WO2006057570A1 - Beam microelectronic element - Google Patents

Beam microelectronic element Download PDF

Info

Publication number
WO2006057570A1
WO2006057570A1 PCT/RU2005/000184 RU2005000184W WO2006057570A1 WO 2006057570 A1 WO2006057570 A1 WO 2006057570A1 RU 2005000184 W RU2005000184 W RU 2005000184W WO 2006057570 A1 WO2006057570 A1 WO 2006057570A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transistors
layers
emitter
collector
microelectronic element
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000184
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Bronya Tsoy
Yuriy Vasilievich Kogai
Vladimir Vladimirovich Lavrentiev
Original Assignee
Bronya Tsoy
Yuriy Vasilievich Kogai
Lavrentiev Vladimir Vladimirov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bronya Tsoy, Yuriy Vasilievich Kogai, Lavrentiev Vladimir Vladimirov filed Critical Bronya Tsoy
Publication of WO2006057570A1 publication Critical patent/WO2006057570A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor

Definitions

  • the invention relates to the field of technical physics, in particular to the field of microelectronics and can be used in the manufacture of microassemblies: ultra-precise low-noise transistors, microwave transistors, microcircuits, diodes, thyristors and other semiconductor elements used in microprocessor technology, in power circuits , APCS, REA, etc.
  • transistor components in bipolar ones - collector, base and emitter, and in field ones - source, gate and drain
  • collector, base, emitter, source, gate, drain, and adjacent electrodes consist of single (single-element) film layers of material. This is regardless of whether they are made by sputtering a semiconductor or other material, or cut from a semi-conductor crystal blank.
  • a superconducting tunneling diode is known from the patent literature, containing two electrodes, an emitter and a collector of a superconductor, separated by a semiconductor layer.
  • the semiconductor interlayer is made in the form of a multilayer quantum heterostructure consisting of at least two semiconductor materials differing in the band gap.
  • a layer of narrow-gap material is located between the layers of wide-gap materials and forms a potential well for the main charge carriers containing at least one quantum level (see USSR author's certificate N "1575858, 1988.)
  • the electric charge storage device is formed by at least two layers made of calcium oxide and separated by at least one layer made of at least one metal oxide.
  • the object of the invention are also components containing material of the type described above, in particular elements of intersystem connections, high-speed transistors, elements of microwave equipment, high-speed communication and storage devices used in digital technology (see RF patent Na 2131157, 1994).
  • the objective of the present invention is the creation of ultra-precise microassemblies, for example, transistors, of a new generation with stable values of the input electrical parameters, as well as high and stable values of the output characteristics that can work under conditions of electrical overloads in a wide temperature range of effects.
  • the proposed transistor is also characterized by a simple technically and financially cheap manufacturing technology than it was in the prior art.
  • the present invention does not require changes in the chemical structure and restructuring of existing technologies, but rather fits well with them.
  • the invention allows to improve, without capital expenditures, any technology for modifying materials with a change in structure.
  • New methods for producing materials for components of electronic devices with low and ultra-low values of the dispersion of physical characteristics with high resistance to overloads by mechanical and electrical voltage, temperature and microwave exposure can eliminate the above disadvantages of transistors, thyristors, diodes and other semiconductor devices.
  • this goal is achieved by the fact that the thin elements used to form the components of the transistor (collector-base-emitter and source-gate-drain) and electronic elements adjacent to the external circuit of the transistor (for example, conductive paths, substrates, etc.) combine (assembled) into a multilayer stack (bundle) of N elements, where the number N> 1 and the integer.
  • the configuration of thin film-elements can be arbitrary, in particular, on the seat.
  • each of the components - the collector, base and emitter (source, gate, drain) is made (sprayed, mounted) in the form of a multilayer stack (beam), consisting of N thin
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) individual homogeneous individual component elements of the layers, where the number N> 1.
  • Each stack (beam) of the collector, base and emitter (or source, gate and drain) are connected by a common multilayer electrode of N> 1 thin elements.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the discovery of the general laws of the distribution and scatter of data in physical measurements.
  • FIG. 1-3 various combinations of the relative positions of the layer elements in the beam microelement element
  • FIG. • 4 integral distribution curves of the output current values of the collector for industrial (b) and experimental (7) transistors;
  • FIG. 5 Static current-voltage input characteristics of an industrial (8-11) and experimental (12-15) transistor;
  • FIG. 6 Statistical volt-ampere output characteristics of an industrial (16-19) and experimental (20-23) transistor;
  • the beam microelectronic element contains a multilayer structure with cushioning layers for electronic components: collector - base - emitter or source - gate - drain. Electronic components are made of separate components of the same type - layers that form combinations of relative positions.
  • the number of constituent elements - layers is N> 1. where N is an integer.
  • the thickness of the multilayer structure (fiber bundle) is less than 80 microns.
  • Example 1 By a conventional standard technology, a transistor was manufactured according to the invention: the collector, base and emitter are made of N> 1 layer elements according to the circuit in FIG. one.
  • FIG. 5 b presents the static current-voltage input and output characteristics of experimental transistors made according to the invention.
  • FIG. 5 curve 8-11
  • industrial samples are not stable in terms of input current (at the emitter base, the current ranged from 0 to 40 ⁇ A, breakdown occurs at a higher current) - they vary depending on the collector-emitter voltage.
