенные над областью GaAs второго типа проводимости 5 и образующие с ней переходы Шоттки, происходит передислокация максимума плотности двумерного электронного газа в расположенной над полуизолирующей GaAs-подложкой 1 области GaAs собственной проводимости 2 в окрестности гетерограницы с широкозонной областью AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной под широкозонной барьерной областью AlGaAs второго типа проводимости 4, из участков области GaAs собственной проводимости 2, расположенных под первой дополнительной управляющей шиной 11 и третьей дополнительной управляющей шиной 13, в участки области GaAs собственной проводимости 2, расположенные под управляющей металлической шиной 6 и второй дополнительной управляющей шиной 12, в результате чего проводимость двумерного электронного газа в окрестности расположенных в слоях структуры второй высоколегированной области второго типа проводимости 8 и четвертой высоколегированной области второго типа проводимости 15 становится низкой, а проводимость двумерного электронного газа между первой высоколегированной областью второго типа проводимости 7 и третьей высоколегированной областью второго типа проводимости 14 становится высокой. При этом расположенные над второй и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 8, 15 и образующие с ними омические контакты вторая металлическая шина 10 и четвертая металлическая шина 17 переходят в высокоимпедансное состояние, а расположенные над первой и третьей высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 14 первая металлическая шина 9 и третья металлическая шина 16 взаимно соединяются посредством высокой плотности двумерного электронного газа в соответствующих участках области GaAs собственной проводимости 2.When applying a negative voltage exceeding the modulus of the cutoff voltage to the first additional control bus 11 and the third additional control bus 13 and zero voltage to the control metal bus 6 and the second additional control bus 12 located above the GaAs region of the second conductivity type 5 and forming with it Schottky transitions, there is a relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas in the GaAs region of intrinsic conductivity 2 located above the semi-insulating GaAs substrate 1 in the vicinity heterointerfaces with the wide-gap region of the AlGaAs intrinsic conductivity spacer 3 located under the wide-gap AlGaAs barrier region of the second conductivity type 4, from the regions of the GaAs intrinsic conductivity region 2 located under the first additional control bus 11 and the third additional control bus 13, to the regions of the GaAs intrinsic bus conductivity 2 located under the control metal bus 6 and the second additional control bus 12, with the result that the conductivity of the two-dimensional electron gas in the vicinity five layers arranged in the structure of the second region of the second high-conductivity-type high-8 and the fourth region of the second conductivity type 15 becomes low, and the conductivity of the two-dimensional electron gas between a first high-conductivity type second area 7 and a third high-conductivity type second region 14 becomes high. At the same time, the
Таким образом осуществляются все возможные варианты попарной коммутации металлических шин 9, 10, 16 и 17, а предлагаемое устройство представляет собой четырехконтактный элемент интегрального коммутатора с расширенными по сравнению с аналогами функциональными возможностями.Thus, all possible variants of pairwise switching of
Восьмиугольная форма области GaAs собственной проводимости 2, расположенной над ней широкозонной области AlGaAs-спейсера собственной проводимости 3, расположенной над ней широкозонной барьерной области AlGaAs второго типа проводимости 4 и расположенной над ней области GaAs второго типа проводимости 5 обеспечивает увеличение площади и плоскую форму поверхности соприкосновения перечисленных областей 2, 3, 4 и 5 с первой, второй, третьей и четвертой высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14 и 15, что обеспечивает уменьшение максимальных значений плотности тока, наиболее равномерное ее распределение в полупроводниковых областях элемента интегрального коммутатора, уменьшение тепловыделения.The octagonal shape of the GaAs region of
Форма ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°, для управляющей металлической шины 6, а также первой, второй и третьей дополнительных управляющих металлических шин 11, 12 и 13, обеспечивает минимизацию расстояний между высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14 и 15 и высокое отношение проводимостей двумерного электронного газа в «открытом» и «закрытом» (высокоимпедансном) состояниях между парами высоколегированных областей второго типа проводимости 7, 8, 14 и 15.The shape of the broken line, consisting of three segments, with the relative position of adjacent segments at an angle of 135 °, for the
