采用MOCVD的低噪声HEMT

用金属有机化学汽相淀积法(MOCVD)研制出了低噪声HEMTAlGaAs/GaAs异质结器件。这种HEMT的栅长为0.5μm、栅宽为200μm。室温下,频率为12GHz时,达到的最小噪声系数为0.83dB,相应增益为12.5dB。测量也证实了栅键合点的数目对不同栅宽的噪声系数影响的计算结果。在低温下工作时,观察到器件的噪声系数显著提高,特别是与常规GaAsMESFET相比,更是如此。一个为DBS接收系统设计的二极放大器,其初级使用了HEMT,在11.7～12.2GHz的范围内噪声系数低于2.0dB。     

UHF应用的低噪声GaAs双栅场效应晶体管

本文报告的 UHF应用的低噪声 GaAs双栅金属肖特基势垒接触场效应晶体管,用 GaAs高阻衬底-n汽相外延材料,金属铝栅 1.5 ×300μm.器件封装用简化的环氧树脂粘结的陶瓷管壳.器件的工作参数为V(DS)～4V,V_(g_1s)～-2V,V_(g_2s)～0V,此时I_(DS)～6mA 1GHz 下NFmin 1.2dB(最佳0.8dB),G_a10dB,G_R45dB.场效应晶体管在UHF电视机和步话机上初步应用,性能良好.     

低噪声GaAs MESFET有源层的Si~+注入

本文叙述了用Si~+注入GaAs形成低噪声MESFET有源层的初步实验结果.获得了峰值载流子浓度为1～2×10(17)cm~(-3)、在交界面处迁移率≥3000cm~2/V·s的有源层,制出了在2GHz下NF为0.9dB、G_a为14.5dB的双栅FET和9.5GHz下NF为2.0dB、G_a为9.5dB的单栅FET.实验结果表明,采用Si~+注入沟道的器件达到了汽相外延器件的最佳性能,某些参数超过了汽相外延器件.     

用分子束外延法制作的GaAs MESFET

本文报导了在分子束外延(MBE)生长的沟道层上制作的“T”形Ti/W/Au栅GaAs肖特基势垒场效应晶体管的噪声性能。标称栅长约为0.7μm,总栅宽250μm。典型噪声系数和相应增益在4GHz下分别为1.2dB和14dB;在12GHz下分别为1.9dB和8.5dB。据我们所知,这些值是关于用MBE生长的GaAs制作的器件迄今所报导的最好结果。这些初步结果表明MBE用于高质量的GaAsFET是很有希望的。     

12GHz 1.5dB亚微米栅GsAs MESFET

<正> 南京固体器件研究所成功地研制了深槽亚微米栅GaAs MESFET。器件栅工0.4～0.6μm、栅宽150μm、槽深0.3～0.4μm。以1.8×1.8mm标准陶瓷金属微带管壳封装,进一步改善了射频特性。在12GHz下测量,器件噪声系数的最佳值为1.4dB,相关增益7.5dB。大部分器件的噪声系数在1.5～3.5dB范围内。器件在2～12GHz频率范围内的s参数也较好。与日本三菱公司的2SK267和NEC的NE38883 MESFET 进行了同等条件下测试对比,说明测试结果可靠。 用于制作器件的GaAs材料的质量较好。GaAs半绝缘衬底有较高的电阻率;缓冲层纯度较高,提高了与有源层交界面附近的迁移率;有源层为N~+-N层,有利于减小源漏接触电阻。这些为器件获得高增益、低噪声打下了良好的基础。     

采用MOCVD法生长的高纯度GaAs外延层及其在微波MESFET中的应用

伴随用(CH_3)_3Ga/AsH_3系的MOCVD工艺获得用于微波器件高纯GaAs外延层,而对原材料质量和生长参数的影响因素进行了研究。发现外延层的质量主要受(CH_3)_3Ga纯度的限制。用无焰原子吸收分光光度法分析表明;(CH_3)_3Ga源中的杂质硅与其他金属杂质相比是大量的。使用减少杂质含量后的精馏纯(CH_3)_3Ga和最佳的生长条件,获得了外延层的电子迁移率μ_(77)=139000cm~3/V·s,电子浓度为3.7×10~(14)/cm~3。在半绝缘GaAs衬底上,连续地生长出适用于低噪声MESFET的n~- n n~+外延层。外延层纯度的改进有可能生长出不受衬底影响的足够厚的n~-缓冲层。使用栅极尺寸为0.5μm×300μm所制造的铝栅MESFET,在12GHz下显示出噪声系数为2.0dB,相关增益为8.2dB,最大最佳增益值为12dB。     

