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.     

3 mm 波段低噪声放大器

基于InP HEMT在3 mm波段的优越的噪声性能,设计制作了一款3 mm波段InP HEMT低噪声放大器。通过合理设计外延材料结构和器件结构,提高器件性能。测试1~40 GHz器件的S参数和噪声参数以及75~110 GHz器件的S参数,并采用外推的方法建立了器件的噪声模型。电路设计采用ADS仿真软件,采用全版图电磁场仿真保证电路设计的准确性,最终实现了一款3 mm波段低噪声放大器。测试结果显示在92~96 GHz时,带内增益大于20 dB,噪声系数小于4.0 dB。芯片面积3.07 mm×1.75 mm,直流功耗60 mW。     

GaAs PHEMT栅选择腐蚀工艺研究

基于GaAs PHEMT(赝配高电子迁移率晶体管)材料结构的设计,材料生长过程中增加了一层腐蚀终止层。经过大量的实验和腐蚀液体系的选取,完成了GaAs PHEMT工艺中能用于大批量生产的栅加工工艺。利用选择腐蚀终止层可以很容易地达到夹断电压和漏极电流的批量生产的一致性。本研究利用磷酸腐蚀液体系,在材料的设计中增加了InxGa1-xP腐蚀终止层,结果达到了预期目的,并已用于GaAs 0.25μm PHEMT标准工艺的生产中,获得了良好的经济效益。     

颗粒尺寸对多晶La2／3Ca1／3Mn1-xCuxO3低场磁电阻的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同颗粒尺寸的La2/3Ca1/33Mn1-xCuxO3(x=0.04)系列试样。X射线衍射实验说明Cu掺杂和不同温度烧结没有改变晶体的结构。电阻-温度实验曲线表明，随颗粒尺寸的减少，半导体-金属转变温度（Tp）向低温方向移动。磁电阻曲线显示，随颗粒尺寸的减少，与颗粒晶界有关的磁电阻在25K恒温、0.4T低场下由25%增加到了51%。实验结果表明，在La2/3Ca1/3MnO3中少量Cu掺杂和小颗粒尺寸可以实质性地提高与颗粒晶界有关的低场磁电阻效应。     

PZT的制备及其微观结构分析

PZT(Pb(ZrxTi(1-x)O3)是一种典型的三方-四方钙钛矿结构的铁电陶瓷，其微观结构对材料的铁电性能有很大的影响．我们用粉末烧结法制备PZT，对纯相PT(PbTiO3)和PZ(PbZrO3)的工艺进行研究．用X射线衍射仪对不同工艺条件制备的PZT，PT及PZ进行了结构分析．认为在使用Pb3O4作原料时并不需要文献[田长生，许建军，方晓华．烧结温度对0．85PZN-0．10BT-0．05PT陶瓷相结构的影响[J]．功能材料，1995，26(增刊)：358-359；杨祖陪，高峰，周欣山等．含铅弛豫铁电陶瓷的制备技术[J]．功能材料，1998，29(增刊)：533-535]所报道的需使反应处于富铅状态；计算分析还表明通过配比控制，可以使PZT的四方度符合使用要求．分析PZT中三方-四方相的共存与转变，认为其与内应力有关．     

ICP刻蚀在GaAs p-i-n工艺中的应用

基于GaAs p-i-n器件的制造工艺,介绍了器件制造过程中关键工艺步骤p-i层的去除方法,并总结分析了在p-i层去除过程中不同的方法对工艺结果造成的影响。分别采用了湿法腐蚀和干法刻蚀的方法制作了器件,结果表明采用湿法腐蚀的方法去除p-i层时,由于腐蚀的各项异性造成的影响无法消除,会影响器件的性能。阐述了影响干法刻蚀的设备因素和工艺因素,讨论分析了不同的气体、腔体的真空度以及不同的功率对最终结果的影响。最终得到刻蚀均匀、稳定的干法刻蚀条件,将ICP干法刻蚀工艺引入GaAs p-i-n器件制造。     

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。     

GaAs垂直结构PIN二极管限幅器

基于垂直结构GaAs PIN二极管的工艺技术开发,在GaAs PHEMT生产线上开发研制了GaAs PIN二极管限幅器单片集成电路.针对不同频段的单片电路采用了不同的材料结构参数设计.工艺中采用先进的深挖槽技术,严格控制横向钻蚀问题,制作出了限幅水平40 mW、最大承受功率5 W的多个频段GaAs限幅器单片电路,成品率达到95%以上.GaAs垂直结构PIN二极管工艺对GaAs PIN二极管大功率开关、限幅器等GaAs MMIC的发展具有重大意义.     

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％.     

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。