一種數(shù)字移相器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)字移相器，該數(shù)字移相器的開關(guān)器件為具有GaN基異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率場效應(yīng)晶體管，該場效應(yīng)晶體管的異質(zhì)結(jié)上設(shè)置有肖特基接觸電極和歐姆接觸電極。該移相器可以工作在高溫大功率等惡劣的條件下，可以進(jìn)一步改善雷達(dá)收發(fā)組件的性能，并能減小器件的體積，提高集成度。
【專利說明】一種數(shù)字移相器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字移相器。
【背景技術(shù)】
[0002]移相器(Phaser Shifter)是能夠?qū)Σǖ南辔贿M(jìn)行調(diào)整的一種裝置。隨著有源相控雷達(dá)等應(yīng)用向著微型化和實用化的方向發(fā)展，對其組件中各單元電路在集成度和成本上提出了越來越高的要求，尤其是移相器這種電路復(fù)雜、精度要求高的單元電路。
[0003]目前，主要采用單片微波集成電路(MMIC)技術(shù)來設(shè)計和制作移相器，以提高收發(fā)組件的集成度，降低成本，同時保證高成品率及產(chǎn)品的一致性?，F(xiàn)有的移相器，主要采用砷化鎵的高電子遷移率晶體管(HEMT)工藝來實現(xiàn)，而隨著對移相器性能及集成度的要求提高，有必要提出更高性能的數(shù)字移相器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決上述問題之一，提供了一種具有更好性能的數(shù)字移相器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案:
[0006]一種數(shù)字移相器，該數(shù)字移相器的開關(guān)器件為具有GaN基異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率場效應(yīng)晶體管，該場效應(yīng)晶體管的異質(zhì)結(jié)上設(shè)置有肖特基接觸電極和歐姆接觸電極。
[0007]可選的，該數(shù)字移相器采用加載線式結(jié)構(gòu)的數(shù)字移相電路。
[0008]可選的，該數(shù)字移相電路的主傳輸線的電長度為η/2，兩段分支傳輸線的長度相
坐寸ο
[0009]可選的，該數(shù)字移相器的相移量為22.5°。
[0010]可選的，所述異質(zhì)結(jié)為由GaN和AlGaN材料形成。
[0011]可選的，GaN和AlGaN材料間還形成有AlN的插入層。
[0012]本發(fā)明實施例提供的數(shù)字移相器，采用GaN基異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率場效應(yīng)晶體管作為開關(guān)器件，其具有高開關(guān)速度、高功率容量、低導(dǎo)通電阻和低功耗等特點，使得移相器可以工作在高溫大功率等惡劣的條件下，可以進(jìn)一步改善雷達(dá)收發(fā)組件的性能，并能減小器件的體積，提聞集成度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器的HEMT器件的截面示意圖；
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器的頻率-相移仿真示意圖；
[0016]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器的輸入輸出端口間頻率-輸入回波損耗仿真示意圖；
[0017]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器的輸入輸出端口間頻率-輸出回波損耗仿真示意圖；[0018]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器的輸入輸出端口間頻率-插入損耗仿真示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0020]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以下實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0021]本發(fā)明提出了一種數(shù)字移相器，參考圖1所示，該數(shù)字移相器的開關(guān)器件100為具有GaN基異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率場效應(yīng)晶體管，該場效應(yīng)晶體管的異質(zhì)結(jié)上設(shè)置有肖特基接觸電極和歐姆接觸電極。
[0022]在本發(fā)明中，采用GaN基異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率場效應(yīng)晶體管作為開關(guān)器件，其具有高開關(guān)速度、高功率容量、低導(dǎo)通電阻和低功耗等特點，使得移相器可以工作在高溫大功率等惡劣的條件下，可以進(jìn)一步改善雷達(dá)收發(fā)組件的性能，并能減小器件的體積，提高集成度。