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。     

硅衬底上制作GaAs两层器件

<正> 据报道日本冲电气在 Si 衬底上直接形成可制作器件的 GaAs,继而完成 GaAs 三维电路元件。Si 衬底上的 GaAs 晶体由 MOCVD 法生成,用直接离子注入法,最终制成17级 E/D 结构的环形振荡器。栅长1μm,栅宽10μm 的典型器件的跨导为240mS/mm,环形振荡器的 t_(pd)是51ps/门,t_(ps)·p 是10.4,fJ/门(t_(pd)为63ps/门),这些数值几乎与平常的 GaAs 器件一样。     

半导体化合物外延技术的进展

本文介绍和比较了汽相外延(卤化物CVD、氢化物CVD、有机金属化合物CVD)、液相外延、分子束外延等几种外延技术以及离子注入技术.在制作特殊器件的外延结构中,它们都各有优缺点,所以目前分立微波、光电器件多用卤化物CVD和液相外延制作,而MBE、MOCVD和离子注入技术的发展将适用于单片集成电路和大规模生产.可以相信,微波整机的未来将取决于晶片的质量、大小和理想的外延技术.     

过渡层对Ge衬底GaAs外延层晶体质量的影响

利用低压金属有机化学汽相淀积(MOCVD)设备在Ge衬底上生长GaAs外延层.通过改变GaAs过渡层的生长温度对GaAs外延层进行了表征,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪研究了表面形貌和晶体质量,优化出满足高效太阳能电池要求的高质量GaAs单晶层生长条件.     

GaAs单片集成X波段低噪声放大器

<正> 1986年我们研制了GaAs单片集成X波段低噪声放大器。GaAs基片采用南京电子器件研究所高压单晶炉拉制的大直径非掺杂半绝缘单晶,其电阻率大于10~7Ω·cm,利用汽相外延生长出低噪声MESFET所需的缓冲层、有源层和n~+欧姆接触层。低噪声MESFET采用了凹槽铝栅结构,栅长为0.6μm,栅宽为150μm。利用器件的结构参数,计算出其等效电路参数、散射参数和最佳噪声参数,电路的输入和输出匹配网络均采用典型的“Г”型网络,既能有效地减小电路的驻波比,又便于施加直流偏置。由于电路为小信号工作,微带线导带采用     

GaAs离子注入工艺实验简况

<正>自81年8月份以来,离子注入工艺围绕着GaAs材料开展了在缓冲层上和半绝缘衬底上注入Si和S杂质,以及注入后用SiO_2包封退火和夹片方式退火等方面的实验,目前已经在单栅和双栅FET器件上取得了初步结果.用能量为200keV、剂量为4×10~(12)cm~(-2)的单电荷Si离子,注入缓冲层制作FET的有源层.注入后用SiO_2包封,在825℃的氢气炉中退火30分钟.制出的双栅FET器件,在频率2GHz下,噪声系数为0.9dB,相关增益为14.5dB.另外,为了满足有些器件注入深度的要求,在200keV     

用离子注入方法制作的大功率GaAsFET

采用离子注入形成沟道层和n~+欧姆接触区的技术,研制了大功率GaAsFET。由于引入了表面载流子浓度高的n~+区,器件的烧毁特性得到了改善。业已表明烧毁电压可以高于40V,器件的源漏饱和电流(I_(dss))和射频输出功率比用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法制作的功率GaAsFET更为均匀,已用实验证明由于芯片均匀性好,这种FET的多芯片运用具有优良的功率合成效率。一个总栅宽W_G为14.4mm的双芯片器件已在10GHz下以4dB的增益和23％的功率附加效率推出5W的输出功率;总栅宽为28.8mm的四芯片器件在8GHz下给出10W(G=4.5dB,η_(add)=23％),另一个总栅宽为48mm的四芯片器件在5GHz下推出15W(G=8dB,η_(add)=30％)。     

低噪声高电子迁移率晶体管

采用直接描绘电子束刻蚀法制造了用于低噪声极高频(EHF)放大器的亚半微米栅长的高电子迁移率晶体管。调制掺杂的外延结构是用分子束外延法生长的,在10~(12)电子/cm~2的电子浓度时,室温下的霍耳迁移率为8000cm~2/V·sec,液氮温度下为77,600cm~2/V·sec。通过腐蚀通n~+GaAs接触层的凹楷的方法确定了窄达0.28μm的栅长。0.4μm栅长的耗尽型器件的直流跨导超过260mS/mm。对0.37μm栅长的器件,进行了噪声系数和相关增益的测量,在34GHz下,得到了2.7dB的噪声系数和5.9dB的相关增益。还制造了具有240mS/mm跨导的增强型器件,对0.35μm的栅长,在18GHz下,它们的噪声系数为1.5dB,相关增益为10.5dB。这些结果可以和已报导过的最好的0.25μm栅长的GaAsMESFET的噪声系数相匹敌。     

