20GHz宽带GaAs PHEMT分布式前置放大器

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺研制了一种光接收机分布式前置放大器.该放大器-3dB带宽接近20GHz,跨阻增益约46dBΩ;在50MHz^16GHz范围内,输入、输出电压驻波比(VSWR)均小于2;带内噪声系数在3.03~6.5dB之间,平均等效输入噪声电流密度约为14.6pA/Hz;在输入10Gb/s非归零(NRZ)伪随机二进制序列(PRBS)信号下,放大器输出眼图清晰,具有12ps的定时抖动和166mV峰峰电压.

5Gb/s单片集成GaAs MSM/PHEMT 850nm光接收机前端

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺研制出了一种单片集成850nm光接收机前端,它包括金属-半导体-金属(MSM)光探测器和分布放大器.探测器光敏面积为50μm×50μm,电容为0.17pF,4V偏压下的暗电流小于17nA.分布放大器-3dB带宽接近20GHz,跨阻增益约46dBΩ;在50MHz^16GHz范围内,输入、输出电压驻波比均小于2;噪声系数在3.03~6.5dB之间.光接收机前端在输入2.5和5Gb/s非归零伪随机二进制序列调制的光信号下,得到较为清晰的输出眼图.

两种InGaAs/InP PIN光探测器比较研究

异质结 PIN 光探测器可分为单异质结光探测器(SHPD)和双异质结光探测器(DHPD),二者在量子效率、频率响应和暗电流方面存在差异。当 SHPD 光敏面半径为 10μm 且 P 区厚度与电子扩散长度之比小于 0.2 时,其量子效率减小的幅度小于 0.32%,带宽增加约 0～4%;对于由体效应决定的暗电流,SHPD 略优。由此得到当光敏面积较小和 P 区厚度较薄时,SHPD 与 DHPD 性能相当的结论,为高性能宽带光纤网高速光探测器的设计提供了依据。

12 Gb/s GaAs PHEMT跨阻抗前置放大器

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺研制了一种单电源偏置光接收机跨阻抗前置放大器.放大器-3dB带宽约为9.5GHz;在50MHz^7.5GHz范围内,跨阻增益为43.5±1.5dBΩ,输入输出回波损耗均小于-10dB;带内噪声系数在4dB^6.5dB之间,由此得到的最小等效输入噪声电流密度约为17.6pA/Hz;输入12Gb/s NRI伪随机序列时,放大器输出眼图清晰,眼开良好.

10Gb/s GaAs PHEMT高增益光接收机前置放大器(英文)

基于南京电子器件研究所0.5μm GaAs PHEMT工艺,研制了一种高增益级联式光接收机前置放大器.作为前级的跨阻抗放大器的-3dB带宽为10GHz,小信号增益为9dB;作为后级的分布式放大器的-3dB带宽接近20GHz,小信号增益为12dB;级联前置放大器小信号增益达21.3dB,跨阻增益为55.3dBΩ,在输入10Gb/s非归零伪随机二进制序列下,放大器输出眼图清晰、对称、信噪比优于跨阻放大器,分布放大器不能校正的输入波形失真也得到显著改善.

10Gb/s GaAs PHEMT电流模跨阻抗光接收机前置放大器(英文)

采用0．5μm GaAs PHEMT工艺研制了一种单电源共栅电流模跨阻抗前置放大器（TIA）．测量得到放大器-3dB带宽为7．5GHz，跨阻增益为45dBQ；输入输出电压驻波比（VSWR）均小于2；等效输入噪声电流谱密度在14．3～22pA／√Hz之间，平均值为17．2pA／√Hz．在输入10Gb／s非归零（NRZ）伪随机二进制序列（PRBS）信号下，放大器输出眼图清晰，具有14ps的定时抖动和138mV的峰峰电压．

