面向100 GHz+数模混合电路的0.5 μm InP DHBT工艺（英文）

报道了一种高性能的3英寸磷化铟双异质结双极型晶体管工艺.发射极尺寸为0.5μm×5μm的磷化铟双异质结双极型晶体管,电流增益截止频率以及最高振荡频率分别达到350 GHz以及532 GHz,击穿电压4.8 V.基于该工艺研制了114 GHz静态分频器以及170 GHz动态分频器两款工艺验证电路,这两款电路的工作频率均处于国内领先水平.     

基于InP HBT工艺的超高速静态及动态分频器

<正>磷化铟异质结双极型晶体管(InP HBT)具有超高速、高器件一致性、高击穿等优点,在超高速数模混合电路应用方而具有独特优势。南京电子器件研究所基于76.2mm InP HBT圆片工艺,研制出60 GHz静态分频器以及92 GHz动态分频器。图1为静态分频器测试结果,此电路可在2~60 GHz范围内实现二分频。图2为动态分频器测试结果,此电路可在75~92 GHz范围内实现二分频。     

基于InP DHBT工艺的32.2GHz超高速全加器

介绍了一种基于0.7μm磷化铟(InP)双异质结双极型晶体管(DHBT)工艺的超高速全加器,将加法运算与数据同步锁存融合设计来提高计算速度,采用多数决定运算法则设计单层晶体管并联型进位电路来降低功耗。测试结果表明,全加器的最高时钟频率达32.2 GHz,包含锁存器的全加器整体电路功耗为350 mW。     

基于InP DHBT工艺的140～220GHz单片集成放大器

<正>磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有超高频、高击穿等优点,在亚毫米波/太赫兹单片集成功率放大器应用方面具有独特优势。国外已研制出基于InP DHBT工艺的220 GHz、200 mW单片集成功率放大器以及700 mW功率放大模块。南京电子器件研究所基于76.2 mm InP DHBT圆片工艺研制出140~220 GHz单片集成放大器,该电路采用了功率增益截止频率(f_(max))超过500 GHz的InP DHBT器件,如图1所示。测试结果表明,该电路在140 GHz、200 GHz以及220 GHz的小信号     

基于GaAs HBT的超高速直接数字频率合成器

本文报道了一款采用1μm砷化镓异质结双极型晶体管工艺设计制造的10GHz 8-bit超高速直接数字频率合成器芯片。采用8级双边沿触发流水线累加器和正弦加权数模转换器相结合的无ROM架构,将砷化镓异质结双极型晶体管工艺的高速性能最大化,从而大幅提高了电路的工作频率。在10GHz内部有效时钟频率下,芯片可以输出直流到5GHz的正弦波,第一奈奎斯特区的平均无杂散动态范围为23.24dBc。在-4.6V单电源供电下,芯片的直流功耗为2.4W。芯片集成了1651支晶体管,总体面积为2.4×2.0 mm2。     

W波段InGaAs/InP动态二分频器

采用fT=214 GHz,fmax=193 GHz的InGaAs/InP异质结双极型晶体管工艺,设计了一款基于时钟驱动型反相器的动态二分频器.该分频器工作频段为60 ～ 100 GHz,但由于测试系统上限频率的限制,只能测出62 ～ 83 GHz的工作范围.在-4.2V和-5.2 V的单电源直流偏置下该分频器的功耗分别为596.4 mW、1060.8 mW.此分频器的成功制作对于工作在W波段锁相环的构建有较大的意义.     