0.15μm GaN HEMT及其应用

报道了毫米波应用的0.15μm场板结构GaN HEMT。器件研制采用了76.2mm(3英寸)SiC衬底上外延生长的AlGaN/GaN异质结构材料,该材料由MOCVD技术生长并引入了掺Fe GaN缓冲层技术以提升器件击穿电压。器件栅脚和集成了场板的栅帽均由电子束光刻实现,并采用栅挖槽技术来控制器件夹断电压。研制的2×75μm栅宽GaN HEMT在24V工作电压、35GHz频率下的负载牵引测试结果显示其输出功率密度达到了4W/mm,对应的功率增益和功率附加效率分别为5dB和35%。采用该0.15μm GaN HEMT技术进行了Ka波段GaN功率MMIC的研制,所研制的功率MMIC在24V工作电压下脉冲工作时(100μs脉宽、10%占空比),29GHz频点处饱和功率达到了10.64W。     

毫米波应用的场板结构0.15μm_gan_hemts

报道了毫米波应用的采用SiN介质辅助工艺的0.15μm场板结构GaN HEMTs。器件研制中采用了MOCVD技术外延在3英寸SiC衬底上的AlGaN/GaN异质结构材料,该材料采用了掺Fe缓冲层技术。器件栅脚和集成了场板的栅帽均由电子束刻写实现,并采用了栅挖槽技术用来控制器件的阈值电压。器件fT和fmax分别为39GHz和63GHz,24V电压、35GHz下的负载牵引测试结果显示0.15mm栅宽器件输出功率密度达到了4W/mm,对应的功率增益和功率附加效率分别为5dB和35%。该0.15μm GaN HEMTs技术满足Ka波段应用要求,可用于毫米波功率MMICs的研制。     

在CdTe上开管等温汽相外延Hg_(1-x)Cd_xTe

在CdTe衬底上,应用开管等温汽相外延(ISOVPE)已经生长出能达到制作器件的Hg_(1-x)Cd_xTe(0.2≤x≤0.35)外延层。层的表面形貌似镜,且霍耳数据能与液相外延(LPE)生长的HgCdTe相比较。在等温汽相外延HgCdTe的层上制出了截止波长为4.1μm(77K)的光伏器件。它的性能可与我们用液相外延获得的HgCdTe层所制作的光伏器件的性能相比较。     

蓝宝石上生长GaN外延层的一种改良技术

斯坦福大学的科学家G.Solomen与美国CBLTechnologies及德国柏林的PaulDrude固体电子学研究所合作,将有机金属化学汽相淀积(MOCVD)和氢化物汽相外延(HVPE)两种方法相结合,在单一外延室中制备出蓝宝石上GaN外延片。这个研究小组称,这种工艺方法提供了一种制备GaN基外延层和GaN基器件的成本实惠且可行的手段,不必每一淀积步骤都要一个单独的反应室。采用这种方法,可通过MOCVD在500°C下生长出一层高品质的GaN缓冲层,接着用HVPE在1025°C下,以高得多的生长速率淀积一层厚的GaN层。这种混合反应室用一个内部衬底加热器(冷壁加热…     

砷化镓微波与高速器件材料的状况

本文评论了作为微波和高速器件材料工艺的化学汽相沉积、分子束外延、离子注入以及液相外延的状况。对文献作了综合介绍,指出了最近15年来的研究趋势。评论了微波器件对材料的要求,并以 GaAs MESFET作为器件的例子,讨论了一些有代表性的材料问题及工艺要求。用肖特基二极管——FET 逻辑栅作为典型的器件进行探讨,并系统地阐明了有关GaAs 集成电路和高速器件对材料工艺的要求。概略地展望了材料的未来,诸如掺杂调制超晶格结构与三元化合物。本文断言,对目前分立的微波器件来说,化学汽相沉积是被优先选用的材料体系。如果半绝缘衬底的质量问题得到解决,离子注入就将是一种合适的工艺。对于高速器件来说,离子注入是极重要的材料工艺。分子束外延与金属有机化合物化学汽相沉积将更愈来愈多地用于更为复杂的结构。这样,Ⅲ-Ⅴ族化合物就和器件设计混为一体了。     

GaAs自对准高温栅全离子注入运放差分输入电路研究

本文主要从事GaAs自对准高温栅全离子注入技术(SAG)的研究,并以此工艺为基础,制作了WSi_xN_y/GaAs SBD,栅长分别是0.8μm和0.5μm的MESFET和GaAs.高速运算放大器差分输入电路.其中制造的耗尽型MESFET,栅长0.8μm,栅宽25μm,夹断电压V_P=-2.5V,跨导gm达170mS/mm栅宽,饱和压降V_(dss)仅0.7V,漏源击穿电压BV_(dx)达6V.制造的GaAs运放差分输入电路,最大直流增益30dB,在1GHz下仍有29dB的增益,平均直流增益22dB,输入失偏较小,电源8～12V可调,其性能达国外1985年实验室研制水平.在电路设计中,采用SPICE3a7程序,成功地进行了GaAs差分输入电路模拟和设计.