1.0μm栅长GaAs基MHEMT器件及SPDT开关MMIC

利用MBE外延材料和接触式光学光刻方式,成功制备出1.0μm栅长GaAs基MHEMT器件,分别蒸发Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au作为栅电极金属.获得了优越的DC和RF性能,Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au MHEMT器件的gm为502(503)mS/mm,JDss为382(530)mA/mm,VT为0.1(-0.5)V,fT和fmax分别为13.4(14.8),17.0(17.5)GHz.利用单片集成增强/耗尽型GaAs基MHEMT器件制备出九阶环型振荡器,直流电压为1.2V时,振荡频率达到777.6MHz,门延迟时间为71.4ps.利用Ti/Pt/Au MHEMT器件设计并制备出了DC-100Hz单刀双掷(SPDT)关MMIC,其插入损耗、隔离度、输入输出回波损耗分别优于2.93,23.34和20dB.     

200nm栅长In0.52Al0.48As／In0.6Ga0.4As MHEMTs器件

利用电子束光刻技术制备出200nm栅长GaAs基InAIAs/InGaAs MHEMT器件.Ti/Pt/Au蒸发作为栅极金属.同时为了减少栅寄生电容和寄生电阻,采用3层胶工艺,实现了T 型栅. GaAs基MHEMT 器件获得了优越的直流和高频性能,跨导、饱和漏电流密度、域值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm, 605mA/mm, -1.8V, 110GHz及 72GHz,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT器件奠定了基础.     

200nm栅长In0.52Al0.48As/In0.6Ga0.4As MHEMTs器件

利用电子束光刻技术制备出200nm栅长GaAs基InAlAs/InGaAs MHEMT器件.Ti/Pt/Au蒸发作为栅极金属.同时为了减少栅寄生电容和寄生电阻,采用3层胶工艺,实现了T型栅.GaAs基MHEMT 器件获得了优越的直流和高频性能,跨导、饱和漏电流密度、域值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm,605mA/mm,-1.8V,110GHz及72GHz,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT器件奠定了基础.     

Pt基埋栅势垒GaAs基增强型InAlAs/InGaAs改性高电子迁移率晶体管

讨论了采用埋栅结构实现GaAs基改性高电子迁移率晶体管(MHEMT)增强型模式工作的有关问题,提出了增强型MHEMT的设计与实现方法.通过不同金属(Al,Pt,Ti)/InAlAs Schottky势垒系统的实验比较研究,确定在增强型MHEMT工艺中采用具有最高势垒高度的Pt Schottky埋栅结构;并进行了以最佳"推栅"温度为重点的器件工艺的深入研究.在此基础上通过实验研制的原理性1.0μm×100μm Pt栅增强型MHEMT的特性获得了夹断电压为+0.12V,跨导为470mS/mm及截止频率为50GHz的测试结果,优于使用同一外延片制作的D-MHEMT.     

T形栅In0.52Al0.48As/In0.6Ga0.4As MHEMTs功率器件

利用电子束光刻技术制备了200nm栅长GaAs基T型栅InAlAs/lnGaAs MHEMT器件.该GaAs基MHEMT器件具有优越的直流、高频和功率性能,跨导、饱和漏电流密度、阈值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm,605mA/mm,-1.8V,138GHz和78GHz.在8GHz下,输人功率为-0.88(2.11)dBm时,输出功率、增益、PAE、输出功率密度分别为14.05(13.79)dBm,14.9(11.68)dB,67.74(75.1)%,254(239)mW/mm,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT功率器件奠定了基础.     

T形栅In0.52Al0.48 As／In0.6Ga0.4As MHEMTs功率器件

利用电子束光刻技术制备了200nm栅长GaAs基T型栅InAlAs/InGaAs MHEMT 器件.该GaAs基MHEMT器件具有优越的直流、高频和功率性能,跨导、饱和漏电流密度、阈值电压、电流增益截止频率和最大振荡频率分别达到510mS/mm, 605mA/mm, -1.8V, 138GHz 和78GHz. 在8GHz下,输入功率为-0.88(2.11)dBm时,输出功率、增益、PAE、输出功率密度分别为14.05(13.79)dBm,14.9(11.68)dB,67.74 (75.1)%,254(239)mW/mm,为进一步研究高性能GaAs基MHEMT功率器件奠定了基础.     

