快速设置的GaAs pHEMT微波开关

延长，对现有的用于制造微波开关的pHEMT工艺进行了若干调整。改进的pHEMT器件截面图显示了这些改变(图3)。通过联合使用清洁技术和钝化电介质沉积技术，减少了非栅控砷化镓表面的表面态和界面陷阱的数量。此外，对肖特基二极管栅极的形成做了修改，以同时降低栅极阻抗(但不引入额外栅极容抗)，并把伴随器件导通和截止的RC充电时间最小化。最后，为pHEMT构造增加了专有的III-V 层以进一步降低沟道阻抗，从而使电荷能在器件内更自由地移动，特别是对来自非栅控凹陷区内的电荷来说。这样的工艺优化使开关速度比标准pHEMT器件显着提升。与现有开关产品比，这已申请专利的工艺大大改善了设置时间特性，且不对其它器件参数产生明显影响(图4)。

图4和图5分别显示了采用标准pHEMT工艺制造的场效应管与采用优化工艺制造的场效应管的Ron与开关时间的对比。新工艺显着改善了导通阻抗性能以及器件-器件间的一致性。新工艺也显著提升了晶圆-晶圆间开关特性的一致性。在隔离或"关"状态，器件有数千欧姆的阻抗是个重要认识。器件可以迅速达到90%这个点，但要完全设置仍需很长时间：变化的绝对范围非常大。对采用标准pHEMT工艺制造的高隔离开关来说，标准开关速度规格可能会引起误解，因为迁变与绝对信号电平的变化成正比。改进的短栅迟滞工艺带来的更快的导通特性提供了可靠的快速转换。

为衡量新工艺带来的速度好处，将采用新工艺制造的开关与采用典型pHEMT工艺制造的开关进行比对。当RF包络从90%变到98%时，典型pHEMT开关所用时间为274μs，而具有专有的III-V短栅迟滞层的优化pHEMT工艺器件，仅需18ns(图5)。

　　表1提供了一组从10MHz到20GHz、具有快速设置时间的开关的性能概要。MASW-009590型单刀双掷(SPDT)开关裸片是其中最快的，到97.5%设置点所需时间约20ns，工作频率为10MHz到8GHz，插入损耗是0.6dB，隔离度是23dB。当工作在直流3V时，在1dB 压缩点具有+30dBm功率。此开关系列产品既有大功率器件，也有带宽很宽的器件，还有一款隔离度非常高的器件。

　　栅迟滞是测试系统、基于分组的数据传输、雷达系统以及其它许多对时间变化有苛刻要求的应用的一个重要参数。采用可大幅缩短总开关时间、具有优良电气性能的优化半导体工艺制造的新开关产品，具有更短的设置时间。