  • FIG. 5 straight lines 12-15
  • the breakdown current increases from 50 ⁇ a to 300 ⁇ a (see Table 1), which indicates an increase in resistance to overloads and an increase in the power of a beam transistor compared to the industrial one.
  • Table 1 presents the data on the maximum permissible values (PDZ) of the electrical parameters of the industrial and beam transistor, the power increases from 77 MW to 420 MW.
  • PDZ maximum permissible values
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • FIG. Static output volt - ampere characteristics for industrial and experimental beam transistors are presented. It can be seen from them that the output characteristics of the industrial transistor (Fig.6, curves 16-19) are also not stable and vary depending on the magnitude of the voltage at the emitter base. With the beam transistor according to the invention (Fig.6, straight lines 20-23), the collector output current is stable and does not change when the voltage at the emitter base is varied.
  • Example 2 In FIG. 7 and table 2, 3 show the data for the resistance in a single-element and multi-element structure (beam state).
  • the transistor obtained according to the invention is not only ultra-precise and ultra-strong, operating in the microwave range, but also an ultra-powerful current amplifier.
  • Tsoi B The pattern of changes in the physical characteristics of single-element structures of polymers and solids with a change in scale (B. Tsoi effect). Moscow. Diploma for the opening of Na247 of March 2, 2004 Reg. N ° 293. .//Scientific discoveries. Collection of brief descriptions of scientific discoveries - 2004. Issue 1. Moscow, 2004. S. 8-12.

Abstract

The invention relates to technical physics, I.e. electronics and can be used for producing microassamblies such as high-accuracy low-nose transistors, UHF-transistors, microcircuits, microdiodes, microthyristors and other semiconductor elements for microprocessor engineering, power circuits, automatic process control systems and REA. The inventive beam microelectronic element comprises a multilayer structure provided with spacer films for components like collector-base-emitter or source-gate-drain. Said electronic components are made from identical constituent layers which form mutual arrangement combinations. The number of layers N>1, wherein N is an integer number. The constituent layers are embodied in the form of oxide isolations, for example copper oxide. The thickness of said multilayer structure is less than 80 mkm. The aim of said invention is to develop high-accuracy microassemblies, for example, transistors exhibiting stable electrical parameter values and output characteristics at electrical overloads and an extended temperature exposure range. The invention makes it possible to improve structure of materials and to increase electrical and mechanical characteristics thereof, thereby reducing the noise level of instruments made from said stacks. The combination into a multilayer stack enables to improve required physical characteristics of any thin single-element materials from the effect of superhigh increase of physical characteristics to the dispersion reduction.

Description

ПУЧКОВЫЙ МИКРОЭЛЕКТРОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ. BEAM MICROELECTRONIC ELEMENT.
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области технической физики, в частности к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении микросборок: сверхточных малошумящих транзисторов, СВЧ-транзисторов, -микросхем, -диодов, -тиристоров и др. полупроводниковых элементов, используемых в микропроцессорной технике, в силовых цепях, АСУТП, РЭА.и т.д.The invention relates to the field of technical physics, in particular to the field of microelectronics and can be used in the manufacture of microassemblies: ultra-precise low-noise transistors, microwave transistors, microcircuits, diodes, thyristors and other semiconductor elements used in microprocessor technology, in power circuits , APCS, REA, etc.
Предшествующий уровень техникиState of the art
В настоящее время компоненты транзисторов (в биполярных - коллектор, база и эмиттер, а в полевых - исток, затвор и сток) изготавливаются по однослойной технологии. По однослойной технологии любой из названных компонентов: коллектор, база, эмиттер, исток, затвор, сток и примыкающие к ним электроды состоят из одиночных (одноэлементных) пленочных слоев материала. Это независимо от того изготовлены они напылением полупроводникового или другого материала, или вырезаны с заготовки кристалла полупроводника.Currently, transistor components (in bipolar ones - collector, base and emitter, and in field ones - source, gate and drain) are manufactured using single-layer technology. According to a single-layer technology, any of these components: collector, base, emitter, source, gate, drain, and adjacent electrodes consist of single (single-element) film layers of material. This is regardless of whether they are made by sputtering a semiconductor or other material, or cut from a semi-conductor crystal blank.
Общий недостаток всех транзисторов - это чувствительность к перегрузкам токов, нестабильность электрических параметров, небольшая выходная мощность, зависимость режима их работы от температуры окружающей среды,The common disadvantage of all transistors is their sensitivity to current overloads, instability of electrical parameters, low output power, the dependence of their operation on the ambient temperature,
Причиной этих недостатков является разброс в значениях внутреннего сопротивления коллектора-базы, базы-эмиттера (или истока-затвора, затвора-стока), состоящей из омической, емкостной и индуктивной компоненты R, С, L.The reason for these shortcomings is the spread in the values of the internal resistance of the collector base, emitter base (or source-gate, gate-drain), consisting of the ohmic, capacitive, and inductive components of R, C, L.
Известен многоэмиттерный транзистор (Тарабын Б. В. Якубовский CB. , Барканов KA. //Справочник по интегральным микросхемам. M,: Энергия, 1980.- 816 с). Эти транзисторы решают проблему расширения числа входных логических сигналов в микросхемах.Known multi-emitter transistor (Tarabyn B.V. Yakubovsky CB., Barkanov KA. // Handbook of integrated circuits. M ,: Energy, 1980.- 816 s). These transistors solve the problem of expanding the number of input logic signals in microcircuits.
