兆声清洗在GaAs PHEMT栅凹槽工艺中的应用

对GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)在栅凹槽光刻和栅凹槽腐蚀过程中光刻窗口内经常出现的一些沾污颗粒进行了分析.设计了一系列实验来分析残留在芯片上的颗粒度参数,采用4英寸(1英寸=2.54 cm)圆片模拟实际的栅凹槽清洗工艺过程,利用颗粒度测试仪分别测试了4英寸圆片表面不同粒径的沾污颗粒数在喷淋和兆声清洗两种条件下的变化情况.比较两种清洗结果,兆声清洗方法可以有效去除栅凹槽颗粒沾污.在实际流片过程中,采用兆声清洗方法大幅降低了源漏间沟道漏电数值,同时芯片的直流参数成品率由之前的75％提高到了93％.     

14～14.5 GHz 20 W GaAs PHEMT内匹配微波功率管

介绍了一种Ku波段内匹配微波功率场效应晶体管.采用GaAs PHEMT 0.25μm T型栅工艺,研制出总栅宽为14.4 mm的功率PHEMT管芯.器件由四管芯合成,在14～14.5 GHz频率范围内,输出功率大于20 W,附加效率大于27%,功率增益大于6 dB,增益平坦度为±0.3 dB.     

DC-40 GHz光通信系统用GaAs PHEMT驱动放大器。

利用0.2μmGaAsPHEMT工艺研制了40Gb/s光通信系统中的光调制器驱动放大器。该放大器芯片采用有源偏置的七级分布放大器结构,工作带宽达到40GHz,输入输出反射损耗约-10dB,功率增益14dB,功耗700mW,最大电压输出幅度达到7V。两级芯片级连后,功率增益约27dB,在40Gbit/s速率下得到清晰的眼图。     

沟道应力对GaAs PHEMT材料电性能的影响

设计并用分子束外延(MBE)法制备了不同沟道结构的GaAs PHEMT材料,采用高分辨率X射线双晶衍射仪(DCXRD)、应力测试仪和霍尔测试仪对样品的结晶质量、薄层组分和厚度偏差、应力以及电子迁移率进行了分析表征。探讨了外延片应力与沟道结构的相关性,研究了沟道失配应力对电性能的影响机理。建立了GaAs PHEMT材料热应力引起电子传输特性退化的试验方法,进行了高温和低温存储后材料电性能的演化行为测试,并归纳了热应力引起材料电特性退化的实验结果。结果表明GaAs PHEMT材料经高、低温存储并恢复室温后仍能保持原有电性能,沟道应力对材料电性能的影响主要表现为失配应力。     

高功率密度高效率28V GaAs PHEMT技术

报道了采用双场板设计的GaAs PHEMT器件,该器件栅长为0.5μm,工作电压28V,在2GHz下饱和输出功率2.18W/mm,功率附加效率PAE=67%。     

用248nm光刻机制作150nm GaAs PHEMT器件性能及可靠性评估

介绍了基于光刻机的150 nm T型栅Ga As PHEMT工艺,其中重点介绍了使用的shrink关键工艺步骤。利用新工艺在某100 mm Ga As工艺线上进行流片,并通过直流测试、loadpull测试、微波小信号测试以及环境试验、极限电压测试、高温步进试验,获得新工艺下制作的Ga As PHEMT的各项性能指标及可靠性。最后制作得到的器件在性能和通过直接光刻得到的PHEMT在性能和可靠性上基本在一个水平上,但是想要通过shrink工艺得到线宽更细的栅长需要进一步努力。     

6～18GHz GaAs PHEMT 5位MMIC数字移相器

采用GaAs PHEMT工艺研制开发了一款6～18 GHz五位MMIC数字移相器。通过建立精确的器件模型、选择合理的单位拓扑以及设计优化原理图和版图,并在优化过程中采用性能冗余优化策略,保证了产品各项性能优异和高成品率。测试的电性能典型值表明,在工作频率范围内,11.25°/22.5°移相位的相移误差<2.5°,45°/90°/180°移相位的相移误差<5°,相移均方根误差<4.5°,插入损耗保持在7dB～10.5dB的范围内,32种相移态输入端与输出端的驻波比均小于1.7,最终芯片面积仅为3.555mm×4.055mm×0.1mm,可广泛用于相控阵雷达与电子对抗等系统。     

