Разработка и исследование элементной базы на гетероструктурах на основе соединений А3В5 для СВЧ-модулей

• Автор: Ющенко, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Современное состояние разработок СВЧ монолитных интегральных схем для радиолокационных устройств

1.1 Функциональный ряд СВЧ МИС

1.2 Уровень серийно-выпускаемых СВЧ МИС за рубежом

1.3 Отечественные разработки в области СВЧ МИС

1.4 Выводы и постановка задачи

ГЛАВА 2. Разработка и исследование гетероструктурных арсенидгаллневых СВЧ рш-диодов и МИС коммутаторов на их основе

2Л Разработка и исследование гетероструктурных арсенидгаллневых СВЧ рщ-диодов

2.1.1 Конфигурации эпитаксиальных структур и изготовление СВЧ рш-диодов

2.1.2 Измерение характеристик рт-диодов. Построение СВЧ-моделей
2.1.3 Явления излучательной рекомбинации
в арсенидгаллневых СВЧ рт-диодах
2.2 Разработка монолитных интегральных схем коммутаторов СВЧ-мощности на основе гетероструктурных арсенидгаллневых рт-диодов
2.2.1 Технология изготовления монолитных интегральных схем, включающих рт-диоды и диоды Шоттки
2.2.2 Разработка МИС коммутаторов С- и Х-диапазонов частот
2.2.3 Разработка МИС сверхширокополосных коммутаторов
2.3 Выводы
ГЛАВА 3. Разработка и исследование МИС ограничителей СВЧ-мощности
3.1 Проектирование схем ограничителей СВЧ-мощности
3.2 Разработка и исследование МИС ограничителей СВЧ-мощности на основе рт-диодов
3.3 Поиск путей улучшения характеристик ограничителей СВЧ-мощности

3.3.1 Разработка и исследование МИС ограничителя СВЧ-могцности, управляемого напряжением
3.3.2 Разработка и исследование МИС ограничителей СВЧ-мощности содержащих рт-диоды и диоды Шоттки
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. Разработка монолитной интегральной схемы малошумящего
усилителя Х-диапазона на основе гетероструктурных полевых транзисторов
4.1 Разработка и исследование гетероструктурного транзистора АП399А
4.1.1 Технологический маршрут изг отовления гетероструктурных
транзисторов и монолитных интегральных схем на их основе
4.1.2 Конфигурации и основные параметры рНЕМТ-структур
4.1.3 Построение СВЧ-моделей транзисторов
4.2 Проектирование СВЧ-усилителей
4.2.1 Разработка и исследование МШУ Х-диапазона
4.2.2 Совместное использование разработанных монолитных интегральных схем рНЕМТ МШУ и ЗУ на основе рт-диодов
4.3 Получение Т-образных затворов с длинами порядка 100 нм без использования электронной литографии
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Разработка и освоение новейших технологий в системах космической, спутниковой и мобильной связи, а также радиолокационных системах на основе приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток (ППМ АФАР) является важнейшей и сложнейшей научно-технической задачей, без решения которой немыслимо производство перспективных, эффективных и конкурентоспособных образцов новой техники. Прогресс в этой области обусловлен использованием СВЧ монолитных интегральных схем (МИС), базирующихся на последних достижениях в области гетероструктурной электроники.
В настоящее время в США, Японии и ряде стран Европы и Южной Азии разработаны и серийно выпускается ряд СВЧ МИС на основе гетероструктур, предназначенный для построения указанных систем. Функциональный ряд этих МИС включает следующие схемы: малошумящие усилители (МШУ) и усилители мощности (УМ), защитные устройства, коммутаторы, фазовращатели, агтенюаторы, смесители и генераторы.
В России работы по созданию серийных изделий этого ряда ведутся всего на нескольких предприятиях, причем, основные усилия в этой области направлены на сокращение отставания от уровня зарубежных компаний.
Актуальность работ, связанных с разработкой элементной базы для СВЧ-модулей, продиктована острой необходимостью разработки аппаратуры нового поколения и, прежде всего, для специальной техники оборонного комплекса страны.
Требуется отметить, что к началу данной работы (2007 г.) в России СВЧ МИС выполнялись преимущественно по МЕ8РЕТ-технологии, полностью отсутствовало перспективное научно-техническое направление по созданию СВЧ монолитных интегральных схем на основе гетероструктурных арсенидгаллиевых рт-д йодов, а работы по созданию рНЕМТ МИС МШУ были на начальном этапе.

уже при нулевом смещении. Незначительная модуляция ширины обедненной области, вероятно, обусловлена обеднением сильнолегированных п+- и р -слоев. Большее изменение емкости у диодных ГФЭ-структур может объясняться меньшей степенью легирования п+- и р1-слоев, по сравнению с МЛЭ-структурами. Необходимо отметить, что использование МЛЭ-структур для создания схем коммутаторов более предпочтительно, вследствие слабой зависимости емкости прибора от напряжения смещения.
Важным параметром диодов, характеризующим процессы рекомбинации в активной области диода, а, следовательно, и время переключения [63], является время жизни носителей, которое обычно указывается в качестве справочного параметра для серийных диодов. Измерение времени жизни носителей заряда в исследуемых рш-диодах , производилось по известной методике, основанной на переключении диодов из пропускного в запорное состояние [64]. Схема измерительной установки показана на рис. 2.6.
Генератор импульсов Осциллограф
микрополосковые линии
(50 Ом)

/

измеряемый
диод
Рис. 2.6 Схема измерения времени жизни для ріп-диода
Времена жизни неравновесных носителей в исследуемых рт-диодах равнялись 5-7 не (ГФЭ-структура), 3,5 не (МЛЭ-гомоструктура) и 3 не (МЛЭ-гетероструктура). На рис. 2.7 представлены полученные осциллограммы для гомо- (а) и гетероструктур (б), выращенных методом МЛЭ.