[发明专利]一种砷化镓基单片光电子集成接收机前端结构及制作方法

权利要求书

1.一种砷化镓基单片光电子集成接收机前端结构，其特征是包括分布式前置放大器和光探测器，其中分布式前置放大器PHEMT器件源极长度和宽度为10μm和50μm、栅电极长度和宽度分别是0.5μm和100μm、漏极长度和宽度分别是10μm和50μm；放大器采用7个共源-共栅结构作为增益单元，栅传输线终端负载、漏传输线反向终端负载阻抗均为50Ω，栅传输线输入微带宽度10μm、长度1780μm，共栅晶体管栅端串联电阻阻值15Ω、共栅晶体管栅偏置电阻阻值148Ω，电容为2.1pF，共源晶体管源端微带宽度和长度分别是10μm和200μm、共源晶体管漏端与共栅晶体管源端之间的微带宽度和长度分别是16μm和554μm，微带线宽度和长度分别是20μm和50μm，共栅晶体管漏端微带宽度和长度分别是16μm和610μm，放大器输出端微带传输线宽度20μm、长度3120μm，放大器漏传输线正向输出端口微带线宽度和长度分别是30μm和270μm，放大器漏传输线反向输出端口微带线宽度和长度分别是11μm和60μm；光探测器叉指电极宽度和长度0.75μm，电极间距0.75μm。

2.一种砷化镓基单片光电子集成接收机前端结构的制作方法，其特征是包括如下设计：

一、砷化镓基单片光电子集成接收机前端中的分布式前置放大器输入端微带传输线采用直线布局，其长、宽数值与晶体管输入电容及所传输的信号功率相匹配；

二、放大器漏传输线反向输出端口微带线宽度小于放大器输出端微带传输线的宽度，放大器漏传输线正向输出端口微带线宽度大于放大器输出端微带传输线的宽度，即适当增大反向端口微带阻抗，同时减小正向输出端口微带阻抗；

三、调整共源晶体管源端微带、共源晶体管漏端与共栅晶体管源端之间的微带、微带阻抗及共栅晶体管栅端串联电阻阻值，使Cascode结构输出阻抗实部为负，以补偿漏传输线损耗，优化过程中共栅晶体管栅端串联电 阻始终小于20Ω，使放大器在获得平坦增益曲线的同时，也具有较低的噪声系数；

四、调整共源晶体管漏端与共栅晶体管源端之间的微带与共栅晶体管漏端微带阻抗，使得增益曲线在中、高频段略呈平滑的下降趋势，以获得一致的信号群延迟；

五、采用氯气与三氯化硼作为气源的反应离子刻蚀形成台阶高度准确、刻蚀后的铝镓砷表面光滑平整的MSM光探测器台面，该台面高度1.4μm，刻蚀气氛为Cl₂∶BCl₃＝1∶5，微波功率150W，气压10mTorr，直流偏置150V，刻蚀至1.35μm时撤去微波功率，气压不变，直流偏置降至20V，直至台阶高度达到1.4μm；

六、砷化镓基单片光电子集成接收机前端中的MSM光探测器叉指电极与PHEMT器件栅电极均采用Ti/Pt/Au金属体系与砷化镓材料形成肖特基接触，因二者位于高度不同的平面，以及金属层厚度不一致，采用先加工光探测器叉指电极，然后加工栅电极；

七、整个流程淀积三次氮化硅材料，满足作为MSM光探测器增透层的要求，并且具有较小的体泄漏电流，总厚度 分别作为辅助剥离介质、栅保护介质以及电容介质，厚度依次为 和 淀积气体组份NH3∶SiH4∶He分别为1∶100∶200、1∶80∶200、1∶100∶200，淀积温度分别为220℃、160℃、220℃。