高速运行与功耗低一直是电源电路设计师绝不终止追求完美的总体目标。过去几十年的時间里，大家一直根据元器件特点规格的变小完成电源电路特性的改进及其功能损耗的减少。但伴随着规格向超挖亚微米、纳米技术限度挨近，量子效应慢慢呈现并占领主导性，一些例如金属材料互联、电流量隧穿及其功能损耗等难题日益突显，将巨大阻拦其往前进步的过程。

　　共震隧穿二极管（RTD）是一种根据电子器件共震隧穿根据双能隙构造的量子传输元器件，归属于纳米技术电子器件范围。做为首先产品化及其当今发展趋势较为完善的纳米技术电子元器件，RTD基电源电路与传统式电源电路对比最首要的优势包含：一是它所具备的、多种稳定特点能够用于制做出十分紧密的电源电路，具备简单化电源电路的作用;二是它的本征速率可进到吉赫范围，具体元器件定时开关做到1.5ps;三是在功耗低电源电路，尤其是储存器运用领域与GaAs和CMOS技术性对比都具备较显著的优点。

　　此外运用MOBILE电源电路所独有的锁紧存特点，并在其根本上發展产生的新作用逻辑性强有力地促进了RTD基集成电路芯片的发展趋势，使其在数字电路设计、混和电源电路及其光学集成电路芯片等领域运用上拥有着愈来愈关键的影响力。

　　1 RTD片式集成化加工工艺

　　因为RTD归属于两边元器件，不可以完成电流量的调配，因而在产生电源电路时必须与三端元器件紧密结合。下边就非常经典的RTD与III2V族化学物质半导体元器件高电子器件电子密度晶体三极管（HEMT），异质结双极晶体三极管（HBT）与硅相辅相成氢氧化物半导体材料（CMOS）元器件的技术集成化开展各自详细介绍。1.1 RTD与HEMT的集成化在具体电源电路使用中与RTD集成化数最多的元件便是HEMT，其所产生的电源电路不但保证了高频、低噪音和功耗的特性，并且大大简化了线路构造，减少了集成ic总面积。RTD元器件关键制做在HEMT的源区或漏区，那样易产生串连或串联的方式，能够简单化加工工艺，提升处理速度。原材料构造是在半绝缘层的GaAs或InP衬底上，选用分子结构束外延性（MBE）的办法先后生长发育HEMT层构造，正中间阻挡层和RTD构造，那样排序的首要意义是为避免HEMT构造下发生夹杂层而危害元件的高频率特性。生产流程可简易的概括为：RTD橱柜台面的产生-元器件防护-HEMT源走电极的产生-栅槽的浸蚀及栅电级制做-电级互联等流程。

　　引进正中间阻挡层的目标有两个：一是具有阻拦终止的功效，这与此同时规定浸蚀液对二种原材料具备高的浸蚀挑选比。二是还可以具有提升表层匀称性的目地，后面一种对HEMT元器件的一致性及其规模性电源电路的集成化起着至关重要的功效。除此集成化技术性以外，C.L.Chen等［2］明确提出了RTD与HEMT的平面图集成化技术性。它引进离子注入技术性与自指向技术性代替传统式的深橱柜台面浸蚀技术性，进而完成RTD与HEMT的平面图集成化。这类办法的具体特点是匀称性获得提升，合适大量的生产制造。与此同时因为2个元器件坐落于同一平面图，便于后道金属材料互联加工工艺的完成。关键的不足之处是附加的引入加工工艺促使复杂性提升，提升了成本费，并且集成ic总面积也较前面一种有所增加。

　　图1（a）是一个以InP为衬底的RTD2HEMT结构示意图［3］。RTD与HEMT相串连产生一个三端的元器件模块，根据HEMT栅压键入脉冲信号的大小来控制全部模块电流量的尺寸，其最高值仅由RTD的顶值电流量决策，而与栅压不相干。实际原理是当HEMT的源泄露电流低于RTD的顶值电流量时，电源电路不符合产生共震隧穿的标准，源泄露电流主要表现为HEMT的饱和状态频率特性曲线图。而伴随着栅压的提升当源泄露电流超过RTD最高值电流量时，共震隧穿产生，輸出电流量主要表现为具备负阻特点的RTD曲线图。这时如进一步提升栅压，RTD将饰演了一个电流量限定元器件的功效，輸出的顶值电流量并不发生改变，如图所示1（b）所显示。