0.15μm Y型栅高In沟道GaAs PHEMT低噪声器件设计

设计了一种GaAs PHEMT低噪声器件。通过电子束直写手段实现了0.15μm Y型栅,对栅型优化以减小器件栅电阻和栅寄生电容。采用高In含量的沟道设计以改善沟道电子输运特性,采用InGaAs/GaAs复合帽层以改善欧姆接触特性,并通过低噪声工艺流程制作了4×50μm GaAs PHEMT器件。测试结果表明,器件fT达到80GHz,在10GHz处最小噪声系数小于0.4dB,相关增益大于10dB。对于0.15μm栅长GaAs PHEMT器件来说,这是很好的结果。     

0.5 μm GaAs PHEMT数字衰减器设计

采用0.5μm GRAs PHEMT工艺设计了两款工作于1～4 GHz的数字衰减器.一款为选择式衰减器,衰减量0.5 dB和15dB,插入损耗≤1 dB,所有衰减状态的输入输出驻波比≤1.7;另外一款为3 bit数字衰减器.衰减步进0.8 dB.最大衰减量5.6 dB,插入损耗≤1 dB,所有衰减状态的输入输出驻波比≤1.8,相对于参考态,衰减态的插入相移在-3°～2°之间.     

内置驱动器的六位GaAs PHEMT宽带单片数控衰减器

采用增强/耗尽型(E/D)结构的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术,研制开发的砷化镓MMIC单片六位数字控制衰减器,具有衰减精度准确、承受功率大、线性度高等特点,并且集成了驱动器,使得输入信号控制线减少了一半,大大减少了系统布线的难度。产品由GaAsPHEMT标准工艺线加工。测试结果表明,在0.05～3.0GHz带内,插入损耗≤2.3dB@3GHz,带内输入输出驻波比≤1.5,衰减精度在±(0.3dB+3%)以内,1dB压缩功率点达到了27dBm,IP3超过了+45dBm。     

Comparison of OMVPE Grown GaAs/AlGaAs and GaAs/InGaP HEMT and PHEMT structures

Symmetric δ-doped InGaP and AlGaAs PHEMT structures have been grown by organometallic vapor phase epitaxy with properties that approach those of MBE grown AlGaAs structures. The 300 and 77K carrier concentrations for the InGaP PHEMT were 2.72 and 2.56 × 10¹² cm^{2 −2} and the mobilities were 5,920 and 22,000 cm^{2 2}/V.s. These excellent values suggest that problems associated with switching the anion at the channel heterojunction have been overcome. The corresponding values for the AlGaAs PHEMT were 2.51 and 2.19 × 10¹² cm^{2 −2} and 6,500 and 20,400 cm²/V.s. The uniformity in the indium concentration in the InGaAs layer as determined by photoluminescence, photoreflection, double crystal x-ray diffraction, and Rutherford backscattering was found to be good, but the percent In in the AlGaAs pseudo-morphic high electron mobility transistor (PHEMT) was less than that in the InGaP PHEMT even though the programmed values were the same. The uniformity in the doping distribution as determined by secondary ion mass spectroscopy and electrochemical capacitance-voltage measurements was found to be good, but it decreased with distance from the center of the susceptor. Also, most of the dopants in the δ-doped InGaP and AlGaAs layers were activated.     

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。     

GaAs PHEMT工艺V波段有源二倍频器MMIC

基于标准GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计了一个输出频率在V波段的有源二倍频器单片微波集成电路(MMIC),实现了高输出功率和良好的谐波抑制特性.芯片内部集成了180°马逊巴伦、对管变频和输出功率放大器等电路.重点优化设计了马逊巴伦的版图结构,在宽带内具有良好的相位和幅度特性;分析了对管变频结构电路的原理,确定其最佳工作电压在压断电压附近;设计了V波段两级放大器电路,对带内信号放大的同时抑制了带外谐波信号,提高了整个倍频器的输出功率.芯片采用微波探针台在片测试,在外加3.5V电源电压下的工作电流为147 mA;输入功率为14 dBm时,在55～ 65 GHz输出带宽内的输出功率为13 dBm;带内基波抑制大于20 dBc,芯片面积为2.1 mm×1.3 mm.此倍频器MMIC可应用于V波段通信系统和微波测量系统.     

