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由于具有大禁带宽度、高电子迁移率、高电子饱和速度和大击穿场强等优点，基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在最近十几年成为了微波功率器件及电路领域的研究热点。单片微波集成电路(MMIC)由于其相对其他微波电路有更小的尺寸，所以更适合运用在高频率的微波应用中。本文以AlGaN/GaN HEMT及GaN MMIC为核心内容，开展了以下方面的研究：1.本文基于实验室已有的AlGaN/GaN HEMT工艺，提出了一套带接地背孔工艺的GaN MMIC制造工艺。该工艺包括了AlGaN/GaN HEMT、金属-绝缘层-金属(MIM)电容、螺旋电感、薄膜电阻以及背孔，具有两层布线金属，可以满足大部分MMIC的设计要求。2.本文对栅宽为1.25mm，栅长为0.5μm的AlGaN/GaN HEMT器件进行了直流特性、小信号特性以及大信号负载牵引(Loadpull)特性的表征；提出了一套完整的不需要无源开路(open)结构和短路(short)结构的多栅指大栅宽AlGaN/GaN HEMT的小信号建模流程；介绍了Angelov及AngelovGaN模型、CPC模型以及EE_HEMT1模型，提取了栅宽为1.25mm的多栅指大栅宽AlGaN/GaN HEMT器件的Angelov直流模型、CPC直流模型以及完整的EE_HEMT1模型，与Loadpull测试结果的对比表明提取的EE_HEMT1模型可以很好的模拟GaN器件的射频功率特性；提出了一个新的解析模型用来模拟kink效应对器件输出曲线的影响；对无源器件，如MIM电容、螺旋电感、薄膜电阻和接地背孔等，进行了设计和建模；最后，设计了用于参数提取和建立模型的光刻掩模板版图，其包含不同尺寸的AlGaN/GaN HEMT器件、MIM电容、螺旋电感、薄膜电阻和其他无源结构，并且已经完成了掩模板的制造。3.本文介绍了线性功率放大器的基础知识，基于实验室制造的栅长为0.5μm的AlGaN/GaN HEMT器件，利用Cripps方法和小信号设计方法设计了一款两级ClassAB微波功率放大器。最终版图电磁仿真以及EE_HEMT1大信号模型验证结果表明，该功率放大器在20V漏极工作电压下，在6.5GHz到9GHz的范围内都能达到16W以上的微波功率输出，在6.5GHz到8.5GHz的范围内都能达到10dB以上的功率增益，在6.5GHz到8.7GHz的范围内都能达到30%以上的功率附加效率。