Наиболее близким к данному изобретению является составной транзистор с параллельными цепями в коллекторе-эмиттере, которые частично решают проблему увеличения мощности транзистора.Closest to this invention is a composite transistor with parallel circuits in the collector-emitter, which partially solve the problem of increasing the power of the transistor.
Каждый из названных транзисторов решает свои узкие задачи.Each of these transistors solves its narrow tasks.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Однако все имеющиеся в настоящее время транзисторы не решают проблемы со стабильностью электрических параметров, с их разбросом по величине и его работой в реальных комбинированных условиях - в условиях воздействия электрических перегрузок, температуры и СВЧ полей.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) However, all currently available transistors do not solve the problems with the stability of electrical parameters, with their spread in size and its operation in real combined conditions - under the influence of electric overloads, temperature and microwave fields.
Из патентной литературы известен сверхпроводниковый туннельный диод,, содержащий два электрода, эмиттер и коллектор из сверхпроводника, разделенных полупроводниковой прослойкой. Для повышения максимальной рабочей частоты и мощности, полупроводниковая прослойка выполнена в виде многослойной квантовой гетероструктуры, состоящей по крайней мере из двух полупроводниковых материалов, различающихся шириной запрещенной зоны. Слой узкозонного материала расположен между слоями широкозонных материалов и образует потенциальную яму для основных носителей заряда, содержащую по крайней мере один квантовый уровень (см. авт. свидетельство СССР N« 1575858, 1988.)A superconducting tunneling diode is known from the patent literature, containing two electrodes, an emitter and a collector of a superconductor, separated by a semiconductor layer. To increase the maximum operating frequency and power, the semiconductor interlayer is made in the form of a multilayer quantum heterostructure consisting of at least two semiconductor materials differing in the band gap. A layer of narrow-gap material is located between the layers of wide-gap materials and forms a potential well for the main charge carriers containing at least one quantum level (see USSR author's certificate N "1575858, 1988.)
Из патентной литературы известен сверхпроводниковый материал в виде пленки, образованной несколькими мономолекулярными слоями, наложенными друг на друга на подложке, и содержащий по меньшей мере одну первую совокупность слоев, образующую накопитель электрических зарядов, и по меньшей мере одну вторую совокупность слоев, образующую сверхпроводящую зону, сформированную из ιi сверхпроводящих слоев, состоящих из окиси меди и отделенных друг от друга прокладочными слоями, причем упомянутый накопитель электрических зарядов и сверхпроводящая зона примыкают друг к другу в плотном пакете слоев. Упомянутое число п представляет собой целое число, по меньшей мере, равное 4.From the patent literature known superconducting material in the form of a film formed by several monomolecular layers superimposed on each other on a substrate, and containing at least one first set of layers forming an electric charge storage device, and at least one second set of layers forming a superconducting zone, formed of ιi superconducting layers consisting of copper oxide and separated from each other by cushioning layers, the aforementioned storage of electric charges and superconducting Single zone adjacent to each other in a tight package layers. Said number n is an integer of at least 4.
Накопитель электрических зарядов образован, по меньшей мере, двумя слоями, выполненными из окиси кальция и разделенными, по меньшей мере, одним слоем, выполненным из по меньшей мере одного металлического окисла.The electric charge storage device is formed by at least two layers made of calcium oxide and separated by at least one layer made of at least one metal oxide.
Объектом изобретения являются также компоненты, содержащие материал описанного выше типа, в частности элементы межсистемных соединений, быстродействующие транзисторы, элементы сверхвысокочастотной аппаратуры, быстродействующие коммуникационные и запоминающие устройства используемые в цифровой технике (см. патент РФ Na 2131157, 1994).The object of the invention are also components containing material of the type described above, in particular elements of intersystem connections, high-speed transistors, elements of microwave equipment, high-speed communication and storage devices used in digital technology (see RF patent Na 2131157, 1994).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Раскрытие изобретенияSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Disclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является создание сверхточных микросборок, например транзисторов, нового поколения со стабильными значениями входных электрических параметров, а также с высокими и стабильными значениями выходных характеристик, могущих работать в условиях электрических перегрузок в широком температурном диапазоне воздействий.The objective of the present invention is the creation of ultra-precise microassemblies, for example, transistors, of a new generation with stable values of the input electrical parameters, as well as high and stable values of the output characteristics that can work under conditions of electrical overloads in a wide temperature range of effects.
Предлагаемый транзистор характеризуется, кроме того, простой в техническом и дешевой в финансовом отношении технологией изготовления, чем это было на предшествующем уровне техники.The proposed transistor is also characterized by a simple technically and financially cheap manufacturing technology than it was in the prior art.
Для устранения недостатков в современных транзисторах исследователи и технологи идут в настоящее время по пути модификации химической структуры материалов.To eliminate the shortcomings in modern transistors, researchers and technologists are currently taking the path of modifying the chemical structure of materials.
Настоящее изобретение не требует изменения химической структуры и перестройки существующих технологий, а наоборот хорошо вписывается в них. Изобретение позволяет усовершенствовать, без капитальных затрат, любые технологии модифицирования материалов с изменением структуры.The present invention does not require changes in the chemical structure and restructuring of existing technologies, but rather fits well with them. The invention allows to improve, without capital expenditures, any technology for modifying materials with a change in structure.
