GaAs Ti/Pt/Au栅PHEMT单片集成电路耐氢能力的提升

为提高GaAs Au/Pt/Ti栅PHEMT MMIC放大器耐氢气的能力,提出了在PHEMT栅上加厚Si N钝化层的方法,并通过高温加速氢气试验验证了该方法的有效性。耗尽型D管的钝化层由150 nm加厚到300 nm后,在150℃加速下,耐氢气浓度和耐受时间由原来的14000×10-6、40 h提升到30000×10-6、110 h (电流还未出现明显下降),耐氢能力得到了明显提升。为了维护管子的微波性能,增强型E管采用多层Si N钝化,总厚度加厚到600 nm后,在150℃加速下,耐氢气浓度和耐受时间可达到20000×10-6、115 h (电流还未出现明显下降),满足实际应用要求。

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.

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。

单片集成GaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管

介绍了单片集成GaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺。借助栅金属的热处理过程,形成了热稳定性良好的Pt/Ti/Pt/Au栅。AFM照片结果表明Pt金属膜表面非常平整,2nm厚度膜的粗糙度RMS仅为0.172nm。通过实验,我们还得出第一层Pt金属膜的厚度和退火后的下沉深度比大概为1∶2。制作的增强型/耗尽型PHEMT的阈值电压(定义于1mA/mm)、最大跨导、最大饱和漏电流密度、电流增益截止频率分别是+0.185/-1.22V、381.2/317.5mS/mm、275/480mA/mm、38/34GHz。增强型器件在4英寸圆片上的阈值电压标准差为19mV。

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。

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。

L波段GaN大功率高效率准单片功率放大器

研制了一款基于NEDI 0.25μm GaN功率MMIC工艺的L波段大功率高效率准单片功率放大器。采用两级拓扑结构,以准单片形式实现。输入采用有耗匹配网络提高芯片的稳定性,级间和末级匹配均采用无耗纯电抗网络,其中末级匹配电路通过低损耗陶瓷电路实现。合理规划前级与末级间推动比,降低前级漏电流,减小末级匹配损耗,优化谐波匹配,实现大功率高效率设计。芯片在28V脉冲电压下工作,在1.2~1.4GHz范围内,实测输出功率大于49dBm,功率增益大于25dB,功率附加效率达到73%。管芯部分及输入匹配电路采用GaN功率MMIC工艺制作,输出匹配电路采用低损耗陶瓷片介质加工,两块电路键合一起总面积8.0mm×5.6mm。

Ka波段低相位噪声GaAs MHEMT单片压控振荡器

报道了一种低相位噪声VCOMMIC芯片,采用传统的源端反馈形成负阻来消除谐振回路中的寄生电阻,通过合理的输出匹配实现起振条件并抑制谐波,利用南京电子器件研究所0.15μmGaAsMHEMT工艺,研制的Ka波段GaAsMHEMT压控振荡器,典型振荡频率为39.34GHz,频率变化范围38.6～41.3GHz之间,调谐带宽2.7GHz,典型输出功率6.97dBm,频偏100kHz,相位噪声为-81.1dBc/Hz。

毫米波大动态宽带单片低噪声放大器

利用0.25μmGaAsPHEMT低噪声工艺,设计并制造了2种毫米波大动态宽带单片低噪声放大器。第1种为低增益大动态低噪声放大器,单电源+5V工作,测得在26～40GHz范围内,增益G=10±0.5dB,噪声系数NF≤2.2dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥15dBm;第2种为低压大动态低噪声放大器,工作电压为3.6V,静态电流0.6A(输出功率饱和时,动态直流电流约为0.9A),在28～35GHz范围内,测得增益G=14～17dB,噪声系数约4.0dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥24.5dBm,最大饱和输出功率≥26.8dBm,附加效率约10%～13.6%。结果中还给出了2种放大器直接级联的情况。

7～13 GHz GaAs单片40W限幅低噪声放大器

南京电子器件研究所首次研制出7～13GHz连续波40W大功率限幅器＋低噪声放大器集成单片。根据大功率和低噪声要求，将PIN二极管和低噪声PHEMT两种材料集成在同～GaAs衬底上，

