1mm SiC多指栅微波功率器件

研制了4H-SiC MESFET 1mm多栅器件. 通过对SiC关键工艺技术进行研究，设计出初步可行的工艺流程，并且制作出单栅宽100μm，总栅宽1mm，栅长0.8μm的n沟道4H-SiC MESFET，其微波特性测试结果为：在2GHz, Vds＝30V时，最大输出功率为1.14W，相应增益为4.58dB，功率附加效率为19%，漏极效率为28.7%.     

1mm SiC多指栅微波功率器件

研制了4H-SiC MESFET 1mm多栅器件.通过对SiC关键工艺技术进行研究,设计出初步可行的工艺流程,并且制作出单栅宽100μm,总栅宽1mm,栅长0.8μm的n沟道4H-SiC MESFET,其微波特性测试结果为:在2GHz,Vds=30V时,最大输出功率为1.14W,相应增益为4.58dB,功率附加效率为19%,漏极效率为28.7%.     

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.     

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.     

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.     

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.     

8.9W/mm高功率密度SiC MESFET器件研制

基于自主研发的碳化硅(SiC)材料外延技术,优化了材料各层结构及参数,减小了Al记忆效应,最终得到了高质量SiC外延片。采用自主研发成熟的SiC MESFET工艺平台,制作了多凹栅器件结构,优化了凹槽尺寸,采用细栅制作技术完成了栅电极制作,最终得到了不同栅宽的SiC MESFET芯片。突破了大栅宽芯片流片、封装及大功率脉冲测试技术,研制成功了微波功率特性良好的MESFET器件。微波测试结果表明,在2 GHz脉冲条件下,0.25 mm栅宽器件,输出功率密度达到8.96 W/mm,功率附加效率达到30%。单胞20 mm大栅宽器件,3.4 GHz脉冲条件下,功率输出达到94 W,功率附加效率达到22.4%。     

SiC MESFET微波功率器件的研制

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC微波功率器件的研究.通过对欧姆接触和干法刻槽工艺的优化,研制出高性能的SiC MESFET.利用1mm栅宽SiC MESFET制成的微波功率放大器在2GHz 64V工作时,连续波输出功率达4.09W,功率增益为9.3dB,PAE为31.3%.文中还给出了SiC功率放大器在微波大信号工作时的稳定性的初步测试结果.