[0023]為了更好的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的數(shù)字移相器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0024]在本實施例中，該數(shù)字移相器為基于麗IC工藝設(shè)計的數(shù)字移相器，在本實施例中，該移相器包括輸入輸出信號電極、移相電路、開關(guān)器件和偏置線。其中，輸入輸出信號電極為50歐姆端口 ；移相電路采用加載線結(jié)構(gòu)；開關(guān)器件為GaN基異質(zhì)結(jié)的HEMT器件，柵長為0.35um，柵寬為IOOum ;偏置線提供開關(guān)器件所需的柵源電壓Vg，可以為OV或-5V。
[0025]如圖1所示，移相電路采用加載線式結(jié)構(gòu)的數(shù)字移相電路，其包括主傳輸線200和分支傳輸線300，具有GaN基異質(zhì)結(jié)的HEMT的開關(guān)器件100連接分支傳輸線300的末端，通過該開關(guān)器件100的導(dǎo)通和關(guān)閉實現(xiàn)不同相位的切換。
[0026]在本實施例中，相移量為22.5° ,主傳輸線的電長度Θ為π/2,兩段分支傳輸線長度Θ 2相等，使得兩個分支加載線引起的反射在輸入端抵消，從而實現(xiàn)良好的匹配。
[0027]在本發(fā)明中，數(shù)字移相器的開關(guān)器件為具有氮化鎵異質(zhì)結(jié)的HEMT器件。在本實施例中，如圖2所示，HEMT器件包括襯底102，襯底102上的GaN基異質(zhì)結(jié)，源極區(qū)108和漏極區(qū)110，以及異質(zhì)結(jié)上的電極。
[0028]本實施例中，襯底可以為SiC襯底。異質(zhì)結(jié)由GaN層107和其上的AlGaN層106形成。更優(yōu)選地，GaN層107和AlGaN層106之間還可形成有AlN的插入層(圖未示出)，以促進(jìn)二維電子氣激發(fā)。電極包括肖特基接觸電極112和歐姆接觸電極114，這兩個電極分別同不同的偏置電壓線連接，以提供開關(guān)器件不同的開關(guān)電壓值，歐姆接觸電極例如為T1、Al、T1、Au材料的疊層，肖特基接觸電極例如為N1、Au材料的疊層。
[0029]以上為本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器，圖3-6為本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器在不同頻率下的仿真結(jié)果示意圖。本發(fā)明實施例的數(shù)字移相器，如圖3所示，在9-lOGHz范圍內(nèi)，移相精度為-2.655-2.562度,如圖4_6所不,輸入輸出端的回波損耗和插入損耗的仿真不意圖，其中，移相態(tài)插損小于0.48dB,參考態(tài)插損小于0.983dB,移相態(tài)與參考態(tài)輸入輸出回波損耗均小于-18.8dB。由此可見，該移相器能夠在9-lOGHz頻帶范圍內(nèi)實現(xiàn)22.5度的相位移。
[0030]本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字移相器，其特征在于，該數(shù)字移相器的開關(guān)器件為具有GaN基異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率場效應(yīng)晶體管，該場效應(yīng)晶體管的異質(zhì)結(jié)上設(shè)置有肖特基接觸電極和歐姆接觸電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字移相器，其特征在于，該數(shù)字移相器采用加載線式結(jié)構(gòu)的數(shù)字移相電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字移相器，其特征在于，該數(shù)字移相電路的主傳輸線的電長度為η/2，兩段分支傳輸線的長度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字移相器，其特征在于，該數(shù)字移相器的相移量為22.5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的數(shù)字移相器，其特征在于，所述異質(zhì)結(jié)為由GaN和AlGaN材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字移相器，其特征在于，GaN和AlGaN材料間還形成有AlN的插入層。
【文檔編號】H03H11/16GK103944534SQ201410169560
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】羅衛(wèi)軍, 陳曉娟, 袁婷婷, 龐磊, 劉新宇 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所