　　图1 RTD2HDMT框架图及輸出I2V曲线图

　　图2是Raytheon企业在3inInP衬底上制造的集成化500个RTD的大范围快速混和数据信号电源电路，它非常好地将RTD元器件的不一致性操纵在3%之内。电源电路选用0.25μm的RTD2HEMT技术性，选用三层金属材料互联加工工艺，共十块掩模版下载出了RTD，HEMT，肖特基二极管，电阻器还有电容器等元器件，完成包含十阶2.5GHz的移位寄存器，6.5GHz的数字时钟产生器，多值到二进制的转化器等各种作用逻辑性。图2（b）所显示气体桥的引进既具有互联电级的基础功效，又可以减少RTD的分布电容，清除边缘效应，得到 较好的高頻特点，适用快速电源电路的制做

　　图2 RTD与HEMT集成电路芯片的透射电镜顶视图及剖视图

　　1.2 RTD与HBT集成化

　　与HEMT不一样，HBT归属于受电流量管控的加强型元器件。RTD与HBT的集成化［526］，相对性一般HBT加工工艺，提升了二步：一是RTD橱柜台面的离子注入。RTD之外的地区先离子注入到InP阻挡层，随后离子注入到HBT发射极帽层，从这一点逐渐，开展HBT加工工艺，HBT发射极金属材料与此同时做为HBT发射极触碰和RTD顶端触碰。发射极和RTD顶端触碰被离子注入，堆积HBT基极金属材料，基极金属材料与此同时触碰HBT基极层和RTD最底层。二是最终元器件的平面化和互联。在HBT集成电路芯片加工工艺中，聚丙烯腈涂敷于芯片，离子注入出发射极金属材料。在RTD与HBT集成化加工工艺中，因为元件的顶端触碰是是非非平面图的，开发设计了几步的聚丙烯腈反刻加工工艺。第一次反刻止乎HBT发射极金属材料曝露以前，这时候只显现出RTD的顶端触碰。第一次平面化离子注入之后，RTD橱柜台面由光刻技术掩蔽，用O2/Ar等离子技术再次反刻，直到显现出HBT发射极触碰。二次反刻之后，RTD与HBT顶端触碰被清理整洁，便于与第二层金属材料触碰。

　　图3（a）是选用TCAD仿真模拟的RTD与HBT互联的剖视图，选用第二层金属材料将HBT的整理区与RTD的下电级相接。图3（b）是已建立的RTD2HBT集成电路芯片照片，该电源电路包括有六个不一样范围的RTD，HBT发射区总面积为2×10μm2，此外该电源电路还融合了塑料薄膜电阻器，电容器及其螺旋式电感器等各种元器件。

　　现阶段已建立的RTD2HBT电源电路包含反相器，逻辑门，全加器，多值电子计数器，多路复用器等。

　　图 3RTD与HBT互联平面图及IC照片

　　1.3 RTD与CMOS集成化

　　完成纳米技术电子元器件RTD与当今工业生产流行CMOS加工工艺的集成化一直是我们向往的总体目标。初期因为RTD关键制做在III2V族有机化合物的衬底上，Bergman等［7］明确提出了在III-V族化学物质（GaAs或InP）的衬底上制取RTD，在硅衬底上制取CMOS元器件电源电路，随后根据金属键合将二者融合在一起的方式 。但这些方式不适合规模性电源电路的集成化，附加的引线键合加工工艺提高了成本费，引进的内寄生参数与此同时减少了线路的特性。伴随着原材料生长发育技术性的发展趋势，尤其是1998年Rommel［8］选用超低温分子结构束外延性（LT-MBE）的办法制造出第一个在常温下工作中的硅基RTD至今，很多科研工作中的进行使元器件特性获得了很大的改进。现阶段已报导的Si/SiGe共震带间隧穿二极管（RITD）最高点谷电流量比（PVCR）值做到6.0［9］，最高值电流强度最大可以达到151kA/cm2［10］，达到快速数据集成电路芯片的使用规定，并且最高值电流强度还可依据隔离层薄厚的差异实现挑选。近期已完成Si/SiGeRITD与CMOS的集成化［11］，如图4所显示。电源电路选用2个RTD管串连产生一个锁存，根据一个NMOS管引入电流量，完成全部模块单-双稳态逻辑性变换的作用。该逻辑门在0.5V偏压下的电流摆幅为84%，全部逻辑性模块可确保完成密度高的内嵌式储存器电源电路在较低压下运作。

　　图4 Si/SiGeRITD与CMOS模型框架图及检测結果

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