摘要

　　基于0.15μm GaAs PHEMT的光學(xué)光刻工藝和2mil襯底技術(shù)，使描述了高生產(chǎn)吞吐量和低成本。所開(kāi)發(fā)的工藝實(shí)現(xiàn)了Imax=575mA/mm，BVgd=14V和753mW/mm的輸出功率密度P-1條件下18GHz。直流至的設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果85GHz行波放大器（TWA）和29-30.5GHz4.9W功率放大器（PA）也被描述為過(guò)程能力驗(yàn)證。TWA顯示8dB的小信號(hào)增益輸出功率12dBm，頻率可達(dá)85GHz。帕顯示20dB的小信號(hào)增益和36.9dBm的輸出在29之間的3dB增益壓縮條件下的功率和30.5GHz頻率。這些結(jié)果驗(yàn)證了該過(guò)程制造應(yīng)用MMIC器件的能力高達(dá)90GHz。

　　介紹

　　低成本、高性能毫米波MMIC至關(guān)重要毫米波無(wú)線電鏈路的發(fā)展，汽車?yán)走_(dá)和測(cè)試設(shè)備，作為這些設(shè)備的市場(chǎng)應(yīng)用程序成熟。對(duì)于柵極長(zhǎng)度為0.15μm或更短的毫米波MMIC器件生產(chǎn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是直接寫入電子束光刻［1-4］。然而，直接電子束工藝由于晶片處理時(shí)間慢。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Avago開(kāi)發(fā)了一種基于248nm深紫外光學(xué)步進(jìn)器，高吞吐量6“0.15μm pHEMT工藝。除了大門加工，該工藝類似于Avago的6“，0.5μm門pHEMT工藝，每年運(yùn)送6000片晶圓主要用于手機(jī)和無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用。目標(biāo)是降低毫米波MMIC晶片的成本新興的消費(fèi)毫米波應(yīng)用。在本文中，Avago新開(kāi)發(fā)的0.15μm低成本將描述6“GaAs MMIC的生產(chǎn)工藝。到評(píng)估毫米波應(yīng)用的工藝能力，一個(gè)直流至85GHz的行波放大器（TWA）和一個(gè)28-30.5GHz設(shè)計(jì)、制造了4.9W功率放大器（PA）測(cè)試。TWA顯示8dB的最小增益和14dBm輸出功率敢達(dá)85GHz頻率范圍。4.9瓦/年顯示20dB的小信號(hào)增益和36.9dBm的輸出在29GHz和30.5GHz頻率之間的功率。

　　Mmic過(guò)程概述

　　Avago的0.15μm耗盡模式pHEMT工藝?yán)秒pΔ摻雜的AlGaAs/InGaAs/AlGaAs異質(zhì)結(jié)外延層，優(yōu)化為達(dá)到約575mA/mm最大通道電流和漏極至柵極擊穿電壓大于14伏。正在處理從氮化物沉積開(kāi)始，接著是TaN沉積，掩模和干法蝕刻以產(chǎn)生50歐姆/平方英寸的精密電阻器。然后進(jìn)行隔離掩模和氧氣注入隔離FET和EPI電阻器。形成歐姆接觸通過(guò)Au-Ge-Ni-Au的蒸發(fā)和剝離。源極到漏極間距為2.4μm。用I形線形成寬的柵極凹陷氮化物層和N的光學(xué)光刻和干法蝕刻+覆蓋層。接下來(lái)是分兩步完成的柵極光刻步驟。首先，使用具有248nM深UV相移掩模技術(shù)的負(fù)光致抗蝕劑來(lái)定義柵極干。接下來(lái)，使用負(fù)光致抗蝕劑來(lái)定義柵極T形頂部以及I-Line光刻。Pt-Ti-Pt-Au柵極蒸發(fā)和然后進(jìn)行剝離，然后進(jìn)行氮化硅鈍化。使用蒸發(fā)和剝離技術(shù)形成1μm厚的Ti/Pt/Au金屬層，然后形成1550埃氮化硅電容器電介質(zhì)、4μm厚的電鍍空氣橋?qū)雍蚐iN外涂層。MMIC過(guò)程配備了無(wú)源部件，包括190和390Ω/平方。EPI電阻器，50Ω/sq。TaN電阻器，0.39fF/μm2 SiN MIM電容器，27pH背面過(guò)孔和兩個(gè)用于電感器和傳輸線的金屬層。厚度為4μm的氣橋金屬提供低電阻以及在高電流下良好的電遷移裕度。