Новые способы получения материалов для компонентов радиоэлектронных приборов с низкими и со сверхнизкими значениями разброса физических характеристик с высокой стойкостью к перегрузкам по механическому и электрическому напряжению, температуре и СВЧ воздействия позволяют устранить указанные выше недостатки транзисторов, тиристоров, диодов и других полупроводниковых приборов.New methods for producing materials for components of electronic devices with low and ultra-low values of the dispersion of physical characteristics with high resistance to overloads by mechanical and electrical voltage, temperature and microwave exposure can eliminate the above disadvantages of transistors, thyristors, diodes and other semiconductor devices.
В изобретении эта цель достигается тем, что тонкие элементы, используемые для формирования компонент транзистора (коллектора-базы-эмиттера и истока- затвора-стока) и электронных элементов, примыкающих к внешней цепи транзистора (например, токопроводящих путей, подложки и др.) объединяют (собирают) в многослойную стопку (пучок) из N элементов, где число N>1 и целое число. При этом конфигурация тонких пленок-элементов может быть произвольной, в частности, по посадочному месту. В самом транзисторе каждый из компонентов - коллектор, база и эмиттер (исток, затвор, сток) изготавливаются (напыляются, монтируются) в виде многослойной стопки (пучка), состоящей из N тонкихIn the invention, this goal is achieved by the fact that the thin elements used to form the components of the transistor (collector-base-emitter and source-gate-drain) and electronic elements adjacent to the external circuit of the transistor (for example, conductive paths, substrates, etc.) combine (assembled) into a multilayer stack (bundle) of N elements, where the number N> 1 and the integer. In this case, the configuration of thin film-elements can be arbitrary, in particular, on the seat. In the transistor itself, each of the components - the collector, base and emitter (source, gate, drain) is made (sprayed, mounted) in the form of a multilayer stack (beam), consisting of N thin
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) отдельных однотипных индивидуальных составляющих элементов-слоев, где число N>1. Каждая стопка (пучок) коллектора, базы и эмиттера (или истока, затвора и стока) соединены общим многослойным электродом из N>1 тонких элементов.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) individual homogeneous individual component elements of the layers, where the number N> 1. Each stack (beam) of the collector, base and emitter (or source, gate and drain) are connected by a common multilayer electrode of N> 1 thin elements.
В результате такого объединения в стопу исчезает, с одной стороны, разброс в значениях физических характеристик. Это также позволяет снизить тангенс угла диэлектрических потерь tg δ материала подложки. Объединение в стопку одновременно улучшает структуру материалов и увеличивает прочностные (электрические и механические) характеристики материалов, что естественно снижает уровень шумов приборов, изготовленных из этих стопок. Объединение в многослойную стопку позволяет усилить или ослабить требуемые физические характеристики любых тонких одноэлементных (пленочных или волоконных) материалов.As a result of such a combination in the foot, on the one hand, the scatter in the values of physical characteristics disappears. This also reduces the dielectric loss tangent tan δ of the substrate material. Combining into a stack simultaneously improves the structure of materials and increases the strength (electrical and mechanical) characteristics of materials, which naturally reduces the noise level of devices made from these stacks. Combining in a multilayer stack allows you to strengthen or weaken the required physical characteristics of any thin single-element (film or fiber) materials.
Под стопой в рамках настоящего изобретения следует понимать многослойную структуру, имеющую нижний слой, верхний слой и, при N>2, промежуточные слои, каждый из которых размещен любым известным способом на ближайшем к нему снизу слое. Под однотипными следует понимать пленки, полученные из одного и того же материала одинаковым способом. Идеальная ситуация, когда все слои-пленки, полученные из одинакового материала одинаковым способом, являются абсолютно идентичными по своим размерам и физическим свойствам, в рамках настоящего изобретения желательна, но на практике трудно достижима, именно поэтому пленки характеризуются как однотипные и имеющие по существу одинаковые линейные размеры. Характеристика «oтдeльныe» применительно к пленкам, из которых формируется стопа, подразумевает отсутствие каких либо физических и химических взаимосвязей между каждыми двумя соседними пленками. Поэтому основное условие для стопы - она не должна превратиться в результате объединения тонких слоев-элементов в монолит!Under the foot in the framework of the present invention should be understood a multilayer structure having a lower layer, an upper layer and, at N> 2, intermediate layers, each of which is placed in any known manner on the layer closest to it from below. Under the same type should be understood films obtained from the same material in the same way. The ideal situation, when all the film layers obtained from the same material in the same way, are absolutely identical in size and physical properties, within the framework of the present invention is desirable, but difficult to achieve in practice, which is why the films are characterized as the same type and having essentially the same linear sizes. The “separate” characteristic with respect to the films from which the foot is formed implies the absence of any physical and chemical interactions between each two adjacent films. Therefore, the main condition for the foot - it should not turn as a result of combining thin layers of elements into a monolith!
Осуществление технического эффекта основано на применении открытых Цоем Б. и сотрудниками [1-4] универсальных общих природных законов: закономерностей изменения физических характеристик одноэлементных (эффект Б.Цoя» и многоэлементных структур, явлении многоэлементного масштабного эффекта физических характеристик (эффект «Цoя-Kapтaшoвa-Шeвeлeвa»), а такжеThe implementation of the technical effect is based on the application of universal general laws of natural laws discovered by Tsoi B. and employees [1-4]: laws governing changes in the physical characteristics of single-element (B. Tsoi effect ”and multi-element structures, the phenomenon of a multi-element scale effect of physical characteristics (“ Tsoi-Kartashov- Sheveleva "), as well as
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) открытии общих закономерностей распределения и разброса данных при физических измерениях.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the discovery of the general laws of the distribution and scatter of data in physical measurements.
