单片集成0.8μm栅长GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管

优化了GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)的外延结构,有利于获得增强型PHEMT的正向阈值电压.采用光学接触式光刻方式,实现了单片集成0.8μm栅长GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型PHEMT.直流和高频测试结果显示:增强型(耗尽型)PHEMT的阈值电压、非本征跨导、最大饱和漏电流密度、电流增益截止频率、最高振荡频率分别为0.1V(-0.5V),330mS/mm(260mS/mm),245mA/mm(255mA/mm),14.9GHz(14.5GHz)和18GHz(20GHz).利用单片集成增强/耗尽型PHEMT实现了直接耦合场效应晶体管逻辑反相器,电源电压为1V,输入0.15V电压时,输出电压为0.98V;输入0.3V电压时,输出电压为0.18V.     

Monolithic Integration of InGaP/AlGaAs/InGaAs Enhancement/Depletion-Mode PHEMTs

提出了一种新结构单片集成增强/耗尽型(E/D)InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMTs).外延层材料通过分子束外延技术生长,在室温下,其电子迁移率和二维电子气浓度分别为5410cm2/(V·s)和1.34×1012cm-2.首次提出了普通光学接触曝光分步制作增强与耗尽型的栅技术方法.研制出了单片集成E/D型PHEMTs,获得良好的直流和交流特性,最大饱和漏电流密度分别为300和340mA/mm,跨导为350和300mS/mm,阈值电压为0.2和-0.4V,增强型的fT和fmax为10.3和12.4GHz,耗尽型的fT和fmax为12.8和14.7GHz.增强/耗尽型PHEMTs的栅漏反向击穿电压都为-14V.     

GaAs基单片集成InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型PHEMTs

提出了一种新结构单片集成增强/耗尽型(E/D)InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMTs).外延层材料通过分子束外延技术生长,在室温下,其电子迁移率和二维电子气浓度分别为5410cm2/(V·s)和1.34×1012cm-2.首次提出了普通光学接触曝光分步制作增强与耗尽型的栅技术方法.研制出了单片集成E/D型PHEMTs,获得良好的直流和交流特性,最大饱和漏电流密度分别为300和340mA/mm,跨导为350和300mS/mm,阈值电压为0.2和-0.4V,增强型的fT和fmax为10.3和12.4GHz,耗尽型的fT和fmax为12.8和14.7GHz.增强/耗尽型PHEMTs的栅漏反向击穿电压都为-14V.     

GaAs基单片集成InGaP／AIGaAs／InGaAs增强／耗尽型PHEMTs

提出了一种新结构单片集成增强/耗尽型(E/D)InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMTs).外延层材料通过分子束外延技术生长,在室温下,其电子迁移率和二维电子气浓度分别为5410cm2/(V·s)和1.34×1012cm-2.首次提出了普通光学接触曝光分步制作增强与耗尽型的栅技术方法.研制出了单片集成E/D型PHEMTs,获得良好的直流和交流特性,最大饱和漏电流密度分别为300和340mA/mm,跨导为350和300mS/mm,阈值电压为0.2和-0.4V,增强型的fT和fmax为10.3和12.4GHz,耗尽型的fT和fmax为12.8和14.7GHz.增强/耗尽型PHEMTs的栅漏反向击穿电压都为-14V.     

0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0.25μm的GaAs基InAlAs/InGaAs变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT),测得其跨导为522mS/mm,沟道电流密度达490mA/mm,截止频率为75GHz,比同样工艺条件下GaAs基InGaP/InGaAs PHEMT的性能有很大的提高.对该器件工艺及结果进行了分析,提取了器件的交流小信号等效电路模型参数,并提出了进一步得到高稳定性、高性能器件的方法.     

单片集成GaAs增强／耗尽型赝配高电子迁移率晶体管

介绍了单片集成GaAs增强／耗尽型赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺。借助栅金属的热处理过程,形成了热稳定性良好的Pt／Ti／Pt／Au栅。AFM照片结果表明Pt金属膜表面非常平整,2nm厚度膜的粗糙度RMS仅为0．172nm。通过实验,我们还得出第一层Pt金属膜的厚度和退火后的下沉深度比大概为1：2。制作的增强型／耗尽型PHEMT的闽值电压（定义于1mA／mm）、最大跨导、最大饱和漏电流密度、电流增益截止频率分别是＋0．185／-1．22V、381．2／317．5mS／mm、275／480mA／mm、38／34GHz。增强型器件在4英寸圆片上的阈值电压标准差为19mV。     

T形栅In0.52Al0.48 As／In0.6Ga0.4As MHEMTs功率器件

利用电子束光刻技术制备了200nm栅长GaAs基T型栅InAlAs/InGaAs MHEMT 器件.该GaAs基MHEMT器件具有优越的直流、高频和功率性能,跨导、饱和漏电流密度、阈值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm, 605mA/mm, -1.8V, 138GHz 和78GHz. 在8GHz下,输入功率为-0.88(2.11)dBm时,输出功率、增益、PAE、输出功率密度分别为14.05(13.79)dBm,14.9(11.68)dB,67.74 (75.1)%,254(239)mW/mm,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT功率器件奠定了基础.     

