Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 761-765 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013012076100

Influence of the epilayer properties on breakdown voltage and noise behaviour of GaAs MESFETs

C. Tsironis

Institute of Semiconductor Electronics, Technical University Aachen, Templergraben 55, D-5100 Aachen, R.F.A.

Abstract
The dependence of small signal, noise and prebreakdown behaviour of microwave devices on technology and geometry of the epilayers on which the devices are made has been investigated by means of suitable structures. A high purity buffer layer reduces the noise temperature of the active layer, suppresses the breakdown tendency and improves the MESFET transconductance near pinch off. Etching down the gate area of MESFETs lowers parasitic resistances and improves their pinch off, noise and microwave behaviour. The beginning of an excess current flow, indicating the beginning of breakdown, is shifted to higher voltages. The same effect can be reached by a simple stepped structure, where the thicker contact area is positive biased.

Résumé
L'analyse des petits signaux, du bruit, du régime préclaquage des dispositifs micro-ondes en fonction de la technologie et de la géométrie des couches épitaxiées sur lesquelles sont réalisés les dispositifs, a été effectuée à partir de structures adéquates. Une couche tampon très pure réduit la température de bruit de la couche active, supprime la tendance au claquage et améliore la transconductance du MESFET près du pincement. Par traitement de surface de la région de grille, les résistances parasites sont réduites, tandis que les tensions de pincement, le bruit et le comportement « H.F. » des MESFET voient leurs performances améliorées. Le début d'un flux de courant en excès, indiquant l'amorçage du claquage, est repoussé vers les plus hautes tensions. Le même effet peut être atteint par une simple structure en escalier où la région de contact la plus épaisse est polarisée positivement.

PACS
1350F - Solid state microwave circuits and devices.
2560S - Other field effect devices.

Key words
electric breakdown of solids -- electron device noise -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- Schottky gate field effect transistors -- semiconductor epitaxial layers -- solid state microwave devices -- epilayer properties -- breakdown voltage -- GaAs MESFETs -- microwave devices -- buffer layer -- noise temperature -- active layer -- transconductance -- pinch off -- parasitic resistances -- excess current flow -- etching -- semiconductor device