Согласно этих открытий при снижении линейных размеров одноэлементных структур (пленок и волокон) происходит эффект высокого усиления физических характеристик полимеров и твердых тел, а при объединении их в пучок (стопу) происходит эффект сверхвысокого увеличения физических характеристик и снижение величины дисперсии обратно пропорционально числу элементов в пучке, т.е. разброс данных эксперимента при увеличении числа отдельных однотипных элементов в пучке снижается.According to these discoveries, when the linear dimensions of single-element structures (films and fibers) are reduced, the effect of high amplification of the physical characteristics of polymers and solids occurs, and when they are combined into a bundle (stack), the effect of superhigh increase in physical characteristics and a decrease in the dispersion are inversely proportional to the number of elements in the bundle , i.e. the scatter of the experimental data decreases with an increase in the number of individual elements of the same type in the beam.
Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение поясняется иллюстративными материалами, где на: Фиг. 1-3 различные комбинации взаимного расположения элементов слоев в пучковом микроэлементном элементе;The invention is illustrated by illustrative materials, where in: FIG. 1-3 various combinations of the relative positions of the layer elements in the beam microelement element;
Фиг. • 4 - интегральные кривые распределения значений выходного тока коллектора для промышленных (б) и экспериментального (7) транзисторов; Фиг. 5 - Статические вольт-амперные входные характеристики промышленного (8- 11) и экспериментального (12-15) транзистора;FIG. • 4 - integral distribution curves of the output current values of the collector for industrial (b) and experimental (7) transistors; FIG. 5 - Static current-voltage input characteristics of an industrial (8-11) and experimental (12-15) transistor;
Фиг. 6 - Статистические вольт -амперные выходные характеристики промышленного (16-19) и экспериментального (20-23) транзистора; Фиг. 7 - распределение значений сопротивления для трех серий из 11=500 испытательных образцов из данных по измерению одиночных одноэлементных образцов из медной полоски фольги (кривая 24); кривая 25,26 - при объединении в пучок (стопу) разброс снижается до нуля.FIG. 6 - Statistical volt-ampere output characteristics of an industrial (16-19) and experimental (20-23) transistor; FIG. 7 - distribution of resistance values for three series of 11 = 500 test samples from data on the measurement of single single-element samples from a copper strip of foil (curve 24); curve 25.26 - when combined into a bundle (foot), the scatter decreases to zero.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Пучковый микроэлектронный элемент содержит многослойную структуру с прокладочными слоями для электронных компонентов: коллектор - база - эмиттер или исток - затвор - сток. Электронные компоненты выполнены из отдельных однотипных составляющих элементов - слоев, образующих комбинации взаимного расположения.The beam microelectronic element contains a multilayer structure with cushioning layers for electronic components: collector - base - emitter or source - gate - drain. Electronic components are made of separate components of the same type - layers that form combinations of relative positions.
Количество составляющих элементов - слоев равно N >1. где N - целое число.The number of constituent elements - layers is N> 1. where N is an integer.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) бSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) b
В качестве прокладочных слоев выполнены оксидные зазоры, например оксида меди.As cushioning layers made of oxide gaps, such as copper oxide.
Толщина многослойной структуры (пучка волокон) составляет менее 80 мкм.The thickness of the multilayer structure (fiber bundle) is less than 80 microns.
Пример 1. По обычной стандартной технологии был изготовлен транзистор согласно изобретения: коллектор, база и эмитгер сделаны из N>1 элементов-слоев согласно схеме на фиг. 1.Example 1. By a conventional standard technology, a transistor was manufactured according to the invention: the collector, base and emitter are made of N> 1 layer elements according to the circuit in FIG. one.
Для контроля была испытана серия промышленных образцов из более, чем 200 транзисторов типа KT 315 Г. На фиг.4 представлены результаты замеров выходных токов коллектора для промышленной серии из 220 образцов транзистора типа KT 315 Г (кривая б) и изготовленных 220 образцов пучковых транзисторов согласно изобретения (кривая 7). Данные расположены в виде ряда последовательных чисел в порядке возрастания номера п. Из этих данных видно, что контрольные промышленные образцы имеют значительный разброс - от 300 до 600 ма, а согласно изобретения стабильны и не имеют разброса по величине. Далее осуществление технического эффекта видно, на фиг. 5- б, где представлены статические вольтамперные входные и выходные характеристики экспериментальных транзисторов изготовленных согласно изобретения.For control, a series of industrial designs from more than 200 transistors of the KT 315 G type was tested. Figure 4 shows the results of measurements of the output currents of the collector for an industrial series of 220 samples of the transistor type KT 315 G (curve b) and 220 samples of beam transistors manufactured according to inventions (curve 7). The data are arranged in the form of a series of consecutive numbers in ascending order of the number of n. From these data it can be seen that the control industrial samples have a significant spread - from 300 to 600 mA, and according to the invention are stable and have no spread in size. Further, the implementation of the technical effect is seen in FIG. 5- b, which presents the static current-voltage input and output characteristics of experimental transistors made according to the invention.
