IMEC利用CMOS工艺制程GaNMISHEMTs

欧洲微电子研究中心（Interuniversity MicroelectronicsCentre。即IMEC）与其合作伙伴共同开发了在200毫米硅片上生长GaN／A1GaN的技术。     

GaAs pHEMT与Si CMOS异质集成的研究

基于圆片级外延层转移技术,将完成GaAs pHEMT有源器件加工的外延层从原有衬底上完整地剥离下来并转移到完成工艺加工的Si CMOS圆片上,基于开发的异类器件互联以及异类器件单片集成电路设计等一系列关键技术,进行了GaAs pHEMT与Si CMOS异质集成单片电路的工艺加工。研制的GaAs pHEMT与Si CMOS异质集成单片数字控制开关电路与传统的GaAs pHEMT单片电路相比,芯片面积减小15%。     

后CMOS器件的候选者

介绍了几种后CMOS器件可能的候选器件:谐振隧道器件、单电子晶体管、碳纳米管晶体管、分子器件和自旋晶体管。     

AlGaN/GaN HEMT器件工艺的研究进展

首先论述了Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在微波大功率领域的应用优势和潜力;其次,介绍并分析了影响Al GaN/GaN HEMT性能的主要参数,分析表明要提高Al-GaN/GaN HEMT的频率和功率性能,需改善寄生电阻、电容、栅长和击穿电压等参数。然后,着重从材料结构和器件工艺的角度阐述了近年来Al GaN/GaN HEMT的研究进展,详细归纳了目前主要的材料生长和器件制作工艺,可以看出基本的工艺思路是尽量提高材料二维电子气的浓度和材料对二维电子气的限制能力的同时减小器件的寄生电容和电阻,增强栅极对沟道的控制能力。另外,根据具体情况调节栅长及沟道电场。最后,简要探讨了Al GaN/GaN HEMT还存在的问题以及面临的挑战。     

高平整度GaN HEMT欧姆接触工艺

研究了不同金属体系对GaN HEMT欧姆接触表面形貌、击穿电压的影响。研究了不同合金温度以及不同金属体系对接触特性的影响,通过对金属体系结构的优化改善了欧姆接触特性及形貌。采用Ti/Al/Pd/Au(10/200/40/50nm)金属,在750℃合金温度时,得到较低的接触电阻,最小值达到0.18Ω·mm,欧姆接触电极表面粗糙度降低到0.4nm。良好的欧姆接触形貌使GaN HEMT击穿电压提高了10%。通过加速电迁移实验,证明Ti/Al/Pd/Au金属体系可靠性满足工程化需要。     

由pnp双极型晶体管和PMOS构成的CMOS负阻单元

使用pnp双极型晶体管和pMOS,按照正反馈产生负阻I-V特性的原理,采用CMOS工艺,设计研制成功CMOS负阻单元,并对它进行了实际的测试与验证,效果良好,而且可以用它作为基础性器件,构成与CMOS工艺相兼容的负阻型逻辑电路,比常规CMOS电路节省大量器件。     

MOS AlGaN/GaN HEMT研制与特性分析

研制出在蓝宅石衬底上制作的MOS AIGaN/GaN HEMT.器件栅长1um,源漏间距4um,采用电子束蒸发4nm的Si02做栅介质.在4V栅压下器件饱和电流达到718mA/mm,最大跨导为172mS/mm,ft和fmax分别为8.1和15.3GHz.MOS HEMT栅反向泄漏电流与未做介质层的肖特基栅相比,在反偏10V时由2.1×10-8mA/mm减小到8.3×10-9mA/mm,栅漏电流减小2个数量级.MOS AIGaN/GaN HEMT采用薄的栅介质层,在保证减小栅泄漏电流的同时未引起器件跨导明显下降.     

SET/CMOS混合器件研究

阐述了纳米线和纳米管电子器件的研究状况,对两种SET/CMOS基本混合器件的结构和应用以及仿真实现方法进行了论述。总结了SET/CMOS混合器件的特点。对纳米电子器件的发展进行了展望。     

GaN HEMT栅工艺优化及性能提升

针对0.5 μm氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)自对准T型栅工艺,提出一种优化的解决方案。在感应耦合等离子体设备中引入两段法完成氮化硅栅足的干法刻蚀,其中,主刻蚀部分形成具备一定倾斜角度的氮化硅斜面,从而减小栅下沟道电场强度并提高栅金属对氮化硅槽填充的完整性;软着陆部分则以极低的偏置功率对氮化硅进行过刻蚀,确保完全清除氮化硅的同时尽量减小沟道损伤。通过器件优化前后各项特性的测试结果对比发现：优化后的器件关态击穿电压从140 V提升至200 V以上,3.5 GHz下输出功率密度从5.8 W/mm提升至8.7 W/mm,功率附加效率(PAE)从55.5%提升至66.7%。无偏置高加速应力试验96 h后,工艺优化后的器件外观无明显变化,最大电流变化<5%,表明器件可靠性良好。     

