基于InP DHBT工艺的33~170 GHz共源共栅放大器

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。

一种基于InP DHBT的CB Stack功率放大器设计

设计了一种中心频率为75 GHz的单级MMIC功率放大器,基于0.8μm InP DHBT器件制造,该器件f_(t)/f_(max)为171/250 GHz。电路采用两层共基堆叠(CB Stack)结构,其中下层共基偏置采用基极直接接地,输入端发射极采用-0.96 V负压供电的方式,偏置电压V_(c2)为4 V。为了提高输出功率,上下两层器件进行了四指并联设计。此外,采用同样器件设计了另外一款下层共射的传统Stack结构电路。通过大信号仿真对CB Stack与国际上部分先进工艺下InP基的传统Stack结构电路性能进行对比,CB Stack结构在增益和峰值PAE上都比传统Stack有更好的表现。

基于InP DHBT工艺的140 GHz单片功率放大器

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。

基于InP DHBT工艺的13 GHz 1:8量化降速电路

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。

0.25μm发射极InP DHBT材料生长与器件性能研究

采用固态源分子束外延系统(SSMBE),研究InP双异质结双极晶体管(DHBT)的结构设计及外延生长技术。通过采用碳掺杂浓度和InGaAs组分双缓变的基区生长工艺,提高基区的内建电场,加速载流子的渡越,提高基于0.25μm发射极工艺InP DHBT器件的频率性能。此外,InGaAs帽层材料通过双Si源掺杂以及调控生长条件,实现高N型掺杂,材料表面粗糙度为0.42 nm。利用该双缓变基区以及高N型掺杂帽层生长工艺,制备0.25μm发射极InP DHBT器件,其增益为29,击穿电压为3.8 V,在工作电流密度为5.7 mA/μm2时,电流增益截止频率为403 GHz,最大振荡频率达到660 GHz。

f_T=140GHz,f_(max)=200GHz的超高速InP DHBT

InP/InGaAs/InP DHBT具有频带宽、电流驱动能力强、线性好、相位噪声低和阈值电压一致性好等优点成为研究热点。通过优化外延材料结构设计和采用四元InGaAsP缓变层消除集电结电流阻塞效应;改进发射极-基极自对准工艺和集电区台面侧向腐蚀工艺,降低Rb和Cbc乘积;优化PI钝化工艺和空气桥互联等工艺,实现了发射极面积为2μm×10μm的自对准InP/InGaAs/InP DHBT器件,其直流增益β约为25,击穿电压BVCEO≥7 V@10μA,在VCE=4 V,Ic=10 mA下,截止频率fT=140 GHz,最高振荡频率fmax=200 GHz,优于同一外延片上的非自对准InP DHB器件,该器件将可应用于高速光通信和微波毫米波通信。

75GHz 13.92dBm InP DHBT共射共基功率放大器(英文)

报道了基于InP基双屏质结双板晶体管(DHBT)工艺的四指共射共基75 GHz微波单片集成(MMIC)功率放大器,器件的最高振荡频率fmax为150 GHz.放大器的输出极发射极面积为15μm×4μm.功率放大器在75 GHz时功率增益为12.3 dB,饱和输出功率为13.92 dBm.放大器在72.5 GHz处输入为2 dBm时达到最大输出功率14.53 dBm.整个芯片传输连接采用共面波导结构,芯片面积为1.06 mm×0.75 mm.

基于InP DHBT工艺的140～220GHz单片集成放大器

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140220 GHz单片集成放大器,该电路采用了功率增益截止频率(fmax)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

最高振荡频率416GHz的太赫兹InGaAs/InP DHBT

太赫兹技术（300GHz～3THz）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。磷化钢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l／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。

220 GHz InP DHBT单片集成功率放大器

南京电子器件研究所开发了0．5μm InP DHBT工艺，器件截止频率达到500 GHz以上，击穿电压大干4V。基于该工艺，研制出220 GHz单片集成功率放大器，饱和输出功率20mW，功率增益大1：10dB。图1和图2分别展示了220 GHz功放的实物图和测试结果。

300GHz InP DHBT单片集成放大器

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T220GHz200mW的功率MMIC。

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。

改进了渡越时间方程的InP DHBT模型

建立了一个改进了渡越时间方程的InP DHBT大信号模型。从HBT电荷方程出发,首先给出了InP DHBT的耗尽电荷方程,接着分析了InP DHBT集电极复合结构对载流子速度的影响,测试了集电极复合结构的InP DHBT的渡越时间,提出了一个简单准确的渡越时间方程,进而得到了扩散电荷方程。最后,建立了一个基于改进的电荷方程的新的InP DHBT大信号模型。新的模型的直流,S参数在很宽的偏置范围下均与实际测试结果拟合完好,准确地预测了器件的特性。

