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面向3毫米波段的双异质结双极型晶体管

  毫米波频段是满足日益强烈的高精度探测及高速率数据通信要求的关键资源。继8毫米波段(26.5~40GHz)之后,3毫米波段(75~111GHz)成为世界各国高频技术竞争的制高点。基于固态半导体技术的毫米波单片集成电路(MMIC)由于具有体积小、重量轻、高性能及低成本等优势而被广泛应用于军事和民用领域。InP基异质结双极型晶体管是实现3毫米波段MMIC应用最主要的固态半导体器件,是国际工业界和学术界研究的热点;但由于其高技术门槛,所以目前只有美国和日本等少数发达国家掌握了相关工艺技术。

  中国科学院微电子研究所金智研究组对InGaAs/InP双异质结双极型晶体管(DHBT)进行了深入的研究。在器件材料结构方面进行了创新设计,采用较厚的集电极层以保证较高的击穿电压,采用InGaAs和双层InGaAsP复合结构对能带结构进行剪裁设计,极大地提高了DHBT器件的高频性能;在工艺技术上,开发了HBT的钝化和平坦化等关键技术,有效提高了器件性能。在研究过程中,开发了全套的亚微米InGaAs/InPDHBT工艺,研制成功的DHBT器件击穿电压大于6V,最高电流增益截止频率达到176GHz,最大振荡频率高达253GHz,均创造了国内记录,并且满足了进行3毫米波段MMIC电路设计的要求。高性能DHBT器件的研制成功,对于推进我国3毫米波段器件和电路的应用和发展具有重要意义。相关研究成果发表在2008年《中国物理快报》25卷2686-2689页《High-Breakdown-VoltageSubmicronInGaAs/InPDoubleHeterojunctionBipolarTransistorwithFtof170GHzandFmaxof253GHz》。