0.15μm GaN HEMT及其应用

报道了毫米波应用的0.15μm场板结构GaN HEMT。器件研制采用了76.2mm(3英寸)SiC衬底上外延生长的AlGaN/GaN异质结构材料,该材料由MOCVD技术生长并引入了掺Fe GaN缓冲层技术以提升器件击穿电压。器件栅脚和集成了场板的栅帽均由电子束光刻实现,并采用栅挖槽技术来控制器件夹断电压。研制的2×75μm栅宽GaN HEMT在24V工作电压、35GHz频率下的负载牵引测试结果显示其输出功率密度达到了4W/mm,对应的功率增益和功率附加效率分别为5dB和35%。采用该0.15μm GaN HEMT技术进行了Ka波段GaN功率MMIC的研制,所研制的功率MMIC在24V工作电压下脉冲工作时(100μs脉宽、10%占空比),29GHz频点处饱和功率达到了10.64W。     

凹槽栅场调制板结构AlGaN/GaN HEMT

研制的SiC衬底上的AlGaN/GaN微波功率HEMTs,采用凹槽栅和场调制板结构有效抑制了器件的电流崩塌,提高了器件的击穿电压和器件的微波功率特性.研制的1mm栅宽器件在8GHz,34V工作电压下,饱和输出功率达到了9.05W,功率增益为7.5dB,功率附加效率为46%.     

凹槽栅场调制板结构AlGaN/GaN HEMT

研制的SiC衬底上的AlGaN/GaN微波功率HEMTs,采用凹槽栅和场调制板结构有效抑制了器件的电流崩塌,提高了器件的击穿电压和器件的微波功率特性.研制的1mm栅宽器件在8GHz,34V工作电压下,饱和输出功率达到了9.05W,功率增益为7.5dB,功率附加效率为46%.     

跨导为325mS/mm的AlGaN/GaN HFET器件

报道了使用国产GaN外延材料（蓝宝石衬底）的AlGaN/GaN HFET器件的制备以及室温下器件的性能. 器件栅采用场板结构,其中栅长为0.3μm,场板长为0.37μm,源漏间距为3μm. 器件的饱和电流密度为0.572A/mm,最大漏电流密度为0.921A/mm,最大跨导为325mS/mm,由S参数外推出截止频率和最高振荡频率分别为27.9GHz和33.1GHz.     

跨导为325mS/mm的AlGaN/GaN HFET器件

报道了使用国产GaN外延材料(蓝宝石衬底)的AlGaN/GaN HFET器件的制备以及室温下器件的性能.器件栅采用场板结构,其中栅长为0.3μm,场板长为0.37μm,源漏间距为3μm.器件的饱和电流密度为0.572A/mm,最大漏电流密度为0.921A/mm,最大跨导为325mS/mm,由S参数外推出截止频率和最高振荡频率分别为27.9GHz和33.1GHz.     

磁控溅射AlN介质的14W/mm AlGaN/GaN MIS-HEMT

介绍了一种采用磁控溅射AlN介质作为绝缘层的的SiC衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT.器件研制中采用了凹槽栅和场板结构.采用MIS结构后,器件击穿电压由80 V提高到了180 V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压.在2 GHz、75 V工作电压下,研制的200μm栅宽AlGaN/GaNMIS-HEMT输出功率密度达到了14.4 W/mm,器件功率增益和功率附加效率分别为20.51 dB和54.2%.     

L波段GaN HEMT器件的研制

基于标准工艺自主研制了L波段0.5μm栅长的GaN HEMT器件。该器件采用了利用MOCVD技术在3英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上生长的AlGaN/GaN异质结外延材料,通过欧姆接触工艺的改进将欧姆接触电阻值控制在了0.4Ω·mm以内,采用场板技术提高了器件击穿电压,采用高选择比的刻蚀工艺得到了一定倾角的通孔,提高了器件的散热能力及增益。结果表明,采用该技术研制的两胞内匹配GaN HEMT器件在工作频率1.5~1.6 GHz下,实现了输出功率大于66 W、功率增益大于15.2 dB、功率附加效率大于62.2%。     

