《表1 0.15μm GaN HEMT工艺典型性能参数Tab.1 Key performance of 0.15μm GaN HEMT technology》

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《K波段2.5 W GaN功率MMIC设计》

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芯片采用南京电子器件研究所的101.6 mm（4英寸）0.15μm GaN功率MMIC工艺制造。该工艺在SiC材料上制作AlGaN/GaN外延层，衬底厚度50μm以提高芯片的散热特性，并减小接地通孔引起的寄生电感，提高器件的频率特性；采用两层金属布线，方块电阻为25Ω/□，单位面积电容为250pF/mm2；管芯栅栅间距25μm，源极采用密集通孔技术接地，器件典型特性如表1所示。由于管芯工作在毫米波时的最佳负载更靠近Smith圆图的外圈，负载牵引系统（Load-pull）的损耗更为严重，无法调谐到幅度足够大的反射系数[6]，因此设计图1所示的预匹配电路，将负载阻抗匹配至50Ω附近，利于Load-pull系统的测试。其中并联电容采用扇形微带短截线，相比于MIM电容，其电磁场仿真结果更加精确，提高预匹配的准确性。带有该预匹配电路的工艺监控管芯（4×60μm）在Vds=24V、Id=20mA、26GHz的Loadpull测试结果如图2、3所示。管芯在最佳效率匹配下，3dB压缩点输出功率29.7dBm，漏极效率44.2%，附加效率36.0%。管芯的功率匹配和效率匹配时的输出功率差距很小，同时去嵌入后最佳功率匹配阻抗和效率匹配阻抗分别为38.8+j*51.3Ω和34.0+j*66.0Ω，相距较小，十分利于高效率放大器设计。