5G毫米波通信用低插损高隔离GaAs PHEMT单刀双掷开关

基于0.15μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,实现了一款用于5G毫米波通信的低插损高隔离单刀双掷(SPDT)开关芯片。为了降低插损,每个开关支路通过四分之一波长阻抗变换器连接到天线端,并通过优化传输线和器件总栅宽实现了良好的端口匹配;为了提高隔离度,采用了三并联多节枝的分布式架构形成高的输入阻抗状态,实现信号的全反射。芯片面积为2.1 mm×1.1 mm。在片测试结果显示,在24.25~29.5 GHz的5G毫米波频段内该SPDT开关实现了小于1.1 dB的极低插损和大于32 dB的高隔离度,1 dB压缩点输入功率大于26 dBm。     

一款Ku 波段GaAs PHEMT 低噪声放大器

面向微波毫米波低噪声放大电路对高性能低噪声放大器件的需求,进行0. 15 μm 栅长GaAs PHEMT低噪声器件制备工艺的开发,在制备工艺中采用了欧姆特性优异的复合帽层欧姆接触、低寄生电容的介质空洞栅结构以及高击穿电压的双槽结构。在此基础上实现了一款性能优异的Ku 波段低噪声放大电路,电路在Ku 频段全频带(14 ~18 GHz)内实现了优良的性能,其噪声系数小于1. 3 dB,增益大于17 dB。电路采用5 V 电源供电,功耗为250 mW,芯片面积为2 mm×1. 6 mm;这款性能优异的Ku 频段低噪声放大器特别适用于高信噪比要求的卫星通信等应用。     

双平面掺杂和单平面掺杂PHEMT器件的性能比较

研制了Al0 .2 4 Ga0 .76 As/ In0 .2 2 Ga0 .78As单平面掺杂PHEMT器件(SH - PHEMT)和双平面掺杂PHEMT器件(DH- PHEMT) ,并对其特性进行了比较.由于采用了双异质结、双平面掺杂的设计,DH- PHEMT能将载流子更好地限制在沟道中,得到更大的二维电子气浓度和更均匀的二维电子气分布,这些都有利于提高器件的性能.因此,DH- PHEMT器件具有更好的线性度,在较大的栅压范围内具有高的跨导和更大的电流驱动能力.这说明DH-PHEMT器件更加适用于高线性度应用的微波功率器件.     

双平面掺杂和单平面掺杂PHEMT器件的性能比较

研制了Al0.24Ga0.76As/In0.22Ga0.78As单平面掺杂PHEMT器件(SH-PHEMT)和双平面掺杂PHEMT器件(DH-PHEMT),并对其特性进行了比较.由于采用了双异质结、双平面掺杂的设计,DH-PHEMT能将载流子更好地限制在沟道中,得到更大的二维电子气浓度和更均匀的二维电子气分布,这些都有利于提高器件的性能.因此,DH-PHEMT器件具有更好的线性度,在较大的栅压范围内具有高的跨导和更大的电流驱动能力.这说明DH-PHEMT器件更加适用于高线性度应用的微波功率器件.     

PHEMT欧姆接触的双源共蒸技术

近年来,砷化镓器件的发展极为迅速。其中,欧姆接触的制作是器件研制的关键工艺之一。为了提高GaAsPHEMT器件欧姆接触的性能和可靠性水平,文章比较了三种常见的GaAsPHEMT器件欧姆接触制备技术的差异,分别是:分层蒸发、溅射+蒸发、双源共蒸。通过传输线模型(TLM)法测试数据以及微细形貌分析,得出双源共蒸工艺制备的欧姆接触的电阻率和均匀性综合特性最佳,因此认为双源共蒸技术在大尺寸GaAsPHEMT圆片工艺中具有最优的综合特性。