毫米波单片集成数字衰减器的研究(3)
根据资料报道：“80年代，随着分子束外延、金属有机物化学汽相淀积技术(MOCVD)和深亚微米加工技术的发展和进步，MMIC发展迅速”。 1980年由Thomson和Fujitsu两公司实验室研制出高电子迁移率晶体管(HEMT)，在材料结构上得到了不断的突破和创新。相比于传统的MESFET来说，HEMT的漏极噪声电流源之间的相关系数更高，而栅级噪声抵消掉部分漏级噪声，从而减小了HEMT的固有噪声系数。因此，HEMT具有更高的增益和更优的噪声系数性能。此外，HEMT具有较低的噪声电导，这降低了噪声系数对源阻抗变化的敏感度，因此能在宽频带范围内得到较小的噪声系数。1985年Maselink用性能更好的InGaAs沟道制成的PHEMT，使HEMT向更高频率更低噪声方向发展。近来，以PHEMT为基础的工艺技术己取得令人瞩目的进展，该技术有着显著的优点：能在兼顾高性能的情况下，实现小尺寸，重复生产和大批量生产时成本低。
在HEMT的基础上，又重新使用了砷化镓异质结取代了硅双极晶体管中的PN结，从而研制成功了异质结双晶体管，即HBT， 该晶体管的显著优势体现在频率和速度上。另一方面，由于INP材料具有高饱和的电子迁移率和良好的导热率，所以INP基的性能比砷化镓基更为优越。近年来，随着INP技术的不断发展，在其基础上开发出的HEMT、PHEMT工艺令MMIC的性能也得到很大的提高。
世界各国(特别是美国、西欧和日本)很重视MMIC的设计和制造工艺的研究，并注重如何降低成本和提高产量。他们拥有很多非常完善的GaAs工艺线，可以提供非常完善的多品种、成熟工艺、大晶圆的批量生产。经过多年的研究，取得了重大的进展，已经研制出许多新的产品，如在直径为几厘米的单块晶片上集成全套毫米波系统，每个芯片代替了早期的毫米波硬件机箱。这种新型“芯片上的毫米波系统”大大地改善毫米波系统的性能，促进通信技术、雷达技术、宇航技术等高科技的发展。
我国于70年代末开始研究MMIC，比国外晚了3至5年。从目前MMIC的发展来看，品种正日益增多，材料、工艺技术水平、设计水平比10年前都有很大提高，但就整体水平来说与先进国家相比差距还很大，主要差距在于我国MMIC材料工艺基础与设计力量还比较薄弱，性能水平尚待大幅度提高。面临的主要问题是集成度低(MMIC子系统亦少)、功率放大模块增益带宽积小、一般MMIC带宽与频率上限不够、成品率低、参数一致性差、成本高等。通过对国外的相应产品的分析，其大多采用0.25μm甚至0.15μm、0.10μm栅长的PHEMT器件，最小栅长可达到0.08μm，它们可提供更加优良的高频率、高增益、大功率的性能特性。而国内多采用0.5μm栅长的PHEMT工艺，其工艺难度小，但频率和增益特性相对较差。河北半导体研究(电子13所)采用电子束曝光系统，可制作出0.2μm“T’’型栅及0.15μm的“T’’型栅。目前在国内，仅电子13所和55所等以及台湾有少数的砷化稼制造工艺线，生产条件相对比较落后。这有待于通过改造，实现小栅长、大晶圆的标准工艺，并且加强在异质结器件、新的功率器件和电路方面的研究开发，形成半导体材料制作、器件和电路优化设计、芯片批量生产、在片测试分析、封装测试及应用一条龙的良好发展态势，为我国的国防、航天和民用事业提供良好的科技保障
1.2 MMIC的优点和不足
MMIC HMIC
数量大而便宜;对复杂电路尤为经济 简单电路较为便宜;可进行自动化封装
再生产性强 由于元器件位置及封装连接线导致重复生产性能差