为了进一步提升P-GaN 栅HEMT器件的阈值电压和击穿电压, 提出了一种具有P-GaN栅结合混合掺杂帽层结构的氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)。新器件利用混合掺杂帽层结构, 调节整体极化效应, 可以进一步耗尽混合帽层下方沟道区域的二维电子气, 提升阈值电压。在反向阻断状态下, 混合帽层可以调节栅极右侧电场分布, 改善栅边电场集中现象, 提高器件的击穿电压。利用Sentaurus TCAD进行仿真, 对比普通P-GaN栅增强型器件, 结果显示, 新型结构器件击穿电压由593 V提升至733 V, 增幅达24%, 阈值电压由0509 V提升至1323 V。
氮化镓高电子迁移率晶体管 增强型 击穿电压 混合帽层 GaN HEMT enhancement-mode breakdown voltage hybrid cap layer
1 中国电子科技集团公司 第二十九研究所，四川 成都 610036
2 成都海威华芯科技有限公司，四川 成都 610299
针对0.5 μm氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)自对准T型栅工艺，提出一种优化的解决方案。在感应耦合等离子体设备中引入两段法完成氮化硅栅足的干法刻蚀，其中，主刻蚀部分形成具备一定倾斜角度的氮化硅斜面，从而减小栅下沟道电场强度并提高栅金属对氮化硅槽填充的完整性；软着陆部分则以极低的偏置功率对氮化硅进行过刻蚀，确保完全清除氮化硅的同时尽量减小沟道损伤。通过器件优化前后各项特性的测试结果对比发现：优化后的器件关态击穿电压从140 V提升至200 V以上，3.5 GHz下输出功率密度从5.8 W/mm提升至8.7 W/mm，功率附加效率(PAE)从55.5%提升至66.7%。无偏置高加速应力试验96 h后，工艺优化后的器件外观无明显变化，最大电流变化<5%，表明器件可靠性良好。
氮化镓高电子迁移率晶体管 栅工艺 电感耦合等离子体刻蚀 性能提升 可靠性 GaN High Electron Mobility Transistor gate process Inductive Coupled Plasma(ICP) 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 318
1 School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 0008, China
2 Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051,China
介绍了一种由矩形微带贴片天线和功率放大器一体化集成设计的发射类型单片太赫兹集成电路.该电路采用 GaN HEMT 工艺制备, 实现了高功率密度和高效集成.片上天线被设计为功率放大器输出端接的功率辐射器和频率相关的输出负载调谐器.采用负载牵引技术实现了放大器与天线之间良好的阻抗匹配.在 100~110 GHz的频带范围内, 功率放大器的平均输出功率为 25.2 dBm, 平均功率附加效率（PAE） 为5.83%.单片太赫兹集成电路具有良好的辐射特性, 芯片的10 dB带宽为 1.5 GHz, 在109 GHz估算的等效各向同性辐射功率 （EIRP） 为 25.5 dBm.
单片太赫兹集成电路技术 氮化镓高电子迁移率晶体管 有源集成天线 辐射方向图 TMIC technology GaN HEMT active integrated antenna radiation pattern