带有原位生长SiNx绝缘层的AlN/GaN毫米波高效率MIS-HEMT器件(英文)

本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiNx栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_x栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍塌。所研制的MIS HEMTs在V_GS=2 V时最大饱和输出电流为2.2 A/mm,峰值跨导为509 m S/mm,在V_GS=-30 V时肖特基栅漏电流为4.7×10^-6 A/mm。采用0.15μm T形栅技术,获得98 GHz的f_T和165 GHz的f_MAX。大信号测量表明,在连续波模式下,漏极电压V_DS=8 V时,MIS HEMT在40 GHz下输出功率密度2.3 W/mm,45.2%的功率附加效率(PAE),而当V_DS增加到15 V时,功率密度提升到5.2 W/mm,PAE为42.2%。     

4 W/mm蓝宝石衬底AlGaN/GaN HEMT

报道了利用南京电子器件研究所生长的蓝宝石衬底AlGaN/GaN异质结材料制作的HEMT,器件功率输出密度达4W/mm。通过材料结构及生长条件的优化,利用MOCVD技术获得了二维电子气(2DEG)面密度为0.97×1013cm-2、迁移率为1000cm2/Vs的AlGaN/GaN异质结构材料,用此材料完成了栅长1μm、栅宽200μm AlGaN/GaN HEMT器件的研制。小信号测试表明器件的fT为17GHz、最高振荡频率fmax为40GHz;负载牵引测试得到2GHz下器件的饱和输出功率密度为4.04W/mm。     

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。     

X波段AlGaN/GaN HEMTs Γ栅场板结构研究

基于SiC衬底成功研制X波段0.25μm栅长带有Γ栅场板结构的AlGaN/GaN HEMT,对比T型栅结构器件,研究了Γ栅场板引入对器件直流、小信号及微波功率特性的影响。结果表明,Γ栅场板结构减小器件截止频率及振荡频率,但明显改善器件膝点电压和输出功率密度。针对场板长度分别为0.4、0.7、0.9、1.1μm,得出一定范围内增加场板长度,器件输出功率大幅度提高,并结合器件小信号模型提参结果分析原因。在频率8 GHz下,总栅宽1 mm,场板长度0.9μm的器件,连续波输出功率密度7.11 W/mm,功率附加效率（PAE）35.31%,相应线性增益10.25 dB。     

14W X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

报道了研制的SiC衬底AIGaN/GaN HEMT微带结构微波功率MMIC,芯片工艺采用凹槽栅场板结构提高AlGaN/GaNHEMTs的微波功率特性.S参数测试结果表明AlGaN/GaN HEMTs的频率特性随器件的工作电压变化显著.研制的该2级功率MMIC在9～11GHz带内30V工作,输出功率大于10W,功率增益大于12dB,带内峰值输出功率达到14.7W,功率增益为13.7dB,功率附加效率为23%,该芯片尺寸仅为2.0mm×1.1mm.与已发表的X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC研制结果相比,本项工作在单位毫米栅宽输出功率和芯片单位面积输出功率方面具有优势.     

14W X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

报道了研制的SiC衬底AIGaN/GaN HEMT微带结构微波功率MMIC,芯片工艺采用凹槽栅场板结构提高AlGaN/GaNHEMTs的微波功率特性.S参数测试结果表明AlGaN/GaN HEMTs的频率特性随器件的工作电压变化显著.研制的该2级功率MMIC在9～11GHz带内30V工作,输出功率大于10W,功率增益大于12dB,带内峰值输出功率达到14.7W,功率增益为13.7dB,功率附加效率为23%,该芯片尺寸仅为2.0mm×1.1mm.与已发表的X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC研制结果相比,本项工作在单位毫米栅宽输出功率和芯片单位面积输出功率方面具有优势.     