采用Ti/TiW/Au栅制作Si衬底上CaAs MESFET与集成电路

本文从制备硅集成电路(SiIc)与砷化镓集成电路(GaAs IC)单片兼容电路的要求出发,提出了Ti/TiW/Au肖特基金属化结构,制备出了性能良好的Ti/TiW/Au栅Si衬底上分子束外延(MBE)的GaAsMESFET与GaAs IC。     

Pt基埋栅势垒GaAs基增强型InAlAs/InGaAs改性高电子迁移率晶体管

讨论了采用埋栅结构实现Ga As基改性高电子迁移率晶体管(MHEMT)增强型模式工作的有关问题,提出了增强型MHEMT的设计与实现方法.通过不同金属(Al,Pt,Ti) / In Al As Schottky势垒系统的实验比较研究,确定在增强型MHEMT工艺中采用具有最高势垒高度的Pt Schottky埋栅结构;并进行了以最佳“推栅”温度为重点的器件工艺的深入研究.在此基础上通过实验研制的原理性1.0 μm×10 0 μm Pt栅增强型MHEMT的特性获得了夹断电压为+0 .12 V,跨导为4 70 m S/ m m及截止频率为5 0 GHz的测试结果,优于使用同一外延片制作的D-MHEMT     

退火参数对p型GaAs欧姆接触性能的影响

采用磁控溅射的方法在p型GaAs衬底上沉积了Ti/Pt/Au金属薄膜,研究了退火工艺参数(温度和时间)对p-GaAs/Ti/Pt/Au欧姆接触性能的影响。结果表明:p-GaAs上制作的Ti/Pt/Au金属系统能在很短的退火时间(60 s)内形成很好的欧姆接触。过分延长退火时间,并不能改善系统的欧姆接触性能。退火温度在400~450℃时均可得到较好的欧姆接触。当退火温度为420℃,退火时间为120 s时,比接触电阻率达到最低,为1.41×10–6.cm2。     

退火参数对p型GaAs欧姆接触性能的影响

采用磁控溅射的方法在p型GaAs衬底上沉积了Ti/Pt/Au金属薄膜,研究了退火工艺参数(温度和时间)对p-GaAs/Ti/Pt/Au欧姆接触性能的影响。结果表明:p-GaAs上制作的Ti/Pt/Au金属系统能在很短的退火时间(60 s)内形成很好的欧姆接触。过分延长退火时间,并不能改善系统的欧姆接触性能。退火温度在400~450℃时均可得到较好的欧姆接触。当退火温度为420℃,退火时间为120 s时,比接触电阻率达到最低,为1.41×10–6.cm2。     

增强型InGaP／AlGaAs／InGaAs PHEMT栅退火工艺

针对InGaP/AlGaAs/lnGaAs PHEMT器件,进行了Ti/Pt/Au和Pt/Ti/Pt/Au两种栅金属结构的退火实验,通过实验研究比较,得到了更适用于增强型器件的退火工艺,利用Ti/Pt/Au结构,在320℃退火40min,使器件阈值电压正向移动大约200mV,从而成功制作了高成品率的稳定一致的增强型器件,保证了增强型器件阈值电压在零以上.     

增强型InGaP/AlGaAs/InGaAs PHEMT栅退火工艺

针对InGaP/AlGaAs/lnGaAs PHEMT器件,进行了Ti/Pt/Au和Pt/Ti/Pt/Au两种栅金属结构的退火实验,通过实验研究比较,得到了更适用于增强型器件的退火工艺,利用Ti/Pt/Au结构,在320℃退火40min,使器件阈值电压正向移动大约200mV,从而成功制作了高成品率的稳定一致的增强型器件,保证了增强型器件阈值电压在零以上.     

AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/GaN HEMT器件的研制及室温下器件特性的测试.漏源欧姆接触采用Ti/Al/Pt/Au,肖特基结金属为Pt/Au.器件栅长为1μm,获得的最大跨导为120mS/mm,最大的漏源饱和电流密度为0.95A/mm.     

基于Ti/Pt/Au欧姆接触金属系统的InP基HEMT器件

应用钛/铂/金(Ti/Pt/Au)金属系统在InP基HEMT制备工艺中形成了良好的欧姆接触,通过优化合金条件,获得了较低的欧姆接触电阻,并在此基础上对钛/铂/金欧姆接触形成机理进行了深入讨论。实验结果表明:在氮气气氛下进行温度300℃/30 s快速热退火后,得到欧姆接触最小电阻值为0.025Ω·mm。同时合金界面形态良好。制备出栅长1.0μm的InP基HEMT器件,测试结果表明器件具有良好的DC和RF特性,器件最大跨导(Gmmax)为672 mS/mm。饱和源漏电流IDSS为900 mA/mm,阈值电压为-0.8 V,单一的电流增益截止频率(fT)为40 GHz,最大晶振fmax为45 GHz。     

AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/GaNHEMT器件的研制及室温下器件特性的测试.漏源欧姆接触采用Ti/Al/Pt/Au ,肖特基结金属为Pt/Au .器件栅长为1μm ,获得的最大跨导为12 0mS/mm ,最大的漏源饱和电流密度为0 95A/mm .     

0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0.25μm的GaAs基InAlAs/InGaAs变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT),测得其跨导为522mS/mm,沟道电流密度达490mA/mm,截止频率为75GHz,比同样工艺条件下GaAs基InGaP/InGaAs PHEMT的性能有很大的提高.对该器件工艺及结果进行了分析,提取了器件的交流小信号等效电路模型参数,并提出了进一步得到高稳定性、高性能器件的方法.     

高温AlGaInP/GaAs双异质结双极晶体管

利用Mo/W/Ti/Au难熔金属作为发射极欧姆接触设计并制作了一种用于功率放大器的新结构AlGaInP/GaAs双异质结双极晶体管(DHBT),分析了与传统AuGeNi作为接触电极的AlGaInP/GaAs DHBT的直流特性差异.研究结果表明,利用难熔金属作为欧姆接触电极的DHBT器件具有较好的高温特性,并进一步分析了其具有良好高温特性的机理.     

难熔金属与n-GaAs的欧姆接触特性

用磁控溅射系统和快速合金化法制备了Mo/W/Ti/Au多层金属和n-GaAs材料的欧姆接触,在溅射金属层之前分别用HCl溶液和(NH4)2S溶液对n-GaAs材料的表面进行处理.用传输线法对比接触电阻进行了测试,并利用俄歇电子能谱(AES)、X射线衍射图谱(XRD)对接触的微观结构进行了分析.结果表明,用(NH4)2S溶液对n-GaAs材料表面进行处理后,比接触电阻最小;在700℃快速合金化后获得最低的比接触电阻,约为4.5×10-6Ω·cm2.这是由于(NH4)2S溶液钝化处理后降低了GaAs的表面态密度,消除了费米能级钉扎效应,从而改善了难熔金属与GaAs的接触特性.     

100nm GaAs MHEMT器件研制

应用电子束直写技术成功制作了栅长100nm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As GaAs MHEMT(渐变组分高电子迁移率晶体管)。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件T形栅尺寸与工艺,从而减小了器件寄生参数,达到了较好的器件性能。最终制作的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT饱和电流达到460mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.23V时的最大非本征跨导gm为940mS/mm,截止频率ft达到220GHz,最大振荡频率fmax大于200GHz。     

TiOx层在Pt/Ti电极中对Ti扩散的抑制作用

采用直流磁控溅射方法在SiO2/Si衬底上制备出Pt/Ti和Pt/TiOx底电极。用XRD分析其晶相结构,用AFM测量其晶粒尺寸和表面粗糙度。结果表明,用TiOx层代替金属Ti后,能有效地抑制在高温环境下Ti原子向Pt层扩散,使电极表面粗糙度减小(粗糙度为2.99 nm)。