DC～40 GHz反射型GaAs MMIC SPST開關(guān)

為提高電路設(shè)計成功率，采用電磁場分析對設(shè)計進行分析和修正。電路中除開關(guān)器件外其他元件采用電磁場結(jié)果進行設(shè)計，以此來保障電路設(shè)計的性能。

2 電路的工藝實現(xiàn)與制作
采用InGaP作為腐蝕阻斷層，提高柵挖槽的均勻性。寬帶單片低插入損耗SPST開關(guān)電路采用高性能的GaAs MBE材料，開關(guān)器件柵長為0．25 μm。器件柵上淀積氮化硅膜進行鈍化以保護柵，同時單片電路的可靠性得到增強。
GaAs MMIC工藝主要步驟為：材料檢測→臺面光刻→離子注入隔離→源漏歐姆接觸制作→柵光刻→柵挖槽→柵金屬化→鈍化→一次金屬制作→鈍化→二次金屬互連→背面減薄→背面通孔→背面金屬化→分片。
本單片電路中的無源元件主要是微帶傳輸線，微帶傳輸線的形貌對開關(guān)的性能會產(chǎn)生影響，在工藝加工過程中要嚴(yán)格控制電鍍工藝。同時，版圖設(shè)計過程中，避免工藝加工過程暴露GaAs材料，導(dǎo)致電化學(xué)效應(yīng)。

3 實驗結(jié)果與討論
寬帶單片SPST開關(guān)芯片的芯片面積為1．1 mm2。圖6是兩種不同通孔連接方式的芯片照片。

本電路測試采用微波在片測試，插入損耗、隔離度和開態(tài)駐波比測試結(jié)果見圖7。圖7(a)、(c)、(e)為雙接地孔測試結(jié)果，圖7(b)、(d)、(f)為單接地孔測試結(jié)果。

從圖7可知，通孔電感對SPST開關(guān)的高頻性能有較大的影響，尤其是插入損耗和駐波特性等指標(biāo)。合理的增加通孔數(shù)量對提高電路性能有明顯的作用。通常，通孔對地的寄生電感量為二十幾皮亨，當(dāng)兩個通孔對地并聯(lián)時，電感值減小近50％。

4 結(jié)語
本項目中采用專用TRL校準(zhǔn)圖形進行儀器校準(zhǔn)，實現(xiàn)傳輸特性的相位歸零，從而獲得更高精度的器件模型精度。同時，分析了兩種情況的通孔形式對高頻微波性能的影響，實驗取得滿意的結(jié)果。