0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0 .2 5 μm的Ga As基In Al As/ In Ga As变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT) ,测得其跨导为5 2 2 m S/ m m,沟道电流密度达4 90 m A/ mm,截止频率为75 GHz,比同样工艺条件下Ga As基In Ga P/ In Ga As 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.     

GaAs基InAlAs/InGaAsMHEMT直流特性研究

报道了用 MBE技术生长的 Ga As基 In Al As/In Ga As改变结构高电子迁移率晶体管 (MHEMT)的制作过程和器件的直流性能。对于栅长为 0 .8μm的器件 ,最大非本征跨导和饱和电流密度分别为 3 5 0 m S/mm和1 90 m A/mm。源漏击穿电压和栅反向击穿电压分别为 4V和 7.5 V。这些直流特性超过了相同的材料和工艺条件下 Ga As基 PHEMT的水平 ,与 In P基 In Al As/In Ga As HEMT的性能相当     

基于0.25μm GaAs PHEMT工艺的32GHz毫米波单片功率放大器

设计、制造和测试了基于0.25μm栅长GaAs工艺的32GHz毫米波单片功率放大器.该功率放大器采用三级放大,工作电压为6V,工作电流为600mA.带内最大小信号增益为17.4dB,在32GHz具有0.5W的饱和功率输出.     

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。     

砷化镓0.25μm PHEMT开关模型研究

借助于传统的FET等效电路模型,给出了0.25μm GaAs PHEMT的开关模型,并在ICCAP和ADS软件中,完成等效电路参数的提取与优化。通过对单刀单掷(SPST)开关的仿真和测试,表明,在0.1～20 GHz的频域内,其"开"态插入损耗误差、端口1和端口2的电压驻波比误差分别小于0.3 dB、0.24和0.19;其"关"态隔离度误差、端口1和端口2的电压驻波比误差分别小于1.9 dB、0.12和0.08。文中得到的PHEMT开关模型将有助于控制类单片集成电路的研究与开发。     

156GHz 0.15μm GaAs Metamorphic HEMT器件研制

应用电子束直写技术成功制作了栅长0.15μm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As GaAs MHEMT。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件源漏间距,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495mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.19V时的最大非本征跨导gm为1032mS/mm,截止频率ft达到156GHz,最大振荡频率fmax大于150GHz。     

0.25 μm栅长GaAs pHEMT栅极高温及关态应力退化机理

GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)的关态栅极漏电流取决于温度与电应力环境。研究了高温与电应力对0.25 μm GaAs pHEMT肖特基特性的影响。该pHEMT的反向偏置栅极漏电流主要受陷阱辅助发射机制和隧穿电流机制的影响。建立模型,对不同温度下栅极漏电流曲线进行拟合,结果表明,栅极漏电流在常温下由隧穿电流机制主导,在高温下由陷阱辅助发射机制主导。在高温关态应力下对栅极漏电流随应力时间变化的过程进行表征,从时间层面再次验证了两种机制在不同温度下发生转变的过程。     

具有136 GHz的0.18μm GaAs Metamorphic HEMT器件

应用电子束直写技术成功制作了栅长0.18μm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT.从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件结构,特别是T形栅结构.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275 mA/mm,夹断电压-0.8 V,在Uga为-0.15 V时的最大非本征跨导gm为650 mS/mm,截止频率ft达到136 GHz,最大振荡频率fmax大于120 GHz.     

GaAs基单片集成InGaP／AIGaAs／InGaAs增强／耗尽型PHEMTs

提出了一种新结构单片集成增强/耗尽型(E/D)InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMTs).外延层材料通过分子束外延技术生长,在室温下,其电子迁移率和二维电子气浓度分别为5410cm2/(V·s)和1.34×1012cm-2.首次提出了普通光学接触曝光分步制作增强与耗尽型的栅技术方法.研制出了单片集成E/D型PHEMTs,获得良好的直流和交流特性,最大饱和漏电流密度分别为300和340mA/mm,跨导为350和300mS/mm,阈值电压为0.2和-0.4V,增强型的fT和fmax为10.3和12.4GHz,耗尽型的fT和fmax为12.8和14.7GHz.增强/耗尽型PHEMTs的栅漏反向击穿电压都为-14V.     

