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固体电子学研究与进展 2021年第1期41卷 10-13,40页

作者：郭怀新戴家赟潘斌周书同孔月婵陈堂胜朱健微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016 南京电子器件研究所南京210016

针对化合物半导体与Si基晶圆异质集成中的热失配问题,利用有限元分析方法开展GaAs半导体与Si晶片键合匹配偏差及影响因素研究,建立了101.6 mm(4英寸)GaAs/Si晶圆片键合匹配偏差评估的三维仿真模型,研究了不同键合结构和工艺对GaAs/Si晶... 详细信息

针对化合物半导体与Si基晶圆异质集成中的热失配问题,利用有限元分析方法开展GaAs半导体与Si晶片键合匹配偏差及影响因素研究,建立了101.6 mm(4英寸)GaAs/Si晶圆片键合匹配偏差评估的三维仿真模型,研究了不同键合结构和工艺对GaAs/Si晶圆级键合匹配的影响,系统分析了键合温度、键合压力、键合介质厚度及摩擦特性等因素对键合偏差影响的规律。结果表明,键合压力和键合层摩擦系数对键合偏差的影响极大,并通过对上述因素的优化,其匹配偏差可控制到3μm以内。

关键词： GaAs/Si晶圆晶圆键合热失配匹配偏差

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多种添加剂及电流密度对高径深TSV电镀影响研究

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固体电子学研究与进展 2021年第3期41卷 166-170页

作者：李杰王雷姜理利黄旼郁元卫张洪泽陈聪南京电子器件研究所南京210016 微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

硅通孔(TSV)填充工艺是三维集成关键技术之一。通过分析对比TSV电镀填充药水光亮剂、整平剂的浓度以及电流密度等对于TSV电镀填充效果的影响,发现在光亮剂浓度10 ml/L、整平剂浓度30 ml/L条件下,填充效果呈底部生长且形貌较好;同时发现... 详细信息

硅通孔(TSV)填充工艺是三维集成关键技术之一。通过分析对比TSV电镀填充药水光亮剂、整平剂的浓度以及电流密度等对于TSV电镀填充效果的影响,发现在光亮剂浓度10 ml/L、整平剂浓度30 ml/L条件下,填充效果呈底部生长且形貌较好;同时发现电流密度较低时,呈等壁生长,而电流密度较高时,底部产生孔洞。

关键词： TSV电镀填充添加剂电流密度

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GaN异质结场效应管中栅、漏电压对电子气的控制(续)

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固体电子学研究与进展 2021年第6期41卷 425-431页

作者：薛舫时杨乃彬陈堂胜孔月婵南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

从自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程出发,编制出计算GaN HFET内不同栅、漏电压下沟道能带、电子气密度及量子电容的软件,研究场效应管的电荷控制和DIBL。在异质结沟道阱研究中,改变栅电压算出的电子气密度及量子电容同C-V实验测试结果... 详细信息

从自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程出发,编制出计算GaN HFET内不同栅、漏电压下沟道能带、电子气密度及量子电容的软件,研究场效应管的电荷控制和DIBL。在异质结沟道阱研究中,改变栅电压算出的电子气密度及量子电容同C-V实验测试结果相吻合,证明求解薛定谔方程是研究异质结场效应管电荷控制的有效方法。考虑外沟道渗透到内沟道的电场梯度以后,算出了场效应管的电子气密度及量子电容。场效应管模拟算得的量子电容同实验测得的栅-源和栅-漏电容相吻合。研究了不同栅、漏电压和电场梯度渗透下的内沟道能带,发现漏电压引起的电场梯度渗透使内沟道能带下弯,导致阈值电压负移。证明阈值电压负移由外沟道渗透到内沟道的电场梯度产生,用自洽能带计算方法可算得漏电压引起的阈值电压负移。提出使用能带剪裁优化设计异质结构来抑制DIBL的新理念。同有限元变分软件的类MESFET模拟相比,新能带计算软件可以求得电荷控制中的量子行为。由此提出编制异质结场效应管模拟软件的设想。

关键词：电荷控制模型漏电压引起的势垒下降类MESFET模拟电荷控制中的量子行为量子电容三角阱近似漏电压引起的阈值电压移动漏电压引起的能带下弯

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小型化硅基毫米波MEMS三维异构集成开关滤波器件

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固体电子学研究与进展 2021年第5期41卷 330-336页