毫米波15 W GaAs单片大功率PIN限幅器

南京电子器件研究所研制出第一款Ka波段15 WGaAs单片大功率PIN限幅器。根据高频、大功率要求,优化了GaAs PIN二极管的Ⅰ层厚度和表面结构,优化了大、小信号模型。通过调整优化结构,在Φ50mm外延片上,研制出了10 W以上Ka波段大功率PIN限幅器芯片。在33～37 GHz内,测得该限幅器插入损耗约1.3 dB,输入输出驻波≤1.65。

级联型单级分布式宽带单片功率放大器

报道了一个采用级联型单级分布式结构的宽带单片功率放大器的设计方法和研制结果。文中通过拓扑比较和人工传输线理论研究,分析出该功放设计的难点,并基于仿真实验,给出解决方案。最终研制的两级单片功放在6～18GHz频率范围内线性增益13.5dB,平坦度±1dB,输入输出驻波比均小于2。全频带上,饱和输出功率为300～450mW,功率附加效率大于15%。该宽带单片功率放大器在100mm GaAs MMIC工艺线上采用0.25μm功率pHEMT标准工艺制作,芯片尺寸为2.7mm×1.25mm×0.08mm。

GaAs单片二极管双平衡混频器

采用0.25μm的GaAs工艺制作了一款单片二极管双平衡混频器。基于环形二极管双平衡混频器的基本工作原理,提出了LO巴伦与RF巴伦的区别所在,并以Marchand巴伦为LO巴伦,以triformer巴伦作为RF巴伦。在优化了局部电路后,再与环形二极管组成整体电路,并对整体电路进行了优化。最后对版图进行EM仿真,并稍作调整以改善EM仿真结果。当本振功率在13dBm时,实测得转换损耗在低本振和高本振下约为11.5dB和10.5dB,LO端口到IF端口和RF端口隔离度分别为30dB和35dB,LO端口和RF端口驻波分别小于2和3.5,实测结果与仿真结果基本一致。

6～18GHz单片级联型单级分布功率放大器设计

级联型单级分布放大器CSSDA是一种新的宽带放大器电路结构,不但具有带宽大、驻波特性好的特点,更具有增益高、易级联的优点。文章在对CSSDA特点分析及其与传统分布式放大器CDA 比较的基础上,讨论了此种电路用于功率放大器设计时的难点与解决办法。在此基础上完成的一种 MMIC pHEMT中功率宽带放大器的设计,使用两个栅长0．25μm、栅宽分别为200μm和600μm 的pHEMT,在6～18 GHz频带内,两级CSSDA型功率放大器的小信号增益14±0．5dB,输入输出驻波比小于2:1,1dB压缩点输出功率400mW。从放大器末级600μm栅宽的器件饱和输出功率为 500mW的能力看,功率密度达到800mW·mm-1,证明了级联型单级分布放大器实现宽带功率放大器的可行性。

基于MEMS圆片级封装/通孔互联技术的SIP技术

随着科学技术的发展，3DSIP（System—in—package）技术已成为世界热点。基于MEMS圆片级封装WLP（Wafer—level packaging）的SIP技术是目前3DSIP最重要技术之一，

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。

应用于微波/毫米波领域的集成无源器件硅基转接板技术

展示了一种应用于射频微系统领域的可以集成射频无源器件的硅基转接板结构。该结构将电感、电容、电阻、传输线和TSV等集成在适用于微波应用的高阻硅衬底上,可实现芯片级的CMOS、MMIC及MEMS多种不同材料器件集成。采用这种方法制备的传输线损耗在40 GHz为0.34 dB/mm,电容密度达到1.05 fF/μm^2,2.5圈8 n H电感最大Q值在1.5 GHz达到16。这项制造技术与CMOS制造工艺兼容,可为超高集成度的三维集成型化射频微系统提供有力支撑。

基于LTCC技术的多层垂直转换电路设计

低温共烧陶瓷(LTCC)是实现小型化、高可靠性多芯片组件的一种理想技术方式。多层转换电路实现了微波信号在基板内部传输。文章研究了微带线到带状线背靠背式多层转换电路,优化设计了通孔之间距离以及通孔到带状线之间的距离,仿真结果与实测较为吻合。