На фиг. 5 (кривая 8-11) видно, что промышленные образцы по величине входного тока (на эмиттер-базе ток варьировался от 0 до 40 мка, при более большом токе наступает пробой) не стабильны - изменяются в зависимости от величины напряжения коллектора-эмиттера. Из этой же фиг. 5 (прямые 12-15) видно, что в многоэлементном (пучковом) транзисторе согласно изобретения входной ток стабилен и с изменением напряжения на коллектор - эмиттере получается практически идеальный результат - все экспериментальные точки лежат параллельно оси напряжения. При этом величина пробойного тока увеличивается с 50 мка до 300 мка ( см. табл. 1), что свидетельствует об увеличении стойкости к перегрузкам и увеличении мощности пучкового транзистора по сравнению с промышленным. Как видно из таблицы 1, в которой представлены, данные по предельно допустимым значениям (ПДЗ) электрических параметров промышленного и пучкового транзистора, мощность возрастает с 77 мвт до 420 мвт.In FIG. 5 (curve 8-11) it can be seen that industrial samples are not stable in terms of input current (at the emitter base, the current ranged from 0 to 40 μA, breakdown occurs at a higher current) - they vary depending on the collector-emitter voltage. From the same FIG. 5 (straight lines 12-15) it is seen that in the multi-element (beam) transistor according to the invention, the input current is stable and with a change in voltage to the collector-emitter, an almost ideal result is obtained - all experimental points lie parallel to the voltage axis. In this case, the breakdown current increases from 50 μa to 300 μa (see Table 1), which indicates an increase in resistance to overloads and an increase in the power of a beam transistor compared to the industrial one. As can be seen from table 1, which presents the data on the maximum permissible values (PDZ) of the electrical parameters of the industrial and beam transistor, the power increases from 77 MW to 420 MW.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) На фиг. бпредставлены статические выходные вольт - амперные характеристики для промышленного и экспериментального пучкового транзистора. Из них видно, что выходные характеристики промышленного транзистора (фиг.6, кривые 16-19) также не стабильны и изменяются в зависимости от величины напряжения на эмиттере-базе. У пучкового транзистора согласно изобретения (фиг.6, прямые 20-23) выходной ток коллектора стабилен и не изменяется при варьировании напряжения на эмиттере-базе.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In FIG. Static output volt - ampere characteristics for industrial and experimental beam transistors are presented. It can be seen from them that the output characteristics of the industrial transistor (Fig.6, curves 16-19) are also not stable and vary depending on the magnitude of the voltage at the emitter base. With the beam transistor according to the invention (Fig.6, straight lines 20-23), the collector output current is stable and does not change when the voltage at the emitter base is varied.
Следует отметить, что стабильность электрических параметров транзистора согласно изобретения сохраняется и в СВЧ диапазоне и в условиях воздействия температуры (см. пример 2)It should be noted that the stability of the electrical parameters of the transistor according to the invention is maintained in the microwave range and under temperature conditions (see example 2)
Пример 2. На фиг. 7 и таблице 2, 3 представлены данные для сопротивления в одноэлементной и многоэлементной структуре (состояние пучка).Example 2. In FIG. 7 and table 2, 3 show the data for the resistance in a single-element and multi-element structure (beam state).
На фиг. 7 приведены распределения измеренных значений сопротивления R, по номерам последовательности п для трех серий из n=500 испытанных образцов из данных по измерению одиночных одноэлементных (N=I) образцов из медной полоски фольги толщиной 5 мкм и длиной 1=10 мм (кривая 24 фиг. 7). Как видно из этих данных, разброс достигает внушительных размеров от 0,1 Ома до 1 ,0 Ома. При объединении в пучок (стопу) из N>1 элементов (кривая 25 и 26 фиг. 7) разброс неожиданно снижается до нуля. При этом увеличение числа составляющих элементов N в стопке (или в пучке) приводит к дальнейшему снижению величины сопротивления R (кривая 26 фиг. 7).In FIG. Figure 7 shows the distribution of the measured resistance values R, according to sequence numbers n for three series of n = 500 tested samples from the data on the measurement of single single-element (N = I) samples from a copper foil strip 5 μm thick and 1 = 10 mm long (curve 24 of FIG. . 7). As can be seen from these data, the spread reaches impressive sizes from 0.1 Ohm to 1.0 Ohm. When combining into a bunch (stack) of N> 1 elements (curve 25 and 26 of Fig. 7), the scatter unexpectedly decreases to zero. Moreover, an increase in the number of constituent elements N in the stack (or in the beam) leads to a further decrease in the resistance value R (curve 26 of Fig. 7).
Аналогичные данные получены для различных (тонкопленочных или тонковолоконных) материалов, независимо от класса сложности и строения материалов. Емкость, индуктивность, тангенс угла диэлектрических потерь L, С, tg δ тонких пленок в состоянии пучка не имеют разброс и снижаются по величине. Тангенс угла диэлектрических потерь для тонких пленок с числом составляющих элементов в стопке (пучке) N > 1 у большинства материалов снижается до величины 10" - 10" и более. Это позволяет использовать пучковый транзистор в СВЧ- схемах.Similar data were obtained for various (thin-film or thin-fiber) materials, regardless of the complexity class and structure of the materials. The capacitance, inductance, and dielectric loss tangent L, C, tan δ of thin films in the beam state do not have a scatter and decrease in magnitude. The dielectric loss tangent for thin films with the number of constituent elements in a stack (beam) N> 1 in most materials decreases to 10 " - 10 " or more. This allows the use of a beam transistor in microwave circuits.