采用新的偏心凹槽栅工艺制作的低噪声InGaAs HEMT

采用新的偏心凹槽栅工艺制作的低噪声InGaAs HEMT(高电子迁移率晶体管),在12GHz下噪声系数可达到0.68dB。这种n-AlGaAs/InGaAs PHEMT结构是用分子束外延法在半绝缘的GaAs衬底上生长的。采用这种新的偏心凹槽栅工艺可以减小栅源电阻,栅漏击穿电压可达6V以上。栅长为0.2μm的InGaAs HEMT在最低噪声偏置点的跨导为510mS/mm。在12GHz下,当V_(ds)=2V,I_(ds)=16mA时,最小噪声系数和相关增益分别为0.68dB和10.4dB。采用这种新的HEMT作为第一级的三级放大器,其最小噪声系数为1.2dB,最大增益为31dB。     

蓝宝石衬底上槽栅型X波段增强型AlGaN/GaN HEMT

研制了一款X波段增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)。在3英寸(1英寸=2.54 cm)蓝宝石衬底上采用低损伤栅凹槽刻蚀技术制备了栅长为0.3μm的增强型AlGaN/GaN HEMT。所制备的增强型器件的阈值电压为0.42 V,最大跨导为401 mS/mm,导通电阻为2.7Ω·mm。器件的电流增益截止频率和最高振荡频率分别为36.1和65.2 GHz。在10 GHz下进行微波测试,增强型AlGaN/GaN HEMT的最大输出功率密度达到5.76 W/mm,最大功率附加效率为49.1%。在同一材料上制备的耗尽型器件最大输出功率密度和最大功率附加效率分别为6.16 W/mm和50.2%。增强型器件的射频特性可与在同一晶圆上制备的耗尽型器件相比拟。     

200nm栅长In0.52Al0.48As/In0.6Ga0.4As MHEMTs器件

利用电子束光刻技术制备出200nm栅长GaAs基InAlAs/InGaAs MHEMT器件.Ti/Pt/Au蒸发作为栅极金属.同时为了减少栅寄生电容和寄生电阻,采用3层胶工艺,实现了T型栅.GaAs基MHEMT 器件获得了优越的直流和高频性能,跨导、饱和漏电流密度、域值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm,605mA/mm,-1.8V,110GHz及72GHz,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT器件奠定了基础.     

Ku波段6bit数字衰减器MMIC的小型化设计

基于0.25μm GaAs增强/耗尽(E/D)型赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计并实现了一款集成了6 bit并行驱动器的数字衰减器单片微波集成电路(MMIC)。该衰减器采用T型衰减网络结构,不仅缩小了芯片面积,并且可实现较好的衰减精度和衰减附加相移。芯片在片测试结果表明,在-5 V电源电压下驱动器的静态电流为1.8 mA,响应速度为25 ns。在9~18 GHz频率范围内,衰减器芯片的插入损耗不大于3.6 dB,均方根衰减精度不大于0.7 dB,衰减附加相移为-2°~4°,输入电压驻波比(VSWR)不大于1.25∶1,输出VSWR不大于1.5∶1。芯片尺寸为1.6 mm×0.6 mm×0.1 mm。该电路具有响应速度快、功耗低、面积小、衰减附加相移小等优点,可广泛应用于通信设备和微波测量系统中。     

高性能六边形发射极InGaP/GaAs异质结双极型晶体管

六边形发射极的自对准InGaP/GaAs异质结具有优异的直流和微波性能.采用发射极面积为2μm×10μm的异质结双极型晶体管,VCE偏移电压小于150mV,膝点电压为0.5V(IC=16mA),BVCEO大于9V,BVCBO大于14V,特征频率高达92GHz,最高振荡频率达到105GHz.这些优异的性能预示着InGaP/GaAs HBT在超高速数字电路和微波功率放大领域具有广阔的应用前景.     

