Rev. Phys. Appl. (Paris) 21, 139-149 (1986)
DOI: 10.1051/rphysap:01986002102013900

Optimisation du profil de dopage d'un MESFET réalisé par implantation ionique

J.L. Cazaux¹, J. Graffeuil² et D. Pavlidis<sup>1, 2

1</sup>  Laboratoire d'Automatique et d'Analyse des Systèmes du C.N.R.S., 7, avenue du Colonel Roche, 31077 Toulouse Cedex, France
²  THOMSON-C.S.F./O.A.G., Domaine de Corbeville, 91401 Orsay, France

Abstract
A method is proposed to investigate the influence of doping profiles on the performance of GaAs Field Effect Transistors. We consider in particular the effect of different ion implantation energies and doses, as well as, the influence of gate recess. The static and dynamic small signal characteristics of GaAs MESFETs with nonuniform doping profiles are studied by combining analytical and numerical techniques to reduce calculation time. Details of the FET analysis and computer simulation are presented. Results are compared with experimental data obtained from FETs with different implantation conditions and gate recess depths. The influence of the doping profile on the equivalent circuit elements of GaAs MESFET's is finally investigated in view of an optimization of their microwave properties.

Résumé
On analyse l'interdépendance entre les performances d'un transistor à effet de champ en arséniure de gallium et son profil de dopage réalisé par implantation ionique. On étudie en particulier l'influence des conditions d'implantation (énergie et dose implantées) ainsi que celle du creusement de grille (« recess ») préalablement à la réalisation de la barrière Schottky. Les résùltats théoriques ont été obtenus à l'aide d'un simulateur permettant d'accéder aux propriétés statiques et dynamiques petits signaux du transistor à effet de champ pour tout profil de dopage non uniforme. Le temps de calcul a été réduit au maximum en associant des techniques analytiques et numériques. Le fonctionnement général du logiciel ainsi que les principes du calcul de toutes les caractéristiques électriques du composant sont détaillés. Les résultats de la simulation sont comparés aux résultats expérimentaux obtenus sur des structures réalisées en faisant varier les conditions d'implantation et la profondeur du creusement de grille. Enfin, l'influence du profil de dopage sur chacun des éléments du schéma équivalent du transistor à effet de champ GaAs est discutée en vue d'une optimisation des performances micro-ondes.

PACS
6170T - Doping and implantation of impurities.
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
2560S - Other field effect devices.

Key words
gallium arsenide -- III V semiconductors -- ion implantation -- Schottky gate field effect transistors -- semiconductor doping -- doping profiles -- ion implanted MESFETs -- GaAs field effect transistors -- ion implantation energies -- doses -- gate recess -- static -- dynamic small signal characteristics -- equivalent circuit elements -- microwave properties