При всех рассмотренных выше комбинациях управляющих напряжений управляемая передислокация максимума плотности двумерного электронного газа происходит при практически неизменном суммарном числе электронов в области GaAs собственной проводимости 2. В результате время переключения предложенного четырехконтактного элемента интегрального коммутатора определяется временем передислокации (перераспределения) максимума плотности двумерного электронного газа в пределах области GaAs собственной проводимости 2 и не ограничено временем пролета электронами расстояний между высоколегированными областями второго типа проводимости 7, 8, 14, 15.For all the combinations of control voltages considered above, the controlled relocation of the maximum density of a two-dimensional electron gas occurs at a practically constant total number of electrons in the GaAs region of
Положительный эффект, заключающийся в увеличении быстродействия и расширении функциональных возможностей элемента интегрального коммутатора, получен за счет введения перечисленных выше новых признаков, не определяется конкретной последовательностью слоев полупроводника и будет получен для любой из НЕМТ-структур, используемых в качестве элементов интегральных коммутаторов.The positive effect of increasing the speed and expanding the functionality of the integral switch element is obtained by introducing the above new features, it is not determined by the specific sequence of semiconductor layers, and will be obtained for any of the HEMT structures used as elements of integrated switches.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015119318/28A RU2597677C1 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Four-contact element of integrated switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015119318/28A RU2597677C1 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Four-contact element of integrated switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2597677C1 true RU2597677C1 (en) | 2016-09-20 |
Family
ID=56937808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015119318/28A RU2597677C1 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Four-contact element of integrated switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2597677C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680730C1 (en) * | 2017-10-17 | 2019-02-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Active element of integrating switching center |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406099A (en) * | 1992-02-25 | 1995-04-11 | Sony Corporation | High electron mobility transistor |
| US5419809A (en) * | 1993-02-01 | 1995-05-30 | Sony Corporation | Dry etching method |
| RU2257642C1 (en) * | 2004-07-13 | 2005-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) | Integrated-circuit field-effect transistor using dimensional energy quantization |
| RU2304825C1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) | Bidirectional four-contact integration commutator based on complementary quantum zones |
-
2015
- 2015-05-21 RU RU2015119318/28A patent/RU2597677C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406099A (en) * | 1992-02-25 | 1995-04-11 | Sony Corporation | High electron mobility transistor |
| US5419809A (en) * | 1993-02-01 | 1995-05-30 | Sony Corporation | Dry etching method |
| RU2257642C1 (en) * | 2004-07-13 | 2005-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) | Integrated-circuit field-effect transistor using dimensional energy quantization |
| RU2304825C1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) | Bidirectional four-contact integration commutator based on complementary quantum zones |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680730C1 (en) * | 2017-10-17 | 2019-02-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Active element of integrating switching center |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9214526B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP5878990B2 (en) | Semiconductor structure with active drift zone | |
| JP6373509B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP6671371B2 (en) | Tunnel field effect transistor and method of manufacturing the same | |
| US11227946B2 (en) | Trench MOSFET contacts | |
| US10002956B1 (en) | High electron mobility transistor | |
| JP2010219117A (en) | Semiconductor device | |
| US9698228B2 (en) | Transistor device with field-electrode | |
| US9397168B2 (en) | Method to define the active region of a transistor employing a group III-V semiconductor material | |
| JP2023166570A (en) | transistor cell | |
| WO2019186126A1 (en) | Power semiconductor device with a double gate structure | |
| US20160155831A1 (en) | Mos-bipolar device | |
| RU2597677C1 (en) | Four-contact element of integrated switch | |
| JP2023162328A (en) | Vertical field effect transistor and method for its formation | |
| US11972985B2 (en) | Complementary switch element | |
| US11069798B2 (en) | Ballistic transport device and corresponding component | |
| US20150364585A1 (en) | Power semiconductor device | |
| RU2680730C1 (en) | Active element of integrating switching center | |
| JP7397978B2 (en) | Vertical field effect transistor and its formation method | |
| US11257915B2 (en) | Semiconductor element having an enhancement-type transistor structure | |
| JP6133221B2 (en) | Single charge transfer device | |
| US11824111B2 (en) | Semiconductor device | |
| US20160307891A1 (en) | Semiconductor Device Comprising a Transistor Including a Body Contact Portion and Method for Manufacturing the Semiconductor Device | |
| US8872282B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2023513928A (en) | Vertical field effect transistor and method of forming same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180522 |