S波段大功率GaAs PHEMT单片放大器

GaAs单片集成电路具有体积小、质量轻和可靠性高等特性,已经成为微波领域重要的器件。采用MBE技术生长出双面掺杂AlGaAs/InGaAs PHEMT结构的外延材料,研制了高效率的GaAs PHEMT器件,S波段功率附加效率大于55%。建立了基于EEHEMT的大信号模型,利用ADS软件搭建了有耗匹配的二级放大电路拓扑结构,进行最佳效率匹配,得到优化电路。采用4英寸(1英寸=2.54cm)GaAs0.35μm标准工艺研制了AlGaAs/InGaAs/GaAsPHEMT MMIC电路,测试结果表明,在测试频率为2.2~3.4GHz,测试电压VDS为10V时,输出功率大于12W,功率增益大于22dB,功率附加效率大于40%。     

砷化镓六位串并行驱动器芯片的研制

基于0.25μm砷化镓(GaAs)增强、耗尽型赝配高电子迁移率晶体管(E/DPHEMT)工艺,设计并实现了一种串并行驱动器芯片,该芯片应用直接耦合场效应晶体管逻辑结构(DCFL),实现了移位寄存器、锁存器、输出缓冲等数字逻辑电路单片集成.芯片可输入六位串行或并行数据,输出六对互补电平以控制开关、衰减器等砷化镓微波单片集成电路(MMIC).测试结果表明,在5V工作电压下芯片的静态电流为7.6mA,并行输出高电平4.8V,低电平0.1V,传输延迟时间125 ns.驱动器芯片尺寸为2.5 mm×1.45 mm.该电路具有响应速度快、易与砷化镓MMIC集成等特点,可广泛应用于各类多功能电路、组件及模块中.     

200nm栅长In0.52Al0.48As／In0.6Ga0.4As MHEMTs器件

利用电子束光刻技术制备出200nm栅长GaAs基InAIAs/InGaAs MHEMT器件.Ti/Pt/Au蒸发作为栅极金属.同时为了减少栅寄生电容和寄生电阻,采用3层胶工艺,实现了T 型栅. GaAs基MHEMT 器件获得了优越的直流和高频性能,跨导、饱和漏电流密度、域值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm, 605mA/mm, -1.8V, 110GHz及 72GHz,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT器件奠定了基础.     

4W、22dB小信号增益K波段砷化镓单片微波集成功率放大器

本文报道了一种基于AlGaAs/InGaAs/GaAs pHEMT工艺的4W K波段单片微波集成功率放大器。该功放采用0.15 μm功率pHEMT工艺,并在片内实现了输入、输出端口的50欧姆阻抗匹配。当直流偏置电压为5.6V、直流偏置电流为2.6A时,该功放在19~22 GHz工作频段内可以输出4W的饱和功率,并达到22dB的小信号增益、13dB的输入回波损耗、25%的功率附加效率。     

0.5~2.7 GHz GaAs超宽带多功能MMIC芯片设计

基于0.25μm GaAs增强/耗尽型(E/D模)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计并实现了一款集成了并行驱动器的多功能单片微波集成电路(MMIC)芯片。该芯片的移相器采用磁耦合全通网络(MCAPN)结构,功率分配器则使用集总元件进行集成,不仅缩小了芯片面积,并且在超宽带下实现了较好的相位精度和幅度一致性。采用微波探针台对芯片进行在片测试,结果表明在0.5~2.7 GHz,芯片性能良好:其小信号RF输入功率为0 dBm,芯片的插入损耗不大于7 dB,幅度波动在±0.8 dB以内,相位差为-98°~-85°,输入电压驻波比(VSWR)不大于1.9∶1,输出VSWR不大于1.9∶1,在-5 V电源下驱动器的静态电流为1 mA,响应速度为25 ns。芯片尺寸为3.4 mm×1.8 mm。该电路具有响应速度快、功耗低、集成度高等特点,可应用于多波束天线系统中。     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

T形栅In0.52Al0.48As/In0.6Ga0.4As MHEMTs功率器件

利用电子束光刻技术制备了200nm栅长GaAs基T型栅InAlAs/lnGaAs MHEMT器件.该GaAs基MHEMT器件具有优越的直流、高频和功率性能,跨导、饱和漏电流密度、阈值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm,605mA/mm,-1.8V,138GHz和78GHz.在8GHz下,输人功率为-0.88(2.11)dBm时,输出功率、增益、PAE、输出功率密度分别为14.05(13.79)dBm,14.9(11.68)dB,67.74(75.1)%,254(239)mW/mm,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT功率器件奠定了基础.