Ka波段GaN HEMT功率器件

设计了Ka波段GaN功率高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料及器件结构,采用AlN插入层提高了二维电子气(2DEG)浓度.采用场板结构提高了器件击穿电压.采用T型栅工艺实现了细栅制作,提高了器件高频输出功率增益.采用钝化工艺抑制了电流崩塌,提高了输出功率.采用通孔工艺减小源极寄生电阻,通过优化钝化层厚度减小了寄生电容,提高了器件增益.基于国产SiC外延材料及0.15 μm GaN HEMT工艺进行了器件流片,最终研制成功Ka波段GaN HEMT功率器件.对栅宽300 μm器件在29 GHz下进行了微波测试,工作栅源电压为-2.2V,源漏电压为20 V,输入功率为21 dBm时,器件输出功率为30 dBm,功率增益为9 dB,功率附加效率约为43％,功率密度达到3.3 W/mm.     

Ni含量对PHEMT欧姆接触的影响

研究了AuGeNi/Au金属系统中Ni含量对n-GaAs欧姆接触的影响,用传输线法对接触电阻进行了测试,在原子力显微镜观测了合金表面形貌,测试了高温存储后接触电阻的变化.结果表明:Ni含量占AuGe的8%wt左右,Ge与Ni的厚度比在1.6:1左右时,可以得到相对比较好的欧姆接触.     

C波段60W GaAs大功率内匹配晶体管

报道了一种采用内匹配技术制作的GaAs大功率晶体管。通过管芯的结构设计和工艺优化,进行了GaAs微波大栅宽芯片的研制;通过内匹配技术对HPFET(high performance FET)管芯进行阻抗匹配,实现了器件的大功率输出;通过提高栅-漏击穿电压、降低饱和压降等手段提高器件的功率和附加效率。经测试,当器件Vds=10V时,在5.3~5.7GHz频段输出功率P0≥47.8dBm(60.3W),功率附加效率PAE≥42.8%,其中在5.5GHz频率点,输出功率达到48dBm(63.1W),附加效率为46.8%。     

超宽带SiC MESFET器件的研制

采用中国电子科技集团公司第十三研究所自主外延材料及标准工艺平台制作了SiC MESFET芯片,采用管壳内匹配及外电路匹配相结合的方法,制作了超宽带SiC MESFET器件。优化了管壳内匹配形式,采用内匹配技术提高了器件输入阻抗及输出阻抗,采用外电路匹配的方法对器件阻抗进行了进一步提升。通过对输出匹配电路的优化实现了超宽带功率输出。优化了外电路偏置电路,消除了栅压调制效应,提高了电路稳定性。栅宽5 mm器件,脉宽为100μs、占空比为10%脉冲工作,工作电压VDS为48 V,在0.8～2.0 GHz频带内脉冲输出功率为15.2 W(41.83 dBm),功率密度达到3.04 W/mm,功率增益为8.8 dB,效率为35.8%,最终实现了超宽带大功率器件的制作。     

P波段3kW GaN功率器件的研制

介绍了一款高压高功率GaN功率器件及其匹配电路。基于国内高压GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的研究基础,选取了GaN HEMT芯片,确定了器件的总栅宽。根据GaN HEMT芯片阻抗,器件内部进行了LC谐振匹配设计,外部采用双边平衡同轴巴伦进行推挽匹配设计。散热方面通过改善封装管壳热沉材料提高热导率。最终成功研制出高压、3 kW的GaN功率器件,该器件在工作电压为60 V、工作频率为0.35~0.45 GHz、脉宽为300μs、占空比为10%条件下,频带内输出功率大于3 kW、功率增益大于16 dB、功率附加效率大于71%、抗负载失配能力不小于10∶1。     

国外GaN功率器件衬底材料和外延技术研发现状

GaN基功率器件的衬底和外延技术的发展对于器件性能的提升和成本的降低起着非常重要的作用.介绍了国外SiC基、Si基以及新型金刚石基GaN功率器件衬底材料和GaN外延技术的研发现状.重点讨论了大尺寸衬底技术(6英寸SiC衬底、8英寸Si衬底)、GaN HEMT与Si CMOS器件异质集成技术以及金刚石基GaN HEMT材料集成技术的研发进展.分析了GaN功率器件材料技术的发展趋势,认为更大尺寸更高质量衬底和外延材料制作、外延技术的改进、金刚石等新型衬底材料研发以及GaN基材料与Si材料的异质集成技术等将是未来研究的重点.     

太赫兹 InP HEMTs 的神经网络建模方法

包含新技术、新材料的非传统器件的不断涌现使现有的模型已不能完全表征THz 器件的特性。而采用神经网络 建模的方法,可极大地提高建模的效率和精确度,解决一系列传统模型所无法解决的问题,是一种新型的CAD 建模方法。 本文采用神经网络空间映射的方法,在传统的粗模型的基础上对输入信号进行有效地修正,从而得到适合太赫兹器件的 精确模型,器件的截止频率Ft 和最高振荡频率Fmax 分别为220GHz 和310GHz。模型在直流IV 和1-110GHz 范围内的S 参数与测试结果吻合较好,比传统粗模型的精度有了较大的提高。     

太赫兹InP HEMTs的神经网络建模方法

包含新技术、新材料的非传统器件的不断涌现使现有的模型已不能完全表征THz器件的特性。而采用神经网络建模的方法,可极大地提高建模的效率和精确度,解决一系列传统模型所无法解决的问题,是一种新型的CAD建模方法。本文采用神经网络空间映射的方法,在传统的粗模型的基础上对输入信号进行有效地修正,从而得到适合太赫兹器件的精确模型,器件的截止频率Ft和最高振荡频率Fmax分别为220GHz和310GHz。模型在直流IV和1-110GHz范围内的S参数与测试结果吻合较好,比传统粗模型的精度有了较大的提高。     

SPC参数控制限和规范限的定义

介绍了定义SPC控制限和规范限的一套方法.在多品种小批量的化合物半导体前道工艺线推行SPC的过程中,针对不同参数的性质不同,分别总结出了三种不同的定义方法,从而对前道工艺流程的全部参数实行了SPC监控,并在实际的控制中证明该方法是有效的.该方法解决了困扰SPC使用者如何定义控制限和规范限的难题,尤其对于刚开始推行SPC的生产线有借鉴意义.     

0.25 μm介质栅与非介质栅PHEMT的性能比较分析

为提高PHEMT性能,从改进PHEMT结构出发,采用介质栅器件结构,研制了0.25 μm介质栅PHEMT器件,并与Win公司生产的0.25 μm非介质栅器件的频率特性、开态击穿和功率特性进行了比较.介质栅器件选用了合适的栅凹槽的宽度和掺杂浓度,提高了开态击穿电压.这意味着可以在更高的电压下稳定的工作而不被烧毁.0.25 μm介质栅器件的截止频率达到19 GHz,开态击穿电压超过11 v,功率密度超过1 W/mm,表现出了较非介质栅器件更为优异的功率性能.最后分析了介质栅器件的优势和有待改进的方向,优化器件栅凹槽形貌,调整栅帽下面介质的厚度,使用双场板结构等可以进一步提升器件性能.