截止频率为45GHz的新颖电极结构的自对准HBT设计、制作和表征

文章采用二维异质结构器件模拟程序和异质结双极晶体管电路模拟程序,对新近提出的自对准AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管(HBT)的设计、制作和模拟制定了系统的研究方法。所研制的HBT有一突变的发射极-基极异质结,并且采用一种新颖结构——在两个发射极电极之间夹入一个基极电极。对已制成的3×8μm~2双发射极HBT进行了测量,其电流增益截止频率f_T=45GHz,最高振荡频率f_(max)=18.5GHz。分频器电路模拟结果指出,研制成的HBT的速度是两个基极电极之间夹入一个发射极电极的普通HBT的1.4倍。     

InP DHBT器件与电路的研究进展

介绍了磷化铟(InP)基异质结双极晶体管制作技术的发展动向,对近几年InP双异质结双极晶体管(DHBT)的制作技术与电路的研究成果进行了归纳总结。介绍了InP DHBT在微波、超高速集成电路、微系统异质集成等领域的应用,以及InP DHBT应用于功率放大器、倍频器、太赫兹单片电路、数模转换器等取得的进展,显示出InP DHBT在高频、高速和微系统集成三个方面的巨大应用价值。     

300 GHz InP DHBT单片集成放大器

<正>太赫兹技术在成像雷达以及宽带通信等领域具有广阔应用前景。太赫兹功率放大器是太赫兹系统的核心单元。磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有非常高的截止频率以及较高的击穿电压(相对Si/SiGe而言),适合于太赫兹功率放大器的研制,例如美国Teledyne公司利用InP DHBT工艺研制了220 GHz200 mW的功率MMIC。南京电子器件研究所基于76.2 mm(3英寸)InP DHBT圆片工艺,研制出300 GHz单片集成放大器。图     

SiGe/Si异质结双极晶体管工艺技术研究

介绍了多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管制作工艺流程。通过对LPCVD在n型Si衬底上外延生长SiGe合金层作为异质结双极晶体管基区、自中止腐蚀工艺制作发射区台面、多晶硅n型杂质掺杂工艺制作发射极、PtSi金属硅化物制作器件欧姆接触等工艺技术进行研究,探索出关键工艺的控制方法,并对采用以上工艺技术制作的多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管进行了I-V特性及频率特性测试。结果显示该器件饱和压降小,欧姆接触良好,直流电流放大倍数β随Ic变化不大,截止频率最高达到11.2 GHz。     

基于InP DHBT工艺的140 GHz单片功率放大器

<正>磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有超高频、高击穿等优点,在亚毫米波/太赫兹单片集成功率放大器应用方面具有独特优势。南京电子器件研究所基于76.2 mm InP DHBT圆片工艺,在国内首次研制出140 GHz单片集成功率放大器,该电路使用多层布线工艺以实现低损耗的薄膜介质微带线。电路拓扑方面,采用4级放大结构,末级采用4个发射极宽度0.5μm的单指InP DHBT器件进行功率合成,芯片面积约为2.0 mm×1.9mm。图1展示了     

采用AlGaAs/GaAs HBT制作的34.8GHz 1/4静态分频器

采用AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管(HBT)设计的1/4静态分频器,在偏置条件下工作,可给出最大的截止频率f_T和最大的振荡频率f_(max)。应用于分频器中的f_T及f_(max)分别是68GHz和56GHz。试验结果是在9V电源和495mW功耗下,电路工作到34.8GHz。最小输入信号功率电平为0dBm。     

基于InP DHBT工艺的13 GHz 1:8量化降速电路

<正>磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有高截止频率、高击穿电压(相对Si及SiGe而言)及高器件一致性等优点,适合于超高速、大动态范围数模混合电路的研制,例如美国Keysight公司采样率高达160 GSa/s的数字示波器即采用InP DHBT超高速数模混合电路进行数据的采集与转换。     

准平面型InAlAs/InGaAs异质结双极晶体管和单片集成激光器驱动电路

提出和制作了准平面型InAlAs/InGaAs异质结双极晶体管。该管主要采用硅离子注入法在半绝缘磷化铟衬底中形成隐埋型集电区以代替台面型集电区。晶体管的实测结果如下:h_(fe)=100,f_T=10GHz(V_(CE)=3V,I_c=10mA)。作为单片光电集成方面的实例,研制成功了由三个InGaAs/InAlAsHBT和一个电阻组成的激光器驱动电路,其电流调制速率高达4Gbit/s。     

