电流增益截止频率为441 GHz的InGaAs/InAlAs InP HEMT

本文设计并制作了fT>400 GHz的In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMT)。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm,栅宽为2×50μm。最大漏极电流IDS.max为957 mA/mm,最大跨导gm.max为1265 mS/mm。即使在相对较小的VDS=0.7 V下,电流增益截止频率fT达到了441 GHz,最大振荡频率fmax达到了299 GHz。该器件可应用于太赫兹单片集成放大器和其他电路中。

高电流增益截止频率的AlGaN/GaN HEMT器件研制

基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长Si重掺杂的n+GaN工艺,在AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)中实现非合金的欧姆接触,该工艺将器件有效源漏间距缩小至1μm。结合60nm直栅工艺,制备了高电流增益截止频率(fT)的AlGaN/GaNHEMT器件。器件尺寸的缩小大幅提升了器件的直流和射频特性。漏偏压为5V下,器件的最大直流峰值跨导达到440mS/mm;栅偏压为1V时,最大漏源饱和电流密度达到1.68A/mm。根据射频小信号测试结果得到器件的fT达到175GHz,最大振荡频率(fmax)达到76GHz,研究了干法刻蚀对再生长n+GaN欧姆接触电阻的影响,同时对比分析了60nm直栅和T型栅对器件频率特性的影响。

低温多晶硅发射极晶体管电流增益和截止频率的解析模型

本文综合考虑了多晶硅发射极的载流子输运障碍，界面氧化物遂穿、晶粒间界杂质分凝和界面能带弯曲等因素，以及禁带变窄效应、低温下的载流子冻析效应和浅能级补偿杂质陷阱效应，建立了低温多晶硅发射极晶体管电流增益和截止频率的解析模型，对电流增益和截止频率的温度关系进行了理论分析并与３００Ｋ和７７Ｋ下的实测结果进行了比较。

电流增益截止频率为236 GHz的InAlN/GaN高频HEMT

研制了高电流增益截止频率(f_T)的In Al N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺将器件源漏间距缩小至600 nm,降低了源、漏寄生电阻,有利于改善器件的寄生效应;使用低压化学气相沉积(LPCVD)生长SiN作为栅下介质,降低了InAlN/GaN HEMT栅漏电;利用电子束光刻实现了栅长为50 nm的T型栅。此外,还讨论了寄生效应对器件f_T的影响。测试结果表明,器件的栅漏电为3.8μA/mm,饱和电流密度为2.5 A/mm,f_T达到236 GHz。延时分析表明,器件的寄生延时为0.13 ps,在总延时中所占的比例为19%,优于合金欧姆接触工艺的结果。

电流增益截止频率为40GHz的柔性衬底石墨烯FET

石墨烯自问世以来，因其优异的性能已在电子领域取得了显著的成果，成为全球研究的热点。兼具高电子迁移率以及优良机械韧性的优点，石墨烯同柔性衬底的结合有望突破柔性电子高频化的技术瓶颈，推进柔性电子的应用进程。

跨导线性环电流放大器

在应用TL回路的原理分析跨导线性环电流放大器的基础上，以电压模电路的分析方法，推导了跨导线性环电流放大器频率特性的表达式，证实了跨导线性原理关于增益表述的正确性，以及该电流放大器具有较高上限截止频率的论述。在推演过程中说明了该放大器为理想电流放大器，其输出电流iod≈ion，从而克服了电压模电路中的密勒效应。输入为电流源激励，即输入端呈现低阻特性。正因为跨导线性环电流放大器具备这些特性，才使得它在高速、宽带集成电路中得到广泛的应用。

最高振荡频率为620GHz的0.25μm InP DHBT器件

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),适合于太赫兹单片集成电路的研制。图1和图2分别展示了南京电子器件研究所研制的101.6mm(4英寸)0.25 μm InP DHBT器件剖面图和高频性能,器件电流增益(β)为25,击穿电压(BVCEO)为4.2 V(Je=10 μA/μm2),电流增益截止频率(ft)和最高振荡频率(fmax)分别达到390 GHz和620 GHz。基于0.25 μm InP DHBT工艺,研制了340GHz单片集成放大器,该放大器小信号S参数测试结果如图3所示,300 GHz 增益为 15 dB,340 GHz 增益为 7.5 dB。

大电流密度高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制(英文)

在SiC衬底上制备得到了表面钝化氮化硅(SiN)的AlGaN/Ga N高电子迁移率场效应晶体管(HEMTs)。采用高电子浓度的AlGaN/GaN异质结材料、90 nm T型栅、100 nm SiN表面钝化、低欧姆接触以及较短漏源间距等方法来提升器件性能。在Vgs=4 V时器件的最大漏源饱和电流密度为1.72 A/mm,最大跨导为305 m S/mm,此结果为国内报道的AlGaN/GaN HEMT器件最大漏源饱和电流密度。此外,栅长为90 nm T型栅器件的电流增益截止频率(fT)为109GHz,最大振荡频率(fmax)为144 GHz。

基于60nmT型栅f_T&f_(max)为170&210 GHz的InAlN/GaN HFETs器件（英文）

基于蓝宝石衬底InAlN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_(max))的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于再生长n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600nm.此外,采用自对准栅工艺制备60nmT型栅.由于器件尺寸的缩小,在Vgs=1V时,器件最大饱和电流(Ids)达到1.89A/mm,峰值跨导达到462mS/mm.根据小信号测试结果,外推得到器件的f_T和f_(max)分别为170GHz和210GHz,该频率特性为国内InAlN/GaNHFETs器件频率的最高值.

