导通和半绝缘衬底上的SiC MESFET

分别在导通和半绝缘4H-SiC衬底上外延生长了MESFET结构并制成器件.两种衬底上的SiC MESFET具有类似的直流特性,饱和电流为350mA/mm,最大跨导为25～30mS/mm,击穿电压大于120V.导通衬底上的SiC MESFET在2GHz 50V工作时饱和输出功率为1.75W;在相同条件下半绝缘衬底的SiC MESFET饱和输出功率为3.38W,64V工作时最大输出功率超过4W.缓冲层参数的不同是造成微波性能差异的主要原因.     

国产4H-SiC SI衬底MESFET外延生长及器件研制

以国产衬底实现SiC加工工艺链为目标,采用国产4H-SiC半绝缘衬底材料外延得到4H-SiC MESFET结构材料.外延片XRD半宽43.2 arcs,方块电阻121点均匀性18.39%,随后制备出的具有直流特性的4H-SiC MESFET器件管芯,器件总栅宽250 μm,饱和电流密度680 mA/mm,跨导约为20 mS/mm,在20 V下的栅漏截止漏电为10 μA,2 mA下栅漏击穿电压为80 V.比例占总数的70%以上.初步实现从衬底到外延,进而实现器件的完整工艺链,为进一步的工艺循环打下良好基础.     

4H-SiC MESFET器件工艺

介绍了制作4H-SiC MESFET器件的关键工艺.通过改进工艺,采用半绝缘衬底的国产SiC三层外延片,制造出总栅宽为1mm,2GHz连续波下输出功率大于4W,小信号增益大于10dB的SiC MESFET.     

4H-SiC MESFET器件工艺

介绍了制作4H-SiC MESFET器件的关键工艺.通过改进工艺,采用半绝缘衬底的国产SiC三层外延片,制造出总栅宽为1mm,2GHz连续波下输出功率大于4W,小信号增益大于10dB的SiC MESFET.     

S-Band 1mm SiC MESFET with 2W Output on Semi-Insulated SiC Substrate

介绍了用热壁反应炉在50mm SiC半绝缘衬底上制备的SiC MESFET外延材料.其沟道层厚度约为0.35μm,掺杂浓度约为1.7×1017cm-3.沟道和衬底之间的缓冲层为非有意掺杂的弱n型.欧姆接触用的帽层掺杂浓度约1019cm-3.器件制备采用了ICP刻蚀等技术.微波测试结果表明,1mm栅宽功率器件封装后在2GHz下输出功率达到了2W.     

在半绝缘SiC衬底上制备的S波段2W碳化硅MESFET

介绍了用热壁反应炉在50mm SiC半绝缘衬底上制备的SiC MESFET外延材料.其沟道层厚度约为0.35μm,掺杂浓度约为1.7×1017cm-3.沟道和衬底之间的缓冲层为非有意掺杂的弱n型.欧姆接触用的帽层掺杂浓度约1019cm-3.器件制备采用了ICP刻蚀等技术.微波测试结果表明,1mm栅宽功率器件封装后在2GHz下输出功率达到了2W.     

4H-SiC MESFET器件的制备与性能

在半绝缘4H-SiC衬底上成功制备出MESFET器件,并完成直流特性测试和交流小信号特性测试工作.共制备出3种结构尺寸的MESFET器件,其栅长栅宽分别为0.5μm/80μm,0.7μm/80μm和2μm/2mm,其中0.5μm/80/μm的MESFET器件的漏极电流密度最高,频率特性最好.在漏源电压Vds=10V时,它的漏极电流Ids约为14mA,电流密度为175mA/mm,最大跨导为25mS/mm,fT=3.5GHz,fmax=7GHz.     

4H-SiC MESFET器件的制备与性能

在半绝缘4H-SiC衬底上成功制备出MESFET器件,并完成直流特性测试和交流小信号特性测试工作.共制备出3种结构尺寸的MESFET器件,其栅长栅宽分别为0.5μm/80μm,0.7μm/80μm和2μm/2mm,其中0.5μm/80/μm的MESFET器件的漏极电流密度最高,频率特性最好.在漏源电压Vds=10V时,它的漏极电流Ids约为14mA,电流密度为175mA/mm,最大跨导为25mS/mm,fT=3.5GHz,fmax=7GHz.     

微波大功率SiC MESFET及MMIC

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC MESFET和MMIC的工艺技术研究.研制的SiC MESFET采用栅场板结构,显示出优异的脉冲功率特性,20 mm栅宽器件在2 GHz脉冲输出功率达100 W.将四个20 mm栅宽的SiC MESFET芯片通过内匹配技术进行功率合成,合成器件的脉冲功率超过320 W,增益8.6 dB.在实现SiC衬底减薄和通孔技术的基础上,设计并研制了国内第一片SiC微波功率MMIC,在2～4 GHz频带内小信号增益大于10 dB,脉冲输出功率最大超过10 W.     

5 W Si衬底GaN基HEMT研究

介绍了Si衬底上外延生长GaN基HEMT的制备及其直流特性与微波特性的研究结果:栅宽200 μm器件Vgs=0 V时饱和电流密度达0.975 A/mm,最大跨导240 mS/mm,夹断电压-4.5 V,栅漏击穿电压80 V;栅宽1 mm器件,在频率2 GHz下,工作电压Vds=25 V时,连续波输出功率为5.0 W,功率增益为9 dB,功率附加效率为35%.