一种200V/100A VDMOS器件开发

分析了功率MOSFET最大额定电流与导通电阻的关系,讨论了平面型中压大电流VDMOS器件设计中导通电阻、面积和开关损耗的折衷考虑,提出了圆弧形沟道布局以增大沟道宽度,以及栅氧下部分非沟道区域采用局域氧化技术以减小栅电容的方法,并据此设计了一种元胞结构。详细论述了器件制造过程中的关键工艺环节,包括栅氧化、光刻套准、多晶硅刻蚀、P阱推进等。流水所得VDMOS实测结果表明,该器件反向击穿特性良好,栅氧耐压达到本征击穿,阈值电压2.8V,导通电阻仅25mΩ,器件综合性能良好。

基于NSGA-Ⅱ算法的高速铣削参数多目标优化

采用正交试验法对3Cr2Mo模具钢进行高速铣削试验,建立了刀具磨损和表面粗糙度的预测模型。在此基础上,以生产效率最大、生产成本最小为目标建立优化模型,使用Matlab中以NSGA-Ⅱ算法为理论基础的多目标优化方法对其求解,得到了较优铣削参数。

用激光微细加工制作平面型InGaAs/InPPIN光探测器

采用激光微细加工技术来制作单片集成光接收机的探测器,在制作过程中,用固态杂质源10.6 μm激光诱导Zn扩散工艺来进行探测器的p 区掺杂。制作出平面型顶部入射的InGaAs/InPPIN光探测器, 响应度为0.21A/W。分析了激光诱导扩散中影响探测器性能的因素,因此提出了扩散温度自动控制、扩散区 温度分布均匀化及激光焦斑与扩散区精确对准等相应的改进方法。

半导体基片表面微小高温区域的红外测温系统

利用红外辐射测温原理,设计成半导体基片上激光焦斑温度不接触测量系统。该系统由透镜成像系统、探测器、精密电动平台及相关电路和软件组成,其测温范围大,温度分辨力可达0.2K, 还可得到温度-时间关系曲线;可自动测量热斑的温度分布及寻找热斑的最高温度区域;测量区域的最小直径为18mm。

短波长OEIC光接收机前端设计及制作

基于国内的材料和工艺技术,研制出850nm单片集成光接收机前端,集成形式包括PIN/TIA、PIN/DA、MSM/TIA和MSM/DA等。对光探测器和电路分别进行了研究和优化。通过Silvaco软件,建立了探测器器件模型,并通过实验数据验证。分布放大器-3dB带宽接近20GHz,跨阻增益约46dBΩ,输入、输出驻波比均小于2,噪声系数在3.03～6.5dB之间。跨阻前置放大器-3dB带宽接近10GHz,跨阻增益约43dBΩ,输入、输出驻波比均小于3.5,噪声系数在4～6.5dB之间。集成芯片最高工作速率达到5Gb/s。

单片集成GaAsPIN／PHEMT光接收机前端工艺研究

利用0.5μm GaAs PHEMT技术研究了适用于单片集成GaAs PIN/PHEMT光接收机前端的关键工艺,解决了台面工艺和PHEMT平面工艺的兼容性问题,包括不同浓度磷酸系腐蚀液对台面腐蚀均匀性的影响、台面与平面共有金属化工艺对光刻技术的要求。结果表明,工艺技术完全满足单片设计要求,研制得到的单片集成光接收机前端在输入1Gb/s和2.5Gb/s非归零(NRZ)伪随机二进制序列(PRBS)调制的光信号下得到较为清晰的输出眼图。

5Gb／s单片集成光接收机前端模拟仿真及研制

基于0.5μmGaAs PHEMT标准工艺研制了850nm单片集成光接收机前端,集成方式为PIN光探测器和跨阻放大器。论文依据已发表的文献数据为基础并借助SILVACO公司的模拟软件建立探测器模型,实验结果表明,模型和实测结果对比有较好的一致性。光接收机最高工作速率5Gb/s,其中,探测器光敏面直径50μm,电容0.51pF,暗电流小于30nA。跨阻放大器-3dB带宽接近10GHz,跨阻增益约43dBΩ,最小等效输入噪声电流密度约为17.6pA/Hz1/2。

