具有不同Γ-閘極偏移結構金屬-氧化物-半導體砷化鋁鎵/砷化銦鎵擬晶式高電子遷移率電晶體之研製

Abstract

本專題係利用臭氧水處理砷化鋁鎵/砷化銦鎵異質結構形成金屬-氧化物-半 導體閘極結構之場效電晶體，並研製一應用Γ-閘極製程技術於砷化鋁鎵/砷化銦 鎵異質結構場效電晶體，以同時獲致有效縮短閘極長度、表面鈍化處理與形成一 場極板結構之優異特性。在閘極長度為1.2 μm 砷化鋁鎵蕭特基接觸層上沉積 100Å的氧化層，並形成一Γ-閘極結構樣本B(樣本C)有效縮短閘極長度為 0.8 (0.6) μm 及一長度為0.4 (0.6) μm 之場極板結構之探討。 使用傳統(樣本A)與不同Γ-閘極尺寸之砷化鋁鎵/砷化銦鎵異質結構場效電晶 體(樣本B/樣本C)之直流和微波特性分別為：最大飽和電流密度IDSS, max (331 mA/mm、339 mA/mm及350 mA/mm)，最大轉導值gm,max (115 mS/mm、129mS/mm 及137 mS/mm)，電流增益截止頻率fT (10.9 GHz、13.3 GHz及14.4 GHz)、最大震 盪頻率fmax (19.3 GHz、26.8 GHz及35.3 GHz)，最小雜訊NFmin 在2.4GHz/ 5.8 GHz 分別為 (1.5/ 3.1 dB、1.1/ 2.4 dB及0.9/ 2.1 dB)，附加功率效率P.A.E.在2.4 GHz/ 5.8 GHz分別為 (24.2/ 16.2 %、31.7/ 26.5 %及35/ 28 %)。 實驗結果顯示，使用Γ-閘極結構之砷化鋁鎵/砷化銦鎵異質結構場效體可有效改善電流密度及輸出功率等特性。

In this work, we have an effective method of the ozone water treatment and shrinking gate length by gamma gate metal. Depositing gate metal across a step undercut between the AlGaAs and the oxide to obtain a reduced gate length of 0.8 (0.6) μm with an additional 0.4 (0.6) μm field plate from a 1.2 μm gate window for the Sample B (Sample C). Experiment results indicate the following devices DC and microwave characteristics: the maximum saturation drain current density IDSS, max (331, 339 and 350 mA/mm), the maximum extrinsic transconductance gm,max (115, 129 and 137 mS/mm), the unity current gain cut-off frequency fT (10.9 GHz,13.3 GHz and 14.4 GHz), the maximum oscillation frequency fmax (19.3 GHz, 26.8 GHz and 35.3 GHz), the minimum noise figure NFmin at 2.4/5.8 GHz (1.5/ 3.1 dB, 1.1/ 2.4 dB and 0.9/ 2.1 dB) and the power-added-efficiency P.A.E. at 2.4/5.8 GHz (24.2/ 16.2 %, 31.7/ 26.5 % and 35/ 28 %).