При этом механическая и электрическая прочность (табл. 2 и 3) тонких пленок в пучке также возрастает. Такие данные получены для всех твердых полимеров и тел (независимо от вида и строения [3].In this case, the mechanical and electrical strength (Tables 2 and 3) of thin films in the beam also increases. Such data were obtained for all solid polymers and bodies (regardless of type and structure [3].
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таким образом, полученный согласно изобретению транзистор является не только сверхточным и сверхпрочным, работающим в СВЧ диапазоне, но и сверхмощным усилителем тока.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Thus, the transistor obtained according to the invention is not only ultra-precise and ultra-strong, operating in the microwave range, but also an ultra-powerful current amplifier.
Использование многослойной технологии согласно изобретения хорошо вписывается в существующий технологический процесс, В целом следует отметить, что какого-либо дополнительного принципиально нового оборудования для внедрения пучкового транзистора по изобретению не требуется.The use of the multilayer technology according to the invention fits well with the existing technological process. In general, it should be noted that no additional fundamentally new equipment for introducing the beam transistor according to the invention is required.
В заключении следует отметить, что вышеприведенные примеры представлены лишь для лучшего понимания сущности изобретения, а также его преимуществ и ни в коей мере не охватывают все возможные варианты его осуществления. Специалисту в данной области техники ясно, что возможны и другие конкретные варианты его воплощения, не выходящие за рамки объема притязаний, определяемого прилагаемой формулой.In conclusion, it should be noted that the above examples are presented only for a better understanding of the essence of the invention, as well as its advantages and in no way cover all possible options for its implementation. The specialist in the art it is clear that other specific options for its implementation are possible, not going beyond the scope of the claims defined by the attached formula.
Таблица 1Table 1
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
Таблица 2table 2
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
Суммарная толщина Число элементов-пленок в Среднее значение многоэлементной многоэлементной структуре разрушающего структуры (стопки) DN (стопке) N напряжения, MPaTotal thickness The number of film elements in the Average value of the multielement multielement structure of the destructive structure (stack) D N (stack) N stress, MPa
145 мкм 1 100145 μm 1,100
290 мкм 100290 μm 100
580 мкм 100580 μm 100
1160 мкм 1001160 μm 100
18 мкм 43018 μm 430
36 мкм 45036 μm 450
72 мкм 50072 μm 500
144 мкм 700144 μm 700
Источники информацииInformation sources
1. Цой, Э.М. Карташов, В. В. Шевелев. Закономерность изменения физических характеристик многоэлементных структур полимеров и твердых тел при изменении числа элементов. Москва. Диплом Na 207 на открытие от 18.06. 2002 г., рег. Ш 245.// . Научные открытия. Сборник кратких описаний научных открытий - 2002. Выпуск 1. Москва, 2002. С. 45 - 48.1. Tsoi, E.M. Kartashov, V.V. Shevelev. The pattern of changes in the physical characteristics of multi-element structures of polymers and solids with a change in the number of elements. Moscow. Diploma Na 207 for the opening of 06/18. 2002, reg. W 245.//. Scientific discoveries. A collection of brief descriptions of scientific discoveries - 2002. Issue 1. Moscow, 2002. P. 45 - 48.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 2. Цой Б, Э.М. Карташов, В. В. Шевелев, Г.М. Бартенев. Закономерность распределения значений физических характеристик полимеров и твердых тел при внешнем многофакторном воздействии. Москва. Диплом на открытие Na 209. от 02 октября 2002 г Рег. Na 248. // Научные открытия. Сборник кратких описаний научных открытий - 2002. Выпуск 2. Москва, 2002. С. 5-8.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 2. Tsoy B, E.M. Kartashov, V.V. Shevelev, G.M. Bartenev. The regularity of the distribution of the values of the physical characteristics of polymers and solids under external multifactor exposure. Moscow. The diploma for the opening of Na 209. October 2, 2002 Reg. Na 248. // Scientific discoveries. Collection of brief descriptions of scientific discoveries - 2002. Issue 2. Moscow, 2002. S. 5-8.
3. Цой Б. , Э.М. Карташов, В. В. Шевелев. Явление многоэлементного масштабного эффекта характеристик физических объектов (эффект Цоя-Каратшова- Шевелева). Москва. Диплом на открытие Na 243 от 16 декабря 2003 г. Рег. Na 287. //Научные открытия. Сборник кратких описаний научных открытий - 2003. Выпуск 2. Москва, 2004. С. 46-49.3. Tsoi B., E.M. Kartashov, V.V. Shevelev. The phenomenon of a multi-element scale effect of the characteristics of physical objects (Tsoi-Karatshov-Shevelev effect). Moscow. Opening Diploma Na 243 dated December 16, 2003 Reg. Na 287. // Scientific discoveries. Collection of brief descriptions of scientific discoveries - 2003. Issue 2. Moscow, 2004. S. 46-49.