毫米波GaN HEMT器件大信号模型

介绍了一种毫米波GaN基HEMT器件大信号等效电路模型。该模型采用SDD的建模方法。提出了I-V及C-V表达式,完成了直流及S参数的拟合,并分析了拟合结果。与18GHz的在片loadpull测试结果比较,模型仿真结果显示输出功率及效率与实测数据基本一致。     

调制掺杂低噪声器件

制造了0.4μm×250μm栅赝配AlGaAs-InGaAs HEMT。器件具有比良的高频、低噪声特性。赝配材料采用分子束外延生长。本文介绍了器件结构、性能并讨论了沟道电子的平均速度。     

一种改进的CMOS差分LC压控振荡器

介绍了一种改进的LC振荡器设计方法.谐振回路采用非对称电容结构,与常见的振荡器结构相比,经改进后的电路结构可以获得更好的相位噪声.基于0.35μm CMOS工艺,设计了一种采用补偿Colpitts振荡器电路结构实现的差分LC压控振荡器,工作电压为2.5V.经仿真证明,在设计中通过调整非对称电容谐振回路中的电容值,可以获得最优的相位噪声.     

一种改进的CMOS差分LC压控振荡器

介绍了一种改进的LC振荡器设计方法.谐振回路采用非对称电容结构,与常见的振荡器结构相比,经改进后的电路结构可以获得更好的相位噪声.基于0.35μm CMOS工艺,设计了一种采用补偿Colpitts振荡器电路结构实现的差分LC压控振荡器,工作电压为2.5V.经仿真证明,在设计中通过调整非对称电容谐振回路中的电容值,可以获得最优的相位噪声.     

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%.     

非掺杂AlGaN/GaN微波功率HEMT

报道了研制的Al Ga N / Ga N微波功率HEMT,该器件采用以蓝宝石为衬底的非掺杂Al Ga N/ Ga N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Si N介质进行器件的钝化.研制的2 0 0μm栅宽T型布局Al Ga N / Ga N HEMT在1.8GHz,Vds=30 V时输出功率为2 8.93d Bm,输出功率密度达到3.9W/mm ,功率增益为15 .5 9d B,功率附加效率(PAE)为4 8.3% .在6 .2 GHz,Vds=2 5 V时该器件输出功率为2 7.0 6 d Bm ,输出功率密度为2 .5 W/ mm ,功率增益为10 .2 4 d B,PAE为35 .2 % .     

增强型AlGaN/GaN HEMT器件工艺的研究进展

随着高压开关和高速射频电路的发展,增强型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)成为该领域内的研究热点。增强型GaN基HEMT只有在加正栅压才有工作电流,可以大大拓展该器件在低功耗数字电路中的应用。近年来,国内外对增强型GaN基HEMT阈值电压的研究主要集中以下两个方面:在材料生长方面,通过生长薄势垒、降低Al组分、生长无极化电荷的AlGaN/GaN异质材料、生长InGaN或p-GaN盖帽层,来控制二维电子气浓度;在器件工艺方面,采用高功函数金属、MIS结构、刻蚀凹栅、F基等离子体处理,来控制表面电势,影响二维电子气浓度。从影响器件阈值电压的相关因素出发,探讨了实现和优化增强型GaN基HEMT的各种工艺方法和发展方向。     

基于CMOS工艺的音频前置放大器的设计与实现

设计了一种基于CMOS技术的双声道四输入音频前置放大器芯片.芯片集成了音量控制、响度控制、可选择增益控制等功能,采用I2C介面控制,具有低失真、高可靠度等特点.放大器采用新颖的双级CMOS放大器结构,该结构简单,开环输出增益高,共模输入范围大,只有一个频率补偿电容.芯片根据国内生产线而设计制造,在ACSMC的3 μm9 V高压CMOS工艺线上流片,版图面积为3.0 mm×2.6 mm,样片经用户测试符合设计要求,可以产业化.     

GaN HEMT器件中子辐照效应实验研究

建立了GaN HEMT器件(氮化镓高电子迁移率晶体管)中子原位测试技术和辐照效应实验方法,开展了GaN HEMT器件脉冲反应堆中子辐照效应实验研究,重点研究了电离辐射和位移损伤对器件性能退化的影响,获取了GaN HEMT中子位移损伤效应敏感参数和效应规律.结果表明,阈值电压、栅极泄漏电流以及漏极电流是中子辐照损伤的敏感...     

RF-MBE生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性

用射频分子束外延技术研制出了室温迁移率为1035cm2/(V·s),二维电子气浓度为1.0×1013cm-2,77K迁移率为2653cm2/(V·s),二维电子气浓度为9.6×1012cm-2的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管材料.用此材料研制的器件(栅长为1μm,栅宽为80μm,源-漏间距为4μm)的室温非本征跨导为186mS/mm,最大漏极饱和电流密度为925mA/mm,特征频率为18.8GHz.