双次曝光积分效应实现杂质浓度分布均匀化

激光诱导扩散中,当入射激光光强为高斯分布甚至均匀分布时,微小扩散区的温度分布不均匀。由于扩散系数是温度的函数,必将导致扩散后杂质浓度分布的均匀性较差,无法制作出高性能的p-n结。提出采用多次激光诱导扩散的积分效应来实现杂质浓度分布的均匀化整形。对于InP衬底的CO2激光诱导Zn扩散,利用温度闭环测控系统测得的基片表面热斑温度场分布,分析计算了两次激光诱导扩散重叠区域的浓度分布积分效应。在此基础上模拟计算出,用双次曝光积分效应做杂质浓度分布的均匀化整形时,基片上两次激光照射位置的最佳间隔为20μm。这为改进激光诱导扩散工艺,用多次曝光实现面均匀的杂质浓度分布奠定了理论基础。

一种850nm单片集成光接收机前端

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺和台面光刻互连工艺研制了一种850nm光接收机前端单片电路,包括金属-半导体-金属光探测器和跨阻前置放大器。探测器光敏面积约2000μm2,电容小于0.15pF,4V偏压下的暗电流小于14nA。跨阻前置放大器-3dB带宽接近10GHz,跨阻增益约43dBΩ。光接收机前端在输入2.5Gb/s非归零伪随机二进制序列调制的850nm光信号下得到较为清晰的输出眼图。

OEIC台面腐蚀工艺研究

深入研究了牺牲层腐蚀机制,摸索出完整的台面自停止工艺并实际应用于OEIC器件制作。实验中发现了侧蚀、台面变形以及表面清洁等问题。从实验现象着手分析,并由此对工艺进行了改进,采用了新的腐蚀剂和工艺步骤。改进后的工艺解决了上述问题,可以完全满足后续工艺的要求。

SIMS测量激光诱导扩散Zn的浓度分布

通过SIMS对激光诱导扩散杂质浓度分布的研究,提出了一个测量扩散区只在μm量级或10μm 量级范围内的杂质浓度分布的方法。首先利用光刻的方法在基片表面标识出扩散窗口,然后进行激光诱导处理。用SIMS对制成的扩散样品定量分析,通过扫描探针显微镜测量刻蚀深度,由此实现了微小扩散区掺杂浓度-深度分布的研究。

微小激光加工区辐射测温准确性的提高

利用辐射测温系统进行温度测量时,所测温度的准确性及分布细节会受多种因素的影响,使得实验测得的温度分布远远低于实际值,为了提高温度测量的准确性,提出了一种估计真实温度分布的新方法。这种方法主要包括:将原有探测器更改为带单模尾纤式探测器、减小光接收面面积、将原有的透镜更改为红外消像差透镜,最后利用图像复原技术中的—Lucy-Richardson算法求出最佳真实温度分布估计。其中前4个步骤有效的提高了测温分布细节,实验测得微小面元温度分布半宽值仅21μm,远远小于之前测得的半宽值;Lucy-Richardson算法则将温度分布中被点扩展函数卷积掉的高温部分复原回来,实验测得微小面元温度分布在复原后温度最高值高出复原前最高值近100℃。实验证明这种方法有效的提高了测温准确性。

微小激光加工区温度测量的准确性研究

利用辐射测温系统对半导体微细加工高温区进行温度测量时,所测温度的准确性及分布细节会受多种因素的影响。理论分析表明,对于像差校正系统,杂散光及探测器光敏面面积是影响测温系统温度测量准确性的主要因素,因此将原有探测器更改为带单模尾纤式探测器以限制杂散光并减小光接收面面积。实验证明这种方法是有效的,基本满足微小面元温度测量的要求。