Si/Si_(1-x)Ge_x异质结双极晶体管和Si双极晶体管高频性能的比较分析

本文介绍了对Si/Si_(1-x)Ge_x异质结双极晶体管(HBT)和硅双极结晶体管(BJT)高频性能进行模拟比较的结果,其结构参数是为获得最高f_T≈f_(max)设计的。模拟研究表明,(1)Si/Si_(1-x)Ge_xHBT具有64GHz的峰值f_T(=f_(max)),它比Si BJT提高了16.4％;(2)发射极充电时间对高频性能有相当大的影响,即使电流密度高达80kAcm~(-2)时也是如此;(3)SiGe基区组分梯度和基区掺杂分布强烈影响着f_T和f_(max)。研究发现高斯梯度分布具有最高的峰值f_T=f_(max),据估计其峰值截止频率比均匀掺杂分布高30％;(4)高频性能对集电极设计的依赖关系表明,要在f_T、f_(max)和BV_(CBO)间进行折衷处理;并且(5)通过降低发射区或基区掺杂浓度,可设计出f_T超过100GHz的Si_(1-x)Ge_xHBT。同样,通过提高基区掺杂浓度和降低非本征电容和电阻,可实现100GHz的f_(max)。     

fT为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率（fT)的Si异质结双极晶体管（HBT）的制作，器件的fT值达75GHz，集电极－基极偏压1V，本征基区层电阻（Rbi)17kΩ/□，发射极宽0．9um，该器件用SiGe作基底材料，采用多发射极双极工艺制作，其75GHZ的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍，45nm基区中的Ge是缓变的，这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场，因而本征渡越时间仅为1．9