朝着毫米波方向发展的HEMT器件

<正> 据《Microwaye & RF》1989年2月刊报道,HEMT和HBT在毫米波的应用上显示出许多优越性。目前国际上已有许多厂家生产HEMT器件。 休斯公司认为,生产栅长短于0.1μm的器件不存在问题,他们已研制了在60GHz下有0.8dB噪声系数的GalnAs HEMT器件,其衬底为InP,栅长为0.1μm。休斯公司预言:HEMT在100GHz下具有2～3dB的噪声系数是可能的。     

X波段噪声系数1.4分贝的GaAs MESFET

<正>南京固体器件研究所已研制成功栅长0.5μm、栅宽280μm,以φ2mm陶瓷金属微带管壳封装的实用化的GaAs MESFET.在9.5GHz下测得最佳水平器件的噪声系数为1.4dB,相关增益大于7dB.大部分器件的噪声系数在1.5～2.5dB范围内.与日本NEC的NE388MESFET进行同等条件下测试对比,说明测试结果可靠.     

采用新的偏心凹槽栅工艺制作的低噪声InGaAs HEMT

采用新的偏心凹槽栅工艺制作的低噪声InGaAs HEMT(高电子迁移率晶体管),在12GHz下噪声系数可达到0.68dB。这种n-AlGaAs/InGaAs PHEMT结构是用分子束外延法在半绝缘的GaAs衬底上生长的。采用这种新的偏心凹槽栅工艺可以减小栅源电阻,栅漏击穿电压可达6V以上。栅长为0.2μm的InGaAs HEMT在最低噪声偏置点的跨导为510mS/mm。在12GHz下,当V_(ds)=2V,I_(ds)=16mA时,最小噪声系数和相关增益分别为0.68dB和10.4dB。采用这种新的HEMT作为第一级的三级放大器,其最小噪声系数为1.2dB,最大增益为31dB。     

非掺杂AlGaN/GaN HEMT微波功率器件

介绍了非掺杂GaN HEMT微波功率器件的结构、制造工艺和测试结果.制作了几种0.6μm栅长、100～1000μm不同栅宽的器件,对于栅宽分别为100,300和500μm的器件,典型最大跨导为190～170mS/mm;截止频率比较相近,大约为24GHz;而最高振荡频率随栅宽增加而降低,分别为56,46和40GHz.测试了8GHz频率时,不同工作条件下1000μm栅宽器件的连续波微波功率特性:Vds=17V,Id=310mA,Pin=25.19dBm时,Po=30dBm(1W),Ga=4.81dB;Vds=18V,Id=290mA,Pin=27dBm时,Po=31.35dBm(1.37W),Ga=4.35dB.     

非掺杂AlGaN/GaN HEMT微波功率器件

介绍了非掺杂GaN HEMT微波功率器件的结构、制造工艺和测试结果. 制作了几种0.6μm栅长、100～1000μm不同栅宽的器件，对于栅宽分别为100, 300和500μm的器件，典型最大跨导为190～170mS/mm；截止频率比较相近，大约为24GHz；而最高振荡频率随栅宽增加而降低，分别为56, 46和40GHz. 测试了8GHz频率时，不同工作条件下1000μm栅宽器件的连续波微波功率特性：Vds=17V, Id=310mA, Pin=25.19dBm时，Po=30dBm (1W) ,Ga=4.81dB; Vds=18V, Id=290mA, Pin=27dBm时，Po=31.35dBm (1.37W) ,Ga=4.35dB.     

非掺杂AlGaN/GaN HEMT微波功率器件

介绍了非掺杂GaN HEMT微波功率器件的结构、制造工艺和测试结果.制作了几种0.6μm栅长、100～1000μm不同栅宽的器件,对于栅宽分别为100,300和500μm的器件,典型最大跨导为190～170mS/mm;截止频率比较相近,大约为24GHz;而最高振荡频率随栅宽增加而降低,分别为56,46和40GHz.测试了8GHz频率时,不同工作条件下1000μm栅宽器件的连续波微波功率特性:Vds=17V,Id=310mA,Pin=25.19dBm时,Po=30dBm(1W),Ga=4.81dB;Vds=18V,Id=290mA,Pin=27dBm时,Po=31.35dBm(1.37W),Ga=4.35dB.     

高性能W波段低噪声 PM-InGaAs HEMT MMIC放大器

<正>《Electronics Letters》1991年6月报道,TRW公司最近研制出高性能W波段PM-InGaAs HEMT二级MMIC低噪声放大器.该放大器具有优良的性能和低廉的价格.因此它适用于空间通讯、灵巧武器和相控阵雷达.器件为0.1μmT型栅平面掺杂PM-InGaAs HEMT.衬底为GaAs.0.1×40μm的器件在93.5GHz下噪声系数为2.1dB,相关增益为6.3dB.     

一种GaAs基HEMT低噪声放大器的设计实现

采用GaAs标准高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺设计了一种低噪声放大器.放大器由4级4指双栅槽结构HEMT器件级联构成.0.25μm栅线条的选用保证器件有低的噪声系数和较高的增益.通过在HEMT的源极串联电感和选择MIM电容微带线实现了放大器输入级、中间级、输出级之间的最佳匹配网络.芯片测试结果表明,所设计低噪声反放大器在34 GHz频率下的小信号增益大于22 dB,噪声系数小于1.8 dB,具有10 dBm的饱和输出功率且线性度较好.该设计方法实现了低噪声、高增益、低功耗放大器的性能要求.     