0.15μm Y型栅高In沟道GaAs PHEMT低噪声器件设计

设计了一种GaAs PHEMT低噪声器件。通过电子束直写手段实现了0.15μm Y型栅,对栅型优化以减小器件栅电阻和栅寄生电容。采用高In含量的沟道设计以改善沟道电子输运特性,采用InGaAs/GaAs复合帽层以改善欧姆接触特性,并通过低噪声工艺流程制作了4×50μm GaAs PHEMT器件。测试结果表明,器件fT达到80GHz,在10GHz处最小噪声系数小于0.4dB,相关增益大于10dB。对于0.15μm栅长GaAs PHEMT器件来说,这是很好的结果。     

0.2μm GaAs PHEMT3.1~10.6GHz宽带低噪声放大器设计

采用OMMIC公司提供的0.2μm GaAs PHEMT工艺(fT=60 GHz)设计并实现了一种适用于宽带无线通信系统接收前端的低噪声放大器。在3.1~10.6 GHz的频带内测试结果如下:最高增益为13 dB;增益波动<2dB;输入回波损耗S11<-11 dB;输出回波损耗S22<-16 dB;噪声系数NF<3.9 dB。5 V电源供电,功耗为120mW。芯片面积为0.5 mm×0.9 mm。与近期公开发表的宽带低噪声放大器测试结果相比较,本电路结构具有芯片面积小、工作带宽大、噪声系数低的优点。     

基于0.1-μm GaAs pHEMT工艺的最小噪声系数3.9 dB的66~112.5 GHz低噪声放大器

本文基于0.1-μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管（GaAs pHEMT）工艺,研制了一款覆盖整个W波段的宽带低噪声放大器。提出了一种由双并联电容组成的旁路电路,能够提供宽带射频接地,减小了级间串扰,利于实现宽带匹配。采用双谐振匹配网络实现了宽带的输入匹配和最佳噪声匹配。实测结果显示,最大增益在108 GHz处达到20.4 dB,在66~112.5 GHz范围内,小信号增益为16.9~20.4 dB。在90 GHz处,实测噪声系数为3.9 dB。实测的输入1-dB压缩点在整个W波段内约为-12 dBm。     

单片集成0.8μm栅长GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管

优化了GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)的外延结构,有利于获得增强型PHEMT的正向阈值电压.采用光学接触式光刻方式,实现了单片集成0.8μm栅长GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型PHEMT.直流和高频测试结果显示:增强型(耗尽型)PHEMT的阈值电压、非本征跨导、最大饱和漏电流密度、电流增益截止频率、最高振荡频率分别为0.1V(-0.5V),330mS/mm(260mS/mm),245mA/mm(255mA/mm),14.9GHz(14.5GHz)和18GHz(20GHz).利用单片集成增强/耗尽型PHEMT实现了直接耦合场效应晶体管逻辑反相器,电源电压为1V,输入0.15V电压时,输出电压为0.98V;输入0.3V电压时,输出电压为0.18V.     

单片集成0.8μm栅长GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管

优化了GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)的外延结构,有利于获得增强型PHEMT的正向阈值电压.采用光学接触式光刻方式,实现了单片集成0.8μm栅长GaAs基InGaP/AlGaAs/InGaAs增强/耗尽型PHEMT.直流和高频测试结果显示:增强型(耗尽型)PHEMT的阈值电压、非本征跨导、最大饱和漏电流密度、电流增益截止频率、最高振荡频率分别为0.1V(-0.5V),330mS/mm(260mS/mm),245mA/mm(255mA/mm),14.9GHz(14.5GHz)和18GHz(20GHz).利用单片集成增强/耗尽型PHEMT实现了直接耦合场效应晶体管逻辑反相器,电源电压为1V,输入0.15V电压时,输出电压为0.98V;输入0.3V电压时,输出电压为0.18V.     

