Полупроводниковые диоды на основе кремния и арсенид-галлия

Наличие в НИИ "Орион" собственной производственно-технологической базы с замкнутым технологическим циклом позволяет разрабатывать и выпускать в диапазоне частот 30–155 ГГц кремниевые IMPATT-диоды непрерывного и импульсного режимов работы, GaAs диоды Гана, кремниевые p–i–n-диоды и варикапы. Параметры всех этих диодов находятся на уровне лучших мировых образцов. Производственные мощности по изготовлению диодов миллиметрового диапазона полностью обеспечивают потребности НИИ "Орион" в части разработки и выпуска научно-технической продукции НИИ.

Рисунок. Фотографии кремниевых IMPATT-диодов (а) и GaAs-диодов Ганна (б)

В НИИ "Орион" на производственных площадях (более 2000 м2) организованы технологические линии, обеспечивающие замкнутый цикл изготовления СВЧ-диодов, включая сборку чипов с мезаструктурами в фирменные корпуса и проведения комплексных испытаний диодов, включая проверку параметров надёжности диодов. На предприятии проводятся также исследования и разработки, направленные на создание нового поколения приборов на основе перспективных полупроводниковых материалов таких, как InP, GaN.

Технологические маршруты изготовления чипов построены на оригинальной технологии тонких (8–12 мкм) полупроводниковых мембран. Технологические линии обеспечивают выполнение технологического цикла изготовления диодов в условиях производственной полупроводниковой гигиены, соответствующей действующим стандартам промышленности. Для повышения эффективности замкнутого технологического цикла разработки и производства СВЧ-диодов проведена модернизация серийного оборудования, направленная на обеспечение высокой воспроизводимости параметров технологических процессов. Кроме того, разработаны, изготовлены и внедрены в производственный процесс новые оригинальные установки для высокоточной сборки корпусированных диодов миллиметрового диапазона.

С учётом реального спроса и сроков выполнения заказов проведена модернизация технологических линий, сориентированная на снижение энергоёмкости техпроцессов и дополнения технологических линий оборудованием, обеспечивающим высокую степень автономности и мобильности производства. Разработаны и изготовлены промышленные установки для сборки диодов в миниатюрные металлодиэлектрические корпуса, разработаны и созданы оборудование и оснастка для формирования тонких кремниевых мембран и выполнения техпроцессов с ними по технологическим маршрутам изготовления диодов.

Имеющиеся на предприятии технологии, модернизированная технологическая база и высококвалифицированный творческий коллектив обеспечивают изготовление кремниевых корпусированных ІМРАТТ-диодов непрерывного и импульсного режимов работы в 8-, 5-, 3-, 2- и 1,5-мм диапазонах длин волн. Быстродействующие корпусированные переключательные диоды могут быть использованы в диапазонах 8-2 мм, обеспечивать время переключения от 1 до 30 нс при прямом сопротивлении потерь 1-3 Ом. Бескорпусные кремниевые и карбид-кремниевые высоковольтные p-i-n-диоды и кремниевые диоды с балочными выводами обеспечивают коммутацию СВЧ-мощности в составе гибридных ИС в диапазоне 1-40 ГГц. Параметры полупроводниковых диодов приведены ниже.

Параметры кремниевых ІМРАТТ-диодов непрерывного режима

Частотный диапазон, ГГц

33-37

58-62

92-96

130-150

Выходная мощность, Вт

0,40

0,30

0,20

0,05

Пробивное напряжение, В

32-40

20-26

12-15

10-12

Рабочее напряжение, В

38-46

26-32

16-20

14-16

Рабочий ток, мA

80-120

100-150

150-200

180-240

Ёмкость при U=0 В, пФ

1,3-1,8

0,9-1,2

0,6-0,8

0,4-0,6

Параметры кремниевых ІМРАТТ-диодов импульсного режима работы

Обозначение

УКА 802

УКА 803

УКА 805

УКА 813

Частотный диапазон, ГГц

33-37

92-96

135-155

200-240

Импульсная выходная мощность, Вт, не менее

20

12

2

0,2

Пробивное напряжение, В

35-40

13-16

10,5-12,5

6,5-8,5

Рабочий ток, A

8-15

10-12

2-5

4-6

Длительность СВЧ импульса, нс

100-300

100-150

100-150

50-100

Ёмкость при U=0 В, пФ

12-22

6-8

2-6

1,5-2,5

Параметры арсенид-галлиевых диодов Ганна непрерывного режима

Обозначение

УАА 702

УАА 701

УАА 705

УАА 708

Частотный диапазон, ГГц

30-37,5

41-43

60

94

Выходная мощность, мВт

50-100

50–70

40–60

5–10

Рабочее напряжение, В

5,5

4,0

5,5

4,0

Рабочий ток, A

0,5–0,6

0,3–0,4

0,2–0,4

0,2–0,3

Параметры кремниевых быстродействующих переключательных диодов с балочными выводами

Обозначение

УКА502 А-1

УКА502 Б-1

УКА502 В-1

УКА502 Г-1

Общая емкость на частоте f=1 МГц, при UR=10 В, пФ

0,03-0,04

0,05-0,07

0,08-0,12

0,13-0,20

Постоянное обратное напряжение, В, при IR =1 мкА, не менее

40

40

40

40

Прямое сопротивление потерь, Ом на частоте f=3,5ГГц, при IF=10 мА, не более

2,5

2,0

2,0

2,0

Время обратного восстановления, нс при IF = (10±0,1) мА; URМ = (10±0,1) В; М = (0,2±0,1) мкс, не более

15

15

15

15

Габаритные размеры, мм, не более

0,9х0,28х0,05

0,9х0,28х0,05

0,9х0,28х0,05

0,9х0,28х0,05

Параметры корпусированных кремниевых быстродействующих переключательных диодов

Диапазон частот, ГГц

33-37

92-96

130-150

Общая емкость при UR=10 В, пФ

0,3-0,4

0,10-0,11

0,09-0,10

Время переключения, нс

3-10

3-10

3-10

Прямое сопротивление потерь при IF=10 мА, Ом

1-3

1-3

1-3

Пробивное напряжение, В, не менее

40

40

40