4英寸f_(max)=620 GHz的0.25μm InP DHBT北大核心

报道了一款在101.6 mm(4英寸)InP晶圆上制备的特征尺寸为0.25μm的磷化铟双异质结双极型晶体管。采用发射极自对准技术和介质钝化工艺,器件的发射极典型尺寸为0.25μm×3.00μm,最大电流增益为25,当发射极电流密度为10μA/μm^(2)时,器件的击穿电压达到了4.2 V,电流增益截止频率为390 GHz,最高振荡频率为620 GHz。建立了用于提取器件寄生参数的小信号等效电路模型,模型的仿真结果与高频实测数据具有很好的拟合精度。     

基于0.7μm InP DHBT的毫米波数字化功率放大器

基于磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)实现了一款K波段数字化功率放大器芯片。该芯片利用InP DHBT工艺兼容高速数字与射频功率电路的优点,采用多个数字功放单元并联连接的形式,每个数字功放单元可以根据数字基带控制信号接通或断开,形成多位的射频功率直接输出。在分析了基于共射-共基结构数字功放单元电路的瞬态响应和大信号特性的基础上,设计并实现8位数字化功率放大器,其不同权重功放单元输出经过下层金属接地作为地平面的总线式结构进行功率合成,有效调节了传输线的阻抗和信号的耦合,有利于输出功率的合成。在20 GHz时,最大饱和输出功率和附加效率分别为27 dBm和21%,归一化输出电压的均方差为0.031 5,电路线性度较好。     

基于InP DHBT工艺的33～170 GHz共源共栅放大器（英文）

基于500 nm磷化铟双异质结双极晶体管（InP DHBT）工艺,设计了一种工作在33～170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用,输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测试结果表明,该放大器的最大增益在115 GHz达到11.98 dB,相对带宽为134.98%,增益平坦度为±2 dB,工作频段内增益均好于10 dB,输出功率均好于1 dBm。     

基于1um磷化铟DHBT工艺的W波段推推式单片二倍频器

设计了基于1um磷化铟双异质结晶体管工艺的W波段二倍频器单片电路. 采用有源巴伦将单端输入转化为差分输出. 在推推结构的输出口端接谐振网络, 提取二次谐波. 多级差分结构提高倍频增益, 抑制基波频率. 该单片电路集成了18个双异质结晶体管, 芯片面积为 0.55毫米×0.5 毫米. 测试表明在75GHz到80GHz频率范围内, 输出功率大于5.8dBm, 基波抑制大于16dBc, 倍频增益大于4.7dB.     

最高振荡频率416GHz的太赫兹InGaAs/InP DHBT

<正>太赫兹技术(300 GHz-3 THz)在射电天文、成像雷达以及高速通信等领域具有广阔的应用前景。磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有高截止频率、高击穿电压、高器件一致性、低1/f噪声等优点,非常适合于太赫兹单片集成功率放大器和频率源的研制。南京电子器件研究所基于76.2 mm圆片工艺,研制出,f_(max)达416 GHz的四指共基极InP DHBT器件,击穿电压大于4 V,器件性能处于国内领先水平,同时这也是国内首次报道的f_(max)超过400 GHz的InP DHBT器件。     

最高振荡频率为620GHz的0.25μm InP DHBT器件北大核心

磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有非常高的截止频率以及较高的击穿电压(相对Si/SiGe而言),适合于太赫兹单片集成电路的研制。图1和图2分别展示了南京电子器件研究所研制的101.6mm(4英寸)0.25 μm InP DHBT器件剖面图和高频性能,器件电流增益(β)为25,击穿电压(BVCEO)为4.2 V(Je=10 μA/μm2),电流增益截止频率(ft)和最高振荡频率(fmax)分别达到390 GHz和620 GHz。基于0.25 μm InP DHBT工艺,研制了340GHz单片集成放大器,该放大器小信号S参数测试结果如图3所示,300 GHz 增益为 15 dB,340 GHz 增益为 7.5 dB。