SiGe HBT器件特征参数的数值模拟与分析

分别在不同基极掺杂浓度、集电极掺杂浓度、发射极掺杂浓度和不同Ge组分含量的情况下,运用半导体器件模拟软件—MEDICI,对SiGe HBT器件的直流特性和频率特性进行了数值模拟,得出了SiGe HBT器件的集电极电流IC、基极电流IB、电流增益β和截止频率fT变化的初步规律。

基于MOCVD再生长n_+ GaN欧姆接触工艺f_T/f_(max)>150/210 GHz的AlGaN/GaN HFETs器件研究（英文）

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外,采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小,在Vgs=2 V下,器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm,该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值,器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明,器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.

超薄势垒InAlN/GaN HFET器件高频特性分析

采用二次外延重掺杂n^+GaN实现非合金欧姆接触,并通过优化干法刻蚀和金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延工艺,有效降低了欧姆接触电阻。将非合金欧姆接触工艺应用于InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFET)器件制备,器件的有效源漏间距缩小至600 nm。同时,结合40 nm T型栅工艺,制备了高电流截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_(max))的InAlN/GaN HFET器件。结果显示减小欧姆接触电阻和栅长后,器件的电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升。栅偏压为0 V时,器件最大漏源饱和电流密度达到1.88 A/mm;直流峰值跨导达到681 m S/mm。根据射频小信号测试结果外推得到器件的f_T和f_(max)同为217 GHz。

不同基区Ge组分分布对SiGe HBT特性的影响

研究了传统基区Ge组分分布(矩形分布、三角形分布、梯形分布)在210K～410K范围内对SiGe HBT特性的影响。借助TCAD工具进行实验,结果表明,在Ge杂质总量相同的情况下,器件的电流增益β,厄尔利电压VA,截止频率fT随着温度升高而降低;靠近基区发射结的Ge组分越高,β越大;基区Ge组分梯度升高,VA增大,fT增大。提出了一种优化的Ge分布,与传统Ge分布相比,该分布器件的电流增益β对温度的敏感性分别降低72.1%,56.4%和58.7%,扩大了器件的应用领域。

高频4H-SiC双极晶体管的研制

研制出国内第一个高频4H-SiC双极晶体管。该器件采用了双台面结构和叉指结构,室温下的最大直流电流增益(β)为3.25,集电结击穿电压BVCBO达200 V。器件的β随温度的升高而降低,具有负的温度系数,这种特性使该器件容易并联,避免出现热失控现象。器件的高频特性由矢量网络分析仪测量得到,截止频率fT为360 MHz、最高振荡频率fmax为160 MHz。

基于90nm低功耗NMOS工艺射频器件的版图优化

从器件版图结构的布局布线出发,提出了射频器件性能增强的的方法。寄生电容,寄生电阻会明显弱化大尺寸器件的射频性能,通过多个小尺寸单元管子的并联,形成大尺寸器件,从版图的布局布线出发,减小寄生电容,寄生电阻,优化器件结构,提升射频性能。在总栅宽一定时,通过变换单元器件的栅指数与器件的并联数,寻找最佳组合。通过优化,功率增益截至频率提升约300 GHz。

f_T为350 GHz的InAlN/GaN HFET高频器件研究（英文）

采用再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs),器件尺寸得到有效缩小,源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n^+GaN外延工艺,欧姆接触总电阻值达到0.16Ω·mm,该值为目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备的最低值.采用自对准电子束曝光工艺实现34 nm直栅.器件尺寸的缩小以及欧姆接触的改善,器件电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升.器件的开态电阻(R_(on))仅为0.41Ω·mm,栅压1 V下,漏源饱和电流达到2.14 A/mm.此外,器件的电流增益截止频率(f_T)达到350 GHz,该值为目前GaN基HFET器件国内报道最高值.

基于蒙特卡洛分析的InP-HBT微波特性精度估计

为了验证电路的可靠性,对InP异质结双极晶体管的微波特性进行了基于蒙特卡洛方法的波动分析。器件微波特性的波动程度不同,波动范围越大说明对本征参数的提取精度要求越高,可以通过输出特性推断测量可允许的精度范围。微波特性由模型S参数、电流增益截止频率和最大振荡频率组成,根据π型拓扑结构小信号模型本征参数的不确定度曲线,可以导出蒙特卡洛数值分析所需的标准差。蒙特卡洛分析结果表明,在不同的频率不同的偏置条件下,对测量参数准确性的要求差异较大,验证了电路在不同情况下的可靠性。

按温度比例因子的低温双极晶体管优化设计

提出了一种按温度比例因子设计低温双极晶体管的设计规则。在考虑双极晶体管低温效应的前提下,着重分析了双极晶体管发射区和基区的浓度及宽度在低温下的变化情况。结合按温度比例子变化后任何特定温度下的双极晶体管电流增益和截止频率的优化结果,给出了这些参数在按温度比例因子规则设计时温度比例因子的变化参数。

一种结构新颖的锗硅NPN HBT器件特性研究

对一种结构新颖的锗硅NPN HBT器件的特性进行了研究。通过分析器件发射极窗口宽度W和长度L对器件直流和交流特性的影响,对器件在结构上和制作工艺上进行了优化,得到性能与业界可比的三种不同耐压水平的器件(高速器件、标准器件和高压器件),并且成功地被应用于光通讯和射频功放等商业产品中。