作者：侯芳孙超栾华凯黄旼朱健胡三明东南大学毫米波国家重点实验室南京210096 南京电子器件研究所南京210016 微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

针对传统开关滤波器组件体积庞大、重量重、调试复杂、集成度低的问题,设计并制作了一种小型化六通道毫米波硅基MEMS三维异构集成开关滤波器件。该器件以四层堆叠的高阻硅材料为衬底,工作频段覆盖18~40 GHz,内部集成了6款小型化空间堆叠... 详细信息

针对传统开关滤波器组件体积庞大、重量重、调试复杂、集成度低的问题,设计并制作了一种小型化六通道毫米波硅基MEMS三维异构集成开关滤波器件。该器件以四层堆叠的高阻硅材料为衬底,工作频段覆盖18~40 GHz,内部集成了6款小型化空间堆叠的MEMS滤波器和2个单片开关,采用3D-TSV(硅通孔)异构集成工艺,实现了开关与滤波器组的晶圆级集成。为了优化毫米波频段集成滤波器性能,提出了MEMS混合交叉耦合多层堆叠SIW(基片集成波导)滤波器拓扑结构,且其工艺与整个开关滤波器件兼容,极大提升了滤波器的带外抑制。经测试,该开关滤波器件带内插损<8.2 dB(包括2个开关共约4 d B的损耗),反射损耗>10 dB,带边1 GHz处带外抑制>40 dBc。该器件体积仅19.0 mm×16.5 mm×1.1 mm,比传统开关滤波器体积减小了99.7%。

关键词：三维异构集成微电子机械系统硅通孔滤波器基片集成波导

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栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响

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固体电子学研究与进展 2021年第3期41卷 229-234页

作者：戚永乐王登贵周建军张凯孔岑孔月婵于宏宇陈堂胜南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016 南方科技大学广东深圳518055

基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件。通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影... 详细信息

基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件。通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影响。结果表明,较小的栅介质面积有利于更长的器件寿命,而ESD保护结构有利于提升器件栅介质在高电压应力下的可靠性和稳定性,主要原因为SBD的寄生电容可有效吸收电脉冲感应在介质薄膜中产生的电荷。最后,通过线性E模型预测具有35 nm厚LPCVD-SiNx栅介质的AlGaN/GaN MIS-HEMTs在栅极电压为13 V条件下的击穿寿命可达20年(0.01%,T=25℃)。

关键词：氮化镓金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管栅介质静电释放结构经时击穿

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X波段氮化镓高效率功率放大器MMIC

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通信电源技术 2022年第9期39卷 13-15页

作者：李文龙陶洪琪余旭明南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室江苏南京210016

基于0.25μm栅长的GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)工艺,采用三级放大拓扑电路结构,研制出了一款X波段宽带GaN高效率功率放大器芯片。使用LoadPull测试方法得到了GaN HEMT管芯的最佳输出效率和最佳输出... 详细信息

基于0.25μm栅长的GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)工艺,采用三级放大拓扑电路结构,研制出了一款X波段宽带GaN高效率功率放大器芯片。使用LoadPull测试方法得到了GaN HEMT管芯的最佳输出效率和最佳输出功率匹配的阻抗位置。输出匹配和级间匹配结构均使用损耗较低的电抗结构,以提高功率效率。测试结果表明,该放大器在8~12 GHz频段内,小信号增益>30dB,脉冲饱和输出功率达到22 W,全频段附加效率>51%,9.5 GHz最高效率达到57%。

关键词： GaN X波段功率放大器高效率

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基于T形阳极GaAs肖特基二极管薄膜集成电路工艺的664 GHz次谐波混频器

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红外与毫米波学报 2021年第5期40卷 634-637页

作者：牛斌钱骏范道雨王元庆梅亮戴俊杰林罡周明陈堂胜南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室江苏南京210016 南京中电芯谷高频器件产业技术研究院有限公司江苏南京210016 南京安太芯电子有限公司江苏南京210016

报道了用于冰云探测的基于0.5μm T形阳极砷化镓肖特基二极管薄膜集成电路工艺664 GHz次谐波混频器。为降低器件寄生参数,提升太赫兹频段电路性能,设计并分析了了T形阳极GaAsSBD器件结构,开发了厚度仅5μm的薄膜电路工艺。混频器芯片组... 详细信息

