基于76.2mm圆片工艺的GaN HEMT可靠性评估

报道了利用76.2 mm圆片工艺实现了SiC衬底GaN HEMT微波功率管的研制,并对其进行了多项试验以评估其可靠性。器件工艺中通过引入难熔金属作器件肖特基势垒,有效提高了GaN HEMT器件肖特基势垒的热稳定性,经过500°C高温处理30 s后器件肖特基特性依然保持稳定。随后的高温工作寿命试验表明,该GaN HEMT能够经受225°C结温500 h的工作而未发生失效,但器件的饱和电流出现了退化,进一步的分析表明引起器件饱和电流下降的主要原因是电迁徙引起的欧姆退化。针对电迁徙现象进行了相关工艺的改进,对改进后器件的三温加速寿命试验表明,器件在150°C结温下平均失效时间(MTTF)达4×105h,激活能为1.0 eV。将研制的GaN HEMT管芯用于了两级级联结构的C波段功率模块,对研制的功率模块在28 V工作电压125°C结温下进行了射频工作寿命试验,增益压缩5 dB下连续波工作1 000 h后输出功率变化量小于0.1 dB。

GaN HEMT的温度特性及其应用

对0.25μm双场板结构GaN HEMT器件的温度特性进行了研究。负载牵引测试结果显示,GaN HEMT增益的温度系数为-0.02 dB/℃、饱和输出功率系数为-0.004 dB/℃。大的增益温度系数结合GaN HEMT自热效应引起的高温升对实际应用特别是功率MMIC的设计带来了挑战。按常温设计的GaN功率MMIC在高温下输出功率出现了较大幅度的下降,并且连续波与脉冲下工作输出功率存在较大差异。针对GaN HEMT应用中的这些问题提出了解决措施,包括降低2DEG浓度来减小增益的温度系数,通过选择SiC衬底和衬底减薄以及版图设计改善器件散热,降低器件工作时的温升。

内匹配型Ku波段8W功率器件

已成功研制出总栅宽为6.4 mm,栅长为0.35μm的GaAs功率PHEMT,其中对器件结构、栅挖槽等工艺进行了改进.两管芯合成的内匹配器件当Vds=8 V,输入功率Pin=32 dBm时,在f=14.0-14.5 GHz频段内,输出功率Po≥39.18dBm,功率增益Gp〉7 dB,功率附加效率[PAE]〉30%,两管芯合成效率大于88%,其中在14.1 GHz频率点,输出功率达到39.43 dBm,增益7.43 dB.