用248nm光刻机制作150nm GaAs PHEMT器件性能及可靠性评估

介绍了基于光刻机的150 nm T型栅Ga As PHEMT工艺,其中重点介绍了使用的shrink关键工艺步骤。利用新工艺在某100 mm Ga As工艺线上进行流片,并通过直流测试、loadpull测试、微波小信号测试以及环境试验、极限电压测试、高温步进试验,获得新工艺下制作的Ga As PHEMT的各项性能指标及可靠性。最后制作得到的器件在性能和通过直接光刻得到的PHEMT在性能和可靠性上基本在一个水平上,但是想要通过shrink工艺得到线宽更细的栅长需要进一步努力。     

InAlAs／InGaAs高电子迁移率晶体管的可靠性问题

研究了热处理对亚微米晶格匹配和应变的ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ亚微米ＨＥＭＴ的影响。发现直流特性变差。ＩＤＳＳ从２９９ｍＡ／ｍｍ减到１８２ｍＡ／ｍｍ，Ｇｍ从５１３ｍＳ／ｍｍ减至２０９ｍＳ／ｍｍ，还测量出了微波参数的降低。ｆＴ和ｆｍａｘ分别减少超过３０％和２０％，一些证据表明，由于在沟道／缓冲层界面和内部额外陷阱的存在而引起的变化是导致这种参数改变的原因。测量出的欧姆接触电阻率从０．１９Ωｍｍ增加至     

GaAs基异质结材料MBE生长及应用

对 Ga As基调制掺杂异质结材料中作为沟道层的 In Ga As的生长条件进行优化 ,并在缓冲层中嵌入LT-Ga As。功率 PHEMT器件结果为在栅长 Lg=1 .7μm时 ,跨导 gm≥ 40 0 m S/mm,BVDS>1 5 V,BVGS>1 2 V,表明该材料有较好的性能     

0.5 μm GaAs PHEMT数字衰减器设计

采用0.5μm GRAs PHEMT工艺设计了两款工作于1～4 GHz的数字衰减器.一款为选择式衰减器,衰减量0.5 dB和15dB,插入损耗≤1 dB,所有衰减状态的输入输出驻波比≤1.7;另外一款为3 bit数字衰减器.衰减步进0.8 dB.最大衰减量5.6 dB,插入损耗≤1 dB,所有衰减状态的输入输出驻波比≤1.8,相对于参考态,衰减态的插入相移在-3°～2°之间.     

沟道应力对GaAs PHEMT材料电性能的影响

设计并用分子束外延(MBE)法制备了不同沟道结构的GaAs PHEMT材料,采用高分辨率X射线双晶衍射仪(DCXRD)、应力测试仪和霍尔测试仪对样品的结晶质量、薄层组分和厚度偏差、应力以及电子迁移率进行了分析表征。探讨了外延片应力与沟道结构的相关性,研究了沟道失配应力对电性能的影响机理。建立了GaAs PHEMT材料热应力引起电子传输特性退化的试验方法,进行了高温和低温存储后材料电性能的演化行为测试,并归纳了热应力引起材料电特性退化的实验结果。结果表明GaAs PHEMT材料经高、低温存储并恢复室温后仍能保持原有电性能,沟道应力对材料电性能的影响主要表现为失配应力。     

具有136GHz的0.18m GaAs Metamorphic HEMT器件

应用电子束直写技术成功制作了栅长0.18μm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件结构,特别是T形栅结构,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275mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.15V时的最大非本征跨导gm为650mS/mm,截止频率ft达到136GHz,最大振荡频率fmax大于120GHz。