旁栅效应对GaAsMESFET数字IC设计的影响.pdfVIP

第 26 卷 　第 4 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 4 2005 年 4 月 　　 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S 　　Ap r . ,2005 旁栅效应对 GaAs MESFET 数字 IC 设计的影响 1 ,2 1 2 2 2 张有涛 　夏冠群 　李拂晓 　高建峰 　杨乃彬 ( 1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 , 上海 　200050) (2 南京电子器件研究所 , 南京 　2 100 16) 摘要 : 研究了不同旁栅电极结构 、不同旁栅电极取向对旁栅阈值特性的影响 ,并研究了旁栅阈值的光敏特性. 结果 表明:半绝缘衬底中的电子和空穴陷阱是旁栅效应及其光敏特性的主要原因 , Ti/ Au/ Ti 布线金属做旁栅电极具有 最好的旁栅阈值特性 ,Au/ Ge/ Ni/ Au 欧姆接触和 Ti/ Pt/ Au/ Ti 栅金属的旁栅阈值特性相似 ,三者都有明显的光敏 特性. 上述结果为 GaA s M ESF E T 数字集成电路版图设计规则的制定提供了可靠依据. 关键词 : 旁栅效应 ; GaA s M ESF E T ; 阈值电压 ; 缺陷陷阱; 集成度 EEACC : 2520D ; 2560 S ; 2570A 中图分类号 : TN 3042 + 3 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 04082 105 1 　引言 2 　实验设计 GaA s 器件相对 Si 器件有着先天的速度优势 , 对于一个功能较复杂的数字电路 ,器件附近可 因此 ,广泛应用于超高速集成电路中. 而随着电路规 ( 能成为旁栅电极的情形有 :金属布线 如一次布线 、 模的不断提高 ,芯片上器件的密度也越来越高 ,器件 ) ( ) ( 二次布线 、无源器件 如电感 、电阻 、有源器件 如 之间的相互影响将会随之加剧. 对于通常采用的在 M ESF E T) 等. 结合上述具体情况 ,本文设计了三套 GaA s 半绝缘衬底上制作的 M ESF E T 器件 , 当对器 旁栅电极分布 ,分别研究电路中可能出现的情况 ,其 件附近的电极施加一定的负偏压时 ,器件的源漏电 几何分布均如图 1 所示. A 套结构的旁栅为 SD 欧 流会呈现下降的现象 ,即为旁栅效应. 对应于使源漏 姆接触电极 ,其下方是 n + 注入区;B 套结构的旁栅 电流陡然下降的负旁栅压通常称之为旁栅阈值 电 为布线金属 ,其下方是半绝缘衬底 ;C 套结构为器件 压[ 1 ] . 旁栅效应作为有害的寄生效应 ,与 GaA s 衬底 栅金属 ,其下方是 n - 有源区. 每套测试结构均含有 材料特性 、器件工艺及版图结构都有着直接的联系 , μ 5 个旁栅 电极 ,其中 S G1 距离器件 G 电极 40 m , 现已成为限制 GaA s M ESF E T 高密度集成的重要 因素之一[2 ] . 对此国内外开展了各方面的