4. Цой Б. Закономерность изменения физических характеристик одноэлементных структур полимеров и твердых тел при изменении масштаба (эффект Б. Цоя). Москва. Диплом на открытие Na247 от 02 марта 2004 г. Рег. N°293. .//Научные открытия. Сборник кратких описаний научных открытий - 2004. Выпуск 1. Москва, 2004. С. 8-12.4. Tsoi B. The pattern of changes in the physical characteristics of single-element structures of polymers and solids with a change in scale (B. Tsoi effect). Moscow. Diploma for the opening of Na247 of March 2, 2004 Reg. N ° 293. .//Scientific discoveries. Collection of brief descriptions of scientific discoveries - 2004. Issue 1. Moscow, 2004. S. 8-12.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Пучковый микроэлектронный элемент, содержащий многослойную структуру с прокладочными слоями для электронных компонентов: коллектор - база - эмиттер или исток - затвор - сток, отличающийся тем, что электронные компоненты выполнены из отдельных однотипных составляющих элементов - слоев, образующих комбинации взаимного расположения. ( 1. A beam microelectronic element containing a multilayer structure with cushioning layers for electronic components: collector - base - emitter or source - gate - drain, characterized in that the electronic components are made of separate components of the same type - layers that form combinations of relative positions. (
2. Пучковый микроэлектронный элемент по п.l, отличающийся тем, что количество составляющих элементов - слоев равно N >1 , где N — целое число.2. A beam microelectronic element according to claim 1, characterized in that the number of constituent elements - layers is N> 1, where N is an integer.
3. Пучковый микроэлектронный элемент по п.l, отличающийся тем, что в качестве прокладочных слоев выполнены оксидные зазоры.3. A beam microelectronic element according to claim 1, characterized in that oxide gaps are made as cushioning layers.
4. Пучковый микроэлектронный элемент по [ любому из f п. п.1-3, отличающийся тем, что толщина многослойной структуры (пучка волокон) составляет менее 80 мкм.4. A beam microelectronic element according to [any of f p. 1-3, characterized in that the thickness of the multilayer structure (fiber bundle) is less than 80 microns.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2005/000184 2004-11-23 2005-04-12 Beam microelectronic element WO2006057570A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004133958 2004-11-23
RU2004133958/28A RU2004133958A (en) 2004-11-23 2004-11-23 BEAM MICROELECTRONIC ELEMENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006057570A1 true WO2006057570A1 (en) 2006-06-01

Family

ID=36498259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000184 WO2006057570A1 (en) 2004-11-23 2005-04-12 Beam microelectronic element

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2004133958A (en)
WO (1) WO2006057570A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995013628A1 (en) * 1993-11-12 1995-05-18 Lewiner, Jacques Multilayer material and device comprising same
RU2189665C2 (en) * 1998-01-16 2002-09-20 Тин Филм Электроникс Аса Field-effect transistor
US6465813B2 (en) * 1998-06-16 2002-10-15 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Carbon nanotube device
US20040211955A1 (en) * 2003-04-25 2004-10-28 National Cheng Kung University InGaAs/GaAs high electron mobility transistor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995013628A1 (en) * 1993-11-12 1995-05-18 Lewiner, Jacques Multilayer material and device comprising same
RU2189665C2 (en) * 1998-01-16 2002-09-20 Тин Филм Электроникс Аса Field-effect transistor
US6465813B2 (en) * 1998-06-16 2002-10-15 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Carbon nanotube device
US20040211955A1 (en) * 2003-04-25 2004-10-28 National Cheng Kung University InGaAs/GaAs high electron mobility transistor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004133958A (en) 2006-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108604596A (en) Field plate structure for semiconductor device
JP2019083287A (en) Thermoelectric element, power generator, method of manufacturing thermoelectric element
DE102008039732A1 (en) Semiconductor manufacturing process overload protection circuits
JP2019083289A (en) Thermoelectric element, power generator, method of manufacturing thermoelectric element
DE102020127728A1 (en) STRUCTURES OF INTEGRATED CIRCUITS WITH REAR CONTACTS
TW201810662A (en) Broken bandgap contact
CN105161491B (en) A kind of integrated gate driving power device and preparation method thereof
CN105932049B (en) Nanometer diode device and preparation method thereof
WO2006057570A1 (en) Beam microelectronic element
Shi et al. Electrical characterization of In0. 53Ga0. 47As/In0. 52Al0. 48As high electron mobility transistors on plastic flexible substrate under mechanical bending conditions
US11329169B2 (en) Multi-negative differential transconductance device and method of producing the same
CN109148422A (en) High-K capacitor structure on III-V substrate
CN108767017A (en) A kind of semiconductor devices and preparation method
SE509780C2 (en) Bipolar power transistor and manufacturing method
US8436699B2 (en) Semiconductor device and communication apparatus
RU2364008C2 (en) Transistor and method of making said transistor
RU2354010C1 (en) Three-electrode high-frequency semi-conducting instrument
Jin et al. A GaN Schottky Diode-based analog phase shifter MMIC
US10804354B2 (en) Radio frequency resistor element
WO2006096088A1 (en) Beam opto- and photoelectronic elements and devices and a method for the production thereof
US11677016B1 (en) TeraHertz capable integrated circuit
CN112968053B (en) Field effect transistor and preparation method thereof
Esfeh et al. RF SOI CMOS technology on 1st and 2nd generation trap-rich high resistivity SOI wafers
Krause et al. Ultra-thin capacitors based on carbon nanofibers with ultra-high capacitance density
Tayrani et al. X-band SiGe monolithic control circuits

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05747211

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1