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.     

一种基于新型片上变压器的数字隔离器设计

片上变压器是在硅片上制造的空心变压器,具有高耦合系数、低功耗和可集成性,与传统的隔离器相比,基于片上变压器的数字隔离器在功耗、体积、传输速率等方面具有明显优势。通过3D仿真方法研究了片上变压器的几何尺寸对变压器性能参数的影响,得到了优化后的片上变压器设计参数。采用自主开发的工艺流程流片,研制了片上变压器样片。同时,介绍了一种与片上变压器相匹配的编解码电路原理和设计方法,研制出磁偶数字隔离器芯片。测试结果表明,磁偶数字隔离器芯片耐压隔离能力超过3 500 V,可实现0～40 Mibit/s的低功耗数据隔离传输,延迟时间为20 ns,脉宽失真<3 ns,验证了片上变压器设计的正确性。     

Structural Features of Boron-Doped Si（113） Surfaces Simulated by ab initio Calculations

Based on ab initio calculations, boron-doped Si（113） surfaces have been simulated and atomic structures of the surfaces have been proposed. It has been determined that surface features of empty and filled states that are separately localized at pentamers and adatoms indicates a low surface density of B atoms, while it is attributed to heavy doping of B atoms at the second layer that pentamers and adatoms are both present in an image of scanning tunnelling microscopy. B doping at the second layer should be balanced by adsorbed B or Si atoms beside the adatoms and inserted B interstitials below the adatoms.     

3 mm 频段InP HEMT 低噪声器件研究

通过优化设计材料纵向结构,得到了满足3 mm频段工作的InP外延材料结构,最终采用外延工艺制作了InP外延材料。设计了3 mm频段InP HEMT器件横向结构,确定合适源漏间距和单指栅宽,基于InP外延材料采用自主研发流片工艺,优化了欧姆接触工艺,最终制作成功3 mm频段InP HEMT低噪声器件。测试结果表明,在频率为75～110 GHz,Uds为1.2 V,Ugs为-0.1 V时,InP HEMT单胞器件最大增益大于9 dB,噪声系数1.2 dB。     

热阻降低39.5%的4英寸金刚石基GaN HEMT工艺

散热问题是制约GaN大功率器件应用的瓶颈,为解决这个问题,研究人员将注意力集中到金刚石上的GaN结构(金刚石基GaN)。研发了一种将4英寸(1英寸=2.54 cm)GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)转移到金刚石上来提高散热效率的工艺技术。首先采用GaN HEMT标准工艺制备GaN器件,然后将衬底进行剥离去除,接着将纳米级粘接层沉积到GaN和多晶金刚石的表面,最后通过4英寸晶圆级键合工艺,将去除衬底的GaN HEMT转移到金刚石上。测试结果显示,转移后的GaN HEMT的热阻较转移前热阻降低了39.5%,6.5 W总耗散功率下GaN HEMT的结温降低了33.77℃。而且,在48 V下对转移后的GaN HEMT进行了测试,结果表明,栅源电压1 V下漏极电流密度为0.93 A/mm,频率3.5 GHz下输出功率密度达到10.45 W/mm,功率附加效率(PAE)为51%,增益为13.9 dB。     

离子注入的铝在Si(100)表面的偏析及其引起的纳米团簇和合金晶粒形成现象的实验研究

通过高温退火注入了铝的Si(100)样品,探讨偏析出来的铝在硅表面的热力学行为.由900℃的退火实验发现,偏析出来的铝原子一方面形成Si(100)基底的外延铝膜和铝岛,另一方面与硅原子结合形成尺度约为2—3nm的铝硅团簇.而1200℃的退火实验显示,铝和硅的快速冷凝形成了立方晶系的Al₄Si合金晶粒、尺度约为20—30nm.细小的铝硅团簇在结构上独立于样品基底并且趋于聚集成团,很可能是在高温退火和快速降温过程中形成铝硅合金晶粒的前驱. 关键词： 硅表面 铝掺杂 团簇 4Si')" href="#">Al₄Si     

一种用于砷化镓晶圆级堆叠的工艺技术

随着电子系统对多功能、小型化要求的不断提高，将数字控制电路、移相器、低噪声放大器等砷化镓微波集成电路（MMICs）进行3D集成是解决问题的方向。为此，设计具有数百个互连点的孔链测试结构模拟上下两层电路互连，采用砷化镓穿孔技术将正面互连压点转移到背面，研究适用砷化镓薄片的晶圆级键合技术，开发出两片式砷化镓面对背的晶圆级堆叠工艺技术，堆叠成品率达到90%以上。利用这项工艺，将砷化镓数字电路堆叠到低噪声放大器芯片上，形成了Ka波段幅相多功能电路，测试在32～38 GHz频段内，接收端增益大于21.5 dB，噪声小于4 dB，移相精度小于4°；发射端增益大于23 dB，输出功率大于25 dBm（输入功率10 dBm），移相精度小于4°。