应用于大功率MMIC开关的AlGaN背势垒GaN HEMT

报道了应用于大功率开关的AlGaN背势垒0.25μm GaN HEMT。通过引入AlGaN背势垒,MOCVD淀积在3英寸SiC衬底上的AlGaN/GaN异质结材料缓冲层的击穿电压获得了大幅度的提升,相比于普通GaN缓冲层和掺Fe GaN缓冲层击穿电压提升幅度分别为4倍和2倍。采用具有AlGaN背势垒AlGaN/GaN 外延材料研制的GaN HEMT开关管在源漏间距为2μm、2.5μm、3μm、3.5μm和4μm时,估算得到的关态功率承受能力分别为25.0W、46.2W、64.0W、79.2W和88.4W。基于源漏间距为2.5μm的GaN HEMT开关管设计了DC-12GHz的单刀双掷MMIC开关。该开关采用了反射式串-并-并结构,整个带内插入损耗最大1.0dB、隔离度最小30dB,10GHz下连续波测试得到其功率承受能力达44.1dBm。     

电镀参数对电镀镍层性能的影响

采用脉冲电流方法制备电镀镍层,并利用扫描电镜、光学轮廓仪、硬度计等测试方法研究了电镀参数中的溶液温度和pH对电镀镍层的表面形貌、粗糙度、显微硬度和SiC/Ni刻蚀选择比的影响。结果表明:当镀液温度在45~60℃时,镀镍层表面形貌变化不大,但是随着镀液温度的升高和镀液pH的增大,粗糙度呈先减小后增大的趋势,显微硬度和SiC/Ni刻蚀选择比均呈先增大后减小的趋势。电镀液温度为55℃,pH在4.0~4.4时,可获得具有良好的质量、显微硬度且SiC/Ni刻蚀选择比的镍镀层。     

SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的热分析与测试

对SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的结温进行了理论计算与实测。计算中考虑了衬底材料热导率随温度的变化以及器件源、漏电阻上的热损耗,不同耗散功率下的理论计算与红外显微镜实测结果比较表明,两者相差最大不超过10℃。由于理论计算结果是在解析解的基础上运用计算机迭代计算获得,所耗时间较短,故这一结果对于改善器件结构以提高AlGaN/GaN HEMT及其MMIC电路的性能将有较大帮助。     

X-波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配等优势将成为下一代高频固态微波功率器件.微波功率器件主要有内匹配功率管和功率单片微波集成电路(MMIC)两种结构形式,功率MMIC尽管其研制成本相对较高,但功率MMIC可实现宽带匹配,同时功率MMIC的体积较内匹配功率管小得多,是满足诸如X波段TlR组件应用不可或缺的结构形式.功率MMIC的结构形式主要有微带和共面波导(CPW)两种,相比于CPW结构,微带结构的MMIC芯片面积更小,特别是对于大栅宽器件,微带结构的通孔接地更有利于寄生参量的减小,有利于提高MMIC的性能,因此微带结构也是应用更为广泛的MMIC结构形式.     

磁控溅射AIN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT

报道了一种X波段输出功率密度达10.4 W/mm的SiC衬底AIGaN/GaN MIS-HEMT,器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的A1N介质作为绝缘层.采用MIS结构后,器件击穿电压由80 V提高到了180 V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压.在8 GHz、55 V的工作电压下,研制的1 mm栅宽AlGaN/GaN MIS-HEMT输出功率达到了10.4 W,此时器件的功率增益和功率附加效率分别达到了6.56 dB和39.2%.     

GaN功率MMIC背面通孔工艺优化及可靠性分析

介绍了改进GaN功率MMIC背面通孔工艺的相关方法,并对通孔进行了可靠性方面的测试与分析。通过优化机械研磨的方法,减薄圆片至75μm左右,保持片内不均匀性在4%以内;利用ICP对基于SiC衬底的GaN功率MMIC进行了背面通孔工艺的优化,减少了孔底的柱状生成物。随后的可靠性测试测得圆片通孔的平均电阻值为6.3 mΩ,平均电感值为17.2 nH;对通孔样品在0.4 A工作电流175°C节温下进行了工作寿命试验,200 h后通孔特性无明显退化。     

SiN钝化前的NF3等离子体处理对AlGaN/GaN HEMT性能的影响

研究了SiN钝化前利用感应耦合等离子体(ICP)对AlGaN/GaN HEMT表面进行NF3等离子体处理对器件性能的影响.结果表明,运用低能量的NF3等离子体处理钝化前的AlGaN/GaN HEMT表面能有效抑制器件电流崩塌,而器件直流及微波小信号特性则未受影响.微波功率测试表明,经过6min NF3等离子体处理的AIGaN/GaN HEMT在2GHz,30V工作电压下达到6.15W/mm的输出功率密度,而未经过处理的器件只达到1.82W/mm的输出功率密度.     

Field plated 0.15μm GaN HEMTs for millimeter-wave application

SiN dielectrically-defined 0.15μm field plated GaN HEMTs for millimeter-wave application have been presented.The AlGaN/GaN hetero-structure epitaxial material for HEMTs fabrication was grown on a 3-inch SiC substrate with an Fe doped GaN buffer layer by metal-organic chemical deposition.Electron beam lithography was used to define both the gate footprint and the cap of the gate with an integrated field plate.Gate recessing was performed to control the threshold voltage of the devices.The fabricated GaN HEMTs exhibited a unit current gain cut-off frequency of 39 GHz and a maximum frequency of oscillation of 63 GHz.Load-pull measurements carried out at 35 GHz showed a power density of 4 W/mm with associated power gain and power added efficiency of 5.3 dB and 35%,respectively,for a 0.15 mm gate width device operated at a 24 V drain bias.The developed 0.15μm gate length GaN HEMT technology is suitable for Ka band applications and is ready for millimeter-wave power MMICs development.     

凹槽栅场板结构的AlGaN/GaN HEMT特性分析

研究了无场调制板结构、有场调制板结构但无凹槽栅、结合场调制板结构和凹槽栅工艺三种AlGaN/GaN HEMT的动态I-V特性和微波特性,认为场调制板结构和凹槽栅工艺可以有效改善AlGaN/GaN HEMT器件沟道内电场分布,显著减小电流崩塌现象,提高器件的微波输出功率特性.利用此技术研制的1mm栅宽AlGaN/GaNHEMT输出功率大于10W.     

凹槽栅场板结构的AlGaN/GaN HEMT特性分析

研究了无场调制板结构、有场调制板结构但无凹槽栅、结合场调制板结构和凹槽栅工艺三种AlGaN/GaN HEMT的动态I-V特性和微波特性,认为场调制板结构和凹槽栅工艺可以有效改善AlGaN/GaN HEMT器件沟道内电场分布,显著减小电流崩塌现象,提高器件的微波输出功率特性.利用此技术研制的1mm栅宽AlGaN/GaNHEMT输出功率大于10W.