随着5G网络推行和建设,需要建设大量5G专用的通信基站,而功率管芯模块作为基站的核心部件之一,其需求量显著增加。5G基站的功率管芯模块要求其工作频率在3.5GHz以上,传统的LDMOS器件由于应用频率的限制已经难以满足要求,GaN器件凭借着其高应用频率、高输出功率密度、高击穿电压以及高耐温特性逐渐取代传统LDMOS器件,成为基站功率输出模块的新热门,其需求量显著增加。为了适应对GaN器件日益增长市场需求,本文致力于研究一款适用于基站功率输出的GaN功率管芯。本文通过软件仿真的方式分析器件的结构尺寸参数的影响,根据仿真的结果确定器件版图的基本尺寸,并设计整体工艺流程完成器件流片,对流片过程中的关键工艺进行优化,完成功率管芯器件的设计和制作,主要研究内容包括:第一,通过Silvaco仿真软件研究结构尺寸对性能的影响。当栅长从0.6μm减小至0.2μm过程中,阈值电压会向负偏,绝对值增加,源漏电流有稍微增加,但器件的短沟道效应会越来越明显;当栅源间距减少时,源漏电流会有明显增加,但当有漏间距小于0.5μm时,栅泄露电流也会增加,相同条件下的工作温度会有增加,其他尺寸参数对器件性能也会有影响,但相比于栅长和栅源间距不是特别明显。第二,优化器件流片的关键工艺。针对栅槽金属填充过程中出现空隙的问题,分别使用SF6和CF4两种刻蚀气体,通过调试ICP设备参数,改善了栅槽刻蚀后的角度,将角度从67°左右降低到55°左右,提高了栅金属填充质量。对两种气体刻蚀栅槽形成的器件进行测试发现:相比于CF4气体,SF6气体刻蚀栅槽能够有效降低肖特基泄露电流,但是同时会导致栅控能力降低,电流输出能力变差。同时对肖特基表面处理工艺进行优化,增加盐酸清洗环节,改善氧等离子体对肖特基表面的损伤。另外对比了两种不同折射率的钝化层对器件性能影响,发现折射率更高的器件输出电流值更大。第三,设计并制备完成GaN功率管芯器件。对器件直流测试得到其跨导为263m S/mm,最大输出电流密度达到1010m A/mm,肖特基反向击穿电压在40V以上,器件的击穿电压达到150V;小信号测试其截至频率达到18GHz;大信号功率测试管芯的输出功率密度在5W/mm左右,能够满足基站设备对输出功率的要求,最后给出了一种功率管芯的封装结构。