Study on the fabrication and the characterization of 100 nm T-gate InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMTs

100 nm T-gate의 InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT 소자 제작 및 특성에 관한 연구

  • 김형상 (동국대학교 물리학과) ;
  • 신동훈 (동국대학교 밀리미터파 신기술 연구센터) ;
  • 김순구 (동국대학교 밀리미터파 신기술 연구센터) ;
  • 김형배 (동국대학교 물리학과) ;
  • 임현식 (동국대학교 반도체과학과) ;
  • 김현정 (동국대학교 반도체과학과)
  • Published : 2006.11.30

Abstract

We present the DC and RF characteristics of 100 nm gate length InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic high electron mobility transistors (MHEMTs). We fabricated the T-gate with 100 nm foot print by using a positive resist ZEP520/P (MMA-MAA)/PMMA trilayer by double exposure method. The fabricated 100 nm MHEMT with a $70\;{\mu}m$ unit gate width and two fingers were characterized through do and rf measurements. The maximum drain current density of 465 mA/mm and extrinsic transconductance $(g_m)$ of 844 mS/mm were obtained with our devices. From rf measurements, we obtained the current gain cut-off frequency $(f_T)$ of 192 GHz, and maximum oscillation frequency $(f_{max})$ 310 GHz.

본 논문에서는 100 nm 게이트 길이를 갖는 InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT(metamorphic high electron mobility transistors)m의 DC와 RF 특성을 분석 하였다. 이중 노광 방법으로 ZEP520/P(MMA-MAA)/PMMA 3층 구조의 레지스터와 게이트 길이 100 nm인 게이트를 제작하였다. 게이트의 단위 폭이 $70\;{\mu}m$인 2개의 게이트와 길이가 100 nm로 제작된 MHEMT를 DC 및 RF특성을 조사하였다. 최대 드레인 전류 밀도는 465 mA/mm, 상호전달 컨덕턴스는 844 mS/mm이, RF 측정으로부터 전류 이득 차단 주파수는 192 GHz와 최대 진동주파수 310 GHz인 특성을 보였다.

Keywords

References

  1. L. D. Nguyen, A. S. Brown, M. A. Thompson, and. L. M. Jelloian, IEEE Trans. Electron Device ED-39, 2007 (1992)
  2. P. M. Smith, S.-M. J. Liu, M.-Y. Kao, P. Ho, S. C. Wang, K. H. G. Duh, S. T. Fu, and P. C. Chao, IEEE Microwave and Guided Wave Lett. 5, 230 (1995) https://doi.org/10.1109/75.392284
  3. J. H. Lee, H. T. Choi, C. W. Lee, H. S. Yoon, B. S. Park, and C. S. Park, J. Korea Phys. Soc. 34, 150 (1999)
  4. T. Enoki, M. Tonizawa, Y. Umeda, and Y., Ishii, Jpn. J. Appl. Phys. 33, 798 (1994) https://doi.org/10.1143/JJAP.33.798
  5. M. Wojtowiczm, R. Lai, D. C. Streit, G. I. Ng, T. R. Block, K. L. Tan, P. H. Liu, A. K. Freudenthal and R. M. Dia, IEEE Electron Dev. Lett. 15, 477 (1994) https://doi.org/10.1109/55.334673
  6. C. S. Whelan, W. E. Hoke, R. A. McTaggart, C. P. McCarroll, and T. E. Kazior, Proc. 12th Conf. Inp and related Mater. 337 (2000)
  7. C. S. Whelan, W. E. Hoke, R. A. McTaggart, S. M. Lardizabal, P. S. Lyman, P. F. Marsh, and T. E. Kazior, IEEE Elec. Device Lett. 21, 5 (2000) https://doi.org/10.1109/55.817435
  8. C. S. Lee, Y. J. Chen, W. C. Hsu, K. H. Su, J. C. Huang, and D. H. Huang, and C. L. Wu, Appl. Phys. Lett. 88, 223506 (2006) https://doi.org/10.1063/1.2208926
  9. H. -C, Chiu, L. -B. Chang, Y.-C. Huang, C. -W Chen, Y. -J. Li, and Y. - J. Chan, Electrochemical and Solid State Lett. 9, G309 (2006) https://doi.org/10.1149/1.2256984
  10. Y. -S. Lin, B. -Y. Chen, J. of the Electrochemical Society 153, G1005 (2006) https://doi.org/10.1149/1.2352047
  11. S. Kim, B. O. Lim, S. C. Kim, D-H Shin and J. K. Rhee, Microelectronic Engineering 63, 417 (2002) https://doi.org/10.1016/S0167-9317(02)00593-2
  12. 김성찬, 박사학위 논문 (동국대학교, 2005), p. 46