基于0.5μm InP DHBT工艺的100GHz+静态及动态分频器

针对超高速数模混合电路方面的应用,南京电子器件研究所开发了76.2 mm(3英寸)0.5μm InP DHBT工艺,器件截止频率达到500 GHz以上,可实现3层布线,工艺剖面图及器件性能如图1所示。采用该工艺研制出114 GHz静态分频器以及170 GHz动态分频器。图2为静态分频器及动态分频器实测结果。

不同偏置条件下InP DHBT电离总剂量效应与退火效应

对InP DHBT进行了钴源辐射试验,研究了InP DHBT在不同偏置条件下的电离总剂量效应。使用Keysight B1500半导体参数分析仪,测试了InP DHBT的Gummel和输出I-V参数,分析了辐射敏感参数在辐射过程中的变化规律,研究了器件功能失效和参数退化的原因。研究表明:将InP DHBT置于不同的偏置条件下,产生数量不同的氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷,导致器件的功能失效阈值也不同。

InP DHBT Ka波段四通道发射芯片

基于南京电子器件研究所开发的0.7μm InP DHBT工艺,研制了一款工作在Ka波段的四通道变频发射芯片。该款芯片集成四倍频、功分、放大、检波、温度传感及逻辑控制等功能。在输入功率-18 dBm条件下,实测30~40 GHz内四个通道的四倍频差分输出信号功率大于5 dBm,三次谐波抑制大于30 dBc,五次谐波抑制大于35 dBc。线性功率检波范围为-10~10 dBm(0.05 V/dBm),温度传感器检测范围为-55~125℃(1 mV/K)。图1-4展示了该款芯片的测试结果。

94GHz InP DHBT MMIC功率放大器的设计

本文设计了一款W波段功率放大器,采用发射极宽度为1μm In P DHBT工艺。该PA采用了5级共射放大电路结构,其中前两级采用的器件发射极宽度为2×1μm,后三级采用的器件发射极宽度为4×1μm,电路原理图和版图联合仿真结果表明该PA在90-98GHz频带内,增益大于12d B,94GHz时饱和输出功率达到17.9d Bm,芯片面积为1.61mm×0.98mm。目前电路正在流片制作当中。

发射区底切对倒置结构InP/GaAsSb/InP DHBT性能的影响

基于考虑载流子弹道输运等非局域传输瞬态效应的流体动力学模型,数值模拟计算了集电区在上面发射区在下面的倒置InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)器件的直流输出特性和高频性能。计算结果表明:由于集电区台面面积小,集电区在上的倒置InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管有较高的高频性能;对于发射区在下面与基区接触面积大导致较多的基区载流子复合而使器件的增益偏低问题,可以考虑掩埋侧边腐蚀工艺底切发射区的技术来减少发射区和基区的接触面积,从而减少复合改善器件的增益特性。

基于0.25μm InP DHBT工艺的340 GHz放大器

基于南京电子器件研究所0.25μm InP DHBT工艺设计并实现了一款340 GHz放大器,采用多层金属堆栈互联的薄膜微带传输线结构,实现了太赫兹低损耗传输线和MIM电容。放大器为六级共发射极拓扑,采用整体匹配方法,通过降低损耗的方式提高增益。通过在片小信号测试系统和功率测试系统测试芯片,测量结果表明该放大器在340 GHz的小信号增益达到10.43 dB,300~340 GHz频率范围内的小信号增益大于10 dB,在340 GHz的输出功率为3.24 dBm。

W波段InP DHBT功率放大器的设计与仿真

介绍了基于中国科学院微电子研究所研制的InP DHBT器件的W波段功率放大器MMIC的设计和仿真。对流片制作完成的4指InGaAs/InP DHBT器件进行在片测试及参数提取,建立了器件的大信号模型。设计的W波段功率放大器中心频率为94GHz,采用共发射极和共基极的Cascode结构,并且工作在Class A状态,以获得较大的功率增益和线性度。输入和输出匹配网络设计为共轭匹配,并且针对功率放大器的热稳定性和电稳定性进行优化设计。传输线结构采用在InP衬底上的CPW结构,原理图及电磁场仿真结果显示,功率放大器在94GHz工作频率下增益为6.1dB,3dB带宽为DC^103GHz,饱和输出功率大于16dBm,同时输入输出回波损耗小于-20dB,隔离度大于30dB。目前电路正在流片制作当中。