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2.3 GaN MMIC电路研制
版图设计中主要考虑版图的布局及工艺的兼容性,微带线间的距离宜大于两倍基片的厚度,以减小传输线间的耦合。在尽量缩小芯片面积的同时要充分考虑到无源元件之间、无源元件与有源器件之间的互干扰效应,同时对设计的版图进行仿真分析。版图验证采用版图与原理图对应、DRC和局部的电磁场分析来提高电路设计的精度。在工艺设计上,考虑设计采用的元器件模型并不成熟,为了简化器件研制工艺,电阻采用体电阻形式,同时将欧姆接触引起的电阻加到总的电阻中。有源器件通过注入隔离,为防止SiN针孔引起击穿,200 nmSiN分两次淀积完成,衬底减薄到100 μm,器件全部工艺完成后,得到的MMIC照片如图5所示。
3 GaN MMIC测试与分析
GaN MMIC芯片烧结在铜载体上,进行微波功率测试。确定偏置条件为:VDS=20V,VGS=一3.6 V,在8.5~10.5 GHz频率测试连续波输出特性,其测试的微波输出功率特性曲线如图6所示,频率为9.1~10.1 GHz,输出功率大于40 dBm,增益大于12 dB,JPAE大于30%,增益平坦度±0.2 dB,最大输出功率为11.04 W。
4 结论
本文采用国内研制的6H-SiC衬底,自主研制高输出功率GaN MMIC。采用GaAs功率器件的Materka模型提取的A1GaN/GaN HEMT大信号建模,应用到GaN MMIC的设计中,得到较好的研究结果。利用混合套刻工艺研制出电路芯片,连续波在9.1~10.1 GHz内,输出功率大于lO W,首次研制出国产6H-SiC衬底的x波段GaN MMIC,其输出功率达到国内领先水平。