低噪声高电子迁移率晶体管

采用直接描绘电子束刻蚀法制造了用于低噪声极高频(EHF)放大器的亚半微米栅长的高电子迁移率晶体管。调制掺杂的外延结构是用分子束外延法生长的,在10~(12)电子/cm~2的电子浓度时,室温下的霍耳迁移率为8000cm~2/V·sec,液氮温度下为77,600cm~2/V·sec。通过腐蚀通n~+GaAs接触层的凹楷的方法确定了窄达0.28μm的栅长。0.4μm栅长的耗尽型器件的直流跨导超过260mS/mm。对0.37μm栅长的器件,进行了噪声系数和相关增益的测量,在34GHz下,得到了2.7dB的噪声系数和5.9dB的相关增益。还制造了具有240mS/mm跨导的增强型器件,对0.35μm的栅长,在18GHz下,它们的噪声系数为1.5dB,相关增益为10.5dB。这些结果可以和已报导过的最好的0.25μm栅长的GaAsMESFET的噪声系数相匹敌。     

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。     

12GHz 1.5dB亚微米栅GsAs MESFET

<正> 南京固体器件研究所成功地研制了深槽亚微米栅GaAs MESFET。器件栅工0.4～0.6μm、栅宽150μm、槽深0.3～0.4μm。以1.8×1.8mm标准陶瓷金属微带管壳封装,进一步改善了射频特性。在12GHz下测量,器件噪声系数的最佳值为1.4dB,相关增益7.5dB。大部分器件的噪声系数在1.5～3.5dB范围内。器件在2～12GHz频率范围内的s参数也较好。与日本三菱公司的2SK267和NEC的NE38883 MESFET 进行了同等条件下测试对比,说明测试结果可靠。 用于制作器件的GaAs材料的质量较好。GaAs半绝缘衬底有较高的电阻率;缓冲层纯度较高,提高了与有源层交界面附近的迁移率;有源层为N~+-N层,有利于减小源漏接触电阻。这些为器件获得高增益、低噪声打下了良好的基础。     

100GHz高增益InP基MMIC共源-共栅放大器

本文介绍了一种高增益InP MMIC共源-共栅放大器,当偏置在最大带宽时,该器件在75～100GHz下的平均增益为8.0dB;当偏置在最高增益时,80GHz下的增益高于12dB。这是目前报道的W波段(75～100GHz)增益最高的放大器。所用的有源器件是栅长为0.1μm晶格匹配的InGaAs-InAlAs高电子迁移率晶体管(HEMT)。该放大器以共面波导(CPW)作为传输线,芯片总面积为600μm×500μm。     

用分子束外延法制作的GaAs MESFET

本文报导了在分子束外延(MBE)生长的沟道层上制作的“T”形Ti/W/Au栅GaAs肖特基势垒场效应晶体管的噪声性能。标称栅长约为0.7μm,总栅宽250μm。典型噪声系数和相应增益在4GHz下分别为1.2dB和14dB;在12GHz下分别为1.9dB和8.5dB。据我们所知,这些值是关于用MBE生长的GaAs制作的器件迄今所报导的最好结果。这些初步结果表明MBE用于高质量的GaAsFET是很有希望的。     

非共晶Au/Ge欧姆接触工艺改善扩散法n沟道GaAs MESFET

用非共晶组份Au/Ge合金做n型GaAs欧姆接触.系统测定了不同Au,Ge厚度做欧姆接触的比接触电阻值.以150A|°Ge/2000—2500A|°Au的配比,在400℃,10min(实际是3min)下合金化,其比接触电阻值能与文献报道的数据相比较,且表面很平.这有利于栅长≤1μm场效应管的光刻,且能改进器件性能与成品率.用作在高阻衬底上以扩散法制备n沟道场效应管的欧姆接触,改进的器件性能在栅长是1.2μm,栅宽150μm时,跨导8m达29m3.另一个样品在栅长1.3μm,栅宽300μm时,fmax=21GHz,在4GHz下,噪声系数N_F≤1.5dB,相关增益Gα为11dB.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程.通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻,实现了10-7Ω·cm2的欧姆接触率,并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论.通过器件工艺的优化,研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件.栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm,fT达到70GHz;栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时,8GHz工作频率下(在片测试)器件的输出功率为32.5dBm(1.6W),输出功率密度达到2.14W/mm,功率增益为12.7dB.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程.通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻,实现了10-7Ω·cm2的欧姆接触率,并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论.通过器件工艺的优化,研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件.栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm,fT达到70GHz;栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时,8GHz工作频率下(在片测试)器件的输出功率为32.5dBm(1.6W),输出功率密度达到2.14W/mm,功率增益为12.7dB.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程. 通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻，实现了1E-7Ω·cm2的欧姆接触率，并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论. 通过器件工艺的优化，研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件. 栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm, fT达到70GHz; 栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时，8GHz工作频率下（在片测试）器件的输出功率为32.5dBm(1.6W)，输出功率密度达到2.14W/mm，功率增益为12.7dB.     

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。     

高性能W波段InP基HEMT

<正> 最近TRW公司制造了一种0.15μmT型栅晶体匹配的In_(0.52)Al_(0.48)As-In_(0.53)Ga_(0.47)As-InP HEMT,在93GHz下,获得了最小噪声系数为1.7dB、相关增益为7.7dB的好结果。这种器件所用的外延结构是用MBE技术生长的,0.15μm的T型栅则是用Philips EBPG-3电子束光刻系统描绘和磷基腐蚀液挖槽而成。器件的典型峰值跨导为800～1000mS/mm,外推得到的非本征截止频率f_T为200GHz。此外,还用这些器件研制了单端有源混频器,在     

60GHz GaAs FET放大器

用1/4μm栅结构研制出新的毫米波场效应晶体管(FET)器件。这个器件在波导-微波集成电路(MIC)放大器电路中从55～62GHz有5.0±0.5dB的增益,在60GHz下最小噪声系数为7.1dB。