Т. В. Свистова основы микроэлектроники учебное пособие

зистора с высокой подвижностью электронов. Действие 
слоя InGаАs объясняется тем, что этот материал имеет мень-
шую по сравнению с арсенидом галлия ширину запрещенной 
зоны. Именно это дает возможность успешно использовать в 
паре с ним AlGаAs с низким содержанием алюминия (х = 
0,15). 

---

124
Отметим некоторые особенности изготовления полевых 
транзисторов СВЧ-диапазона. В технологическом процессе 
используется молекулярно-лучевая эпитаксия. В качестве под-
ложек применяются пластины арсенида галлия. Вольфрамовые 
электроды затворов изготавливаются с помощью электронно-
лучевой литографии и реактивного ионного травления. Воз-
можно получение электродов шириной менее 0,25 мкм и высо-
той более 1 мкм. Активные области стоков легируются крем-
нием с помощью ионной имплантации. Совмещение элементов 
прибора с двух сторон подложки (затвор и исток) проводит в 
инфракрасном свете. Возможны два варианта транзистора этой 
конструкции: на однородной активной области канала и с ге-
теропереходом и слоем двумерного электронного газа (по типу 
НЕМТ). 
Особо следует отметить двухзатворный вариант полевых 
транзисторов. Эта конструкция особенно удобна для исполь-
зования в схемах автоматической регулировки усиления или в 
каскадах с управляемым усилением, как это требуется, напри-
мер, в модулях активной фазированной антенной решетки. 
5.3. Монолитные арсенид-галлиевые ИС 
Монолитные арсенид-галлиевые интегральные схемы 
(МИС) перекрывают диапазон частот от 1 до 100 ГГц. Это по-
зволяет их широко использовать в радиолокационных станци-
ях, спутниковых системах навигации, средствах связи и т. п. 
Рост спроса на GаAs МИС стимулируется стремительно 
развивающимся рынком беспроводных систем связи. 
В арсенид галлиевых интегральных схемах в основном 
используются следующие транзисторные структуры: 
- полевой транзистор с барьером Шоттки (МЕSFЕТ); 
- транзисторы на горячих электронах (НЕМТ); 
- биполярные гетеротранзисторы (НВТ). 
На рис. 5.5 приведена частотная зависимость выходной 
мощности различных типов арсенид-галлиевых транзисторов. 

---

125
Выбор типа транзисторов для арсенид-галлиевых ИС за-
висит от фундаментальных механизмов работы, от степени со-
вершенства технологии. Основным активным элементом со-
временных GаAs ИС являются МЕSFЕТ-структуры. Однако 
высокочастотные характеристики этого типа транзисторов ог-
раничены подвижностью электронов и временем пролета ка-
нала. Уменьшая длину затвора можно увеличить быстродейст-
вие МЕSFЕТ - транзисторов, что, однако, не очень эффектив-
но. Cоздаются сложные структуры, в которых стараются уве-
личить подвижность электронов. Например, в НЕМТ-
структуре создаются гетеропереходы с квантовыми колодца-
ми, в которых формируется двумерный электронный газ, в ко-
тором существенно увеличивается подвижность электронов. 
Рис. 5.5. Частотная зависимость выходной мощности 
различных типов арсенид-галлиевых транзисторов: 
1 - GаAs МЕSFЕТ; 2 - AlGаAs/GаАs НВТ; 3 - GаАs НЕМТ 
Транзисторные структуры типа НВТ по конструкции во 
многом похожи на кремниевые биполярные транзисторы, а по 
принципу действия аналогичны транзисторам на горячих элек-
тронах. Активной областью НВТ транзисторных структур 
служит гетеропереход типов GаAs - GаAlAs и GаAs - InGаАs. 
В этой области носители движутся в нелегированном канале 

---

126
без рассеяния на примесных ионах. Это приводит к увеличе-
нию быстродействия. 
Успехи в области разработки конструкции и создания 
технологии арсенид-галлиевых транзисторных структур по-
зволяет надеяться на расширение их потребности в ВЧ-схемах, 
малошумящих усилителях и усилителях мощности. 
Если первые промышленные арсенид-галлиевые инте-
гральные схемы предназначались только для военных систем 
связи, то в настоящее время ожидается их широкое примене-
ние в системах гражданской коммуникации следующего поко-
ления. 

---

127