高耐压Si基GaN功率电子器件

基于Si基GaN HEMT材料制作了击穿电压530V、无场板的功率电子器件。器件制作工艺与现有GaN微波功率器件工艺兼容。研究了器件栅漏间距与击穿电压的关系。器件栅宽为100μm,栅漏间距为15μm时,得到的GaN HEMT器件击穿电压530V,最大电流密度536mA/mm。器件的特征通态电阻为1.54mΩ·cm2,是相同击穿电压Si MOSFET器件特征通态电阻的二十五分之一。所制作的6mm栅宽器件击穿电压400V,输出电流2A。该器件的研制为制作低成本GaN HEMT功率器件奠定了基础。     

非掺杂AlGaN/GaN微波功率HEMT

报道了研制的AlGaN/GaN微波功率HEMT,该器件采用以蓝宝石为衬底的非掺杂AlGaN/GaN异质结构,器件工艺采用了Ti/Al/Ni/Au欧姆接触和Ni/Au肖特基势垒接触以及SiN介质进行器件的钝化.研制的200μm栅宽T型布局AlGaN/GaN HEMT在1.8GHz,Vds=30V时输出功率为28.93dBm,输出功率密度达到3.9W/mm,功率增益为15.59dB,功率附加效率(PAE)为48.3%.在6.2GHz,Vds=25V时该器件输出功率为27.06dBm,输出功率密度为2.5W/mm,功率增益为10.24dB,PAE为35.2%.     

基于国产外延材料的SiC基AlGaN/GaN HEMT器件研制

本文报道了基于国产外延材料的SiC基Al GaN/GaN高迁移率晶体管（HEMT）器件的研制,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术（MOCVD）生长,器件栅长0.8μm,输出电流密度达到0.94A/mm,在5.4GHz下,单指型管芯获得了3.1W/mm的连续波测试功率,与蓝宝石衬底的器件相比,由于自热效应的有效改善,输出功率能力大大提高.     

fT为77GHz的蓝宝石衬底0.25μm栅长AlGaN/GaN高电子迁移率功率器件

在蓝宝石衬底上用MOCVD技术生长的AlGaN/GaN结构上制作出0.25μm栅长的高电子迁移率功率晶体管.0.25μm栅长的单指器件测到峰值跨导为250mS/mm,特征频率为77GHz.功率器件的最大电流密度达到1.07A/mm.8GHz频率下在片测试80×10μm栅宽器件的输出功率为27.04dBm,同时功率附加效率达到26.5%.     

fT为77GHz的蓝宝石衬底0.25μm栅长AlGaN/GaN高电子迁移率功率器件

在蓝宝石衬底上用MOCVD技术生长的AlGaN/GaN结构上制作出0.25μm栅长的高电子迁移率功率晶体管.0.25μm栅长的单指器件测到峰值跨导为250mS/mm,特征频率为77GHz.功率器件的最大电流密度达到1.07A/mm.8GHz频率下在片测试80×10μm栅宽器件的输出功率为27.04dBm,同时功率附加效率达到26.5%.     

0.25μm Gate-Length AlGaN/GaN Power HEMTs on Sapphire with fT of 77GHz

在蓝宝石衬底上用MOCVD技术生长的AlGaN/GaN结构上制作出0.25μm栅长的高电子迁移率功率晶体管. 0.25μm栅长的单指器件测到峰值跨导为250mS/mm，特征频率为77GHz. 功率器件的最大电流密度达到1.07A/mm. 8GHz频率下在片测试80×10μm栅宽器件的输出功率为27.04dBm，同时功率附加效率达到26.5%.     

磁控溅射AIN介质的14W／mm AlGaN／GaN MIS-HEMT

介绍了一种采用磁控溅射AlN介质作为绝缘层的的SiC衬底AlGaN／GaN MIS-HEMT。器件研制中采用了凹槽栅和场板结构。采用MIS结构后,器件击穿电压由80V提高到了180V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压。在2GHz、75V工作电压下,研制的200μm栅宽AlGaN／GaNMIS-HEMT输出功率密度达到了14．4W／mm,器件功率增益和功率附加效率分别为20．51dB和54．2％。