报道了用于冰云探测的基于0.5μm T形阳极砷化镓肖特基二极管薄膜集成电路工艺664 GHz次谐波混频器。为降低器件寄生参数,提升太赫兹频段电路性能,设计并分析了了T形阳极GaAsSBD器件结构,开发了厚度仅5μm的薄膜电路工艺。混频器芯片组装成664 GHz接收模块,经测试室温下664 GHz最小双边带变频损耗达到9.9 dB。

关键词：砷化镓肖特基二极管薄膜电路次谐波混频器

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一款X波段高效率GaN负载调制平衡放大器MMIC

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固体电子学研究与进展 2020年第1期40卷 1-6页

作者：王光年陶洪琪南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

报道了一款采用0.25μm GaN HEMT工艺的X波段高效率负载调制平衡放大器芯片。该芯片由两个射频端口的90°Lange耦合器,一对平衡功率放大器和一个控制信号功率放大器组成。通过改变同频率处控制信号的幅度与相位去调制平衡功率放大... 详细信息

报道了一款采用0.25μm GaN HEMT工艺的X波段高效率负载调制平衡放大器芯片。该芯片由两个射频端口的90°Lange耦合器,一对平衡功率放大器和一个控制信号功率放大器组成。通过改变同频率处控制信号的幅度与相位去调制平衡功率放大器的阻抗。在连续波测试条件下,该负载调制平衡放大器芯片在8~11 GHz范围内,最大输出功率为42.5 dBm,饱和效率为45%~55%,当输出功率回退6 dB时,效率为40%~45%。

关键词：负载调制平衡放大器单片微波集成电路高效率幅度控制相位控制

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基于毫米波负载调制网络优化设计的26 GHz Doherty功率放大器MMIC

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固体电子学研究与进展 2020年第5期40卷 317-323页

作者：郭润楠陶洪琪南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

提出了一种毫米波Doherty放大器负载调制网络结构及优化设计方法。该方法在改善传统方案调制不充分的同时,去除影响工作带宽的四分之一波长线,有效降低输出网络的复杂度,减少匹配损耗,提高了Doherty放大器效率和工作带宽。基于提出的优... 详细信息

提出了一种毫米波Doherty放大器负载调制网络结构及优化设计方法。该方法在改善传统方案调制不充分的同时,去除影响工作带宽的四分之一波长线,有效降低输出网络的复杂度,减少匹配损耗,提高了Doherty放大器效率和工作带宽。基于提出的优化设计方法,采用0.15μm GaN HEMT工艺,研制了一款中心频率在26 GHz的Doherty功率放大器芯片。芯片采用对称式结构,主功放的输出网络直接选取50Ω作为最佳负载阻抗,实现了输出端到管芯本征参考平面的阻抗变换;辅功放的输出网络既实现了阻抗匹配,还确保了关断时的高阻状态。连续波测试结果表明,放大器在23.5~29.0 GHz频率范围内,饱和输出功率大于36 dBm,最大功率附加效率为35%,在26 GHz输出功率回退8 dB时,附加效率达到32%。

关键词： Doherty功率放大器负载调制氮化镓单片微波集成电路

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碳基射频电子器件研究进展

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固体电子学研究与进展 2020年第2期40卷 94-103,121页

作者：孔月婵杨扬周建军吴云顾晓文郁鑫鑫王登贵南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

以三维体材料金刚石、二维材料石墨烯和准一维材料碳纳米管为代表的碳基电子材料,分别拥有超宽禁带、超高载流子迁移率、优异的导热性能和机械特性,以及独特的低维结构带来的各种量子效应,在射频大功率、高线性、太赫兹以及光电混频等... 详细信息

以三维体材料金刚石、二维材料石墨烯和准一维材料碳纳米管为代表的碳基电子材料,分别拥有超宽禁带、超高载流子迁移率、优异的导热性能和机械特性,以及独特的低维结构带来的各种量子效应,在射频大功率、高线性、太赫兹以及光电混频等器件领域,具有技术提升的巨大潜力。分别介绍了这三种典型碳基材料的基本电学特性,聚焦金刚石微波功率器件、石墨烯高频器件和电路以及碳纳米管高线性器件和电路,分析了从材料至器件层面的优势和挑战,并展望了碳基材料成为下一代半导体功能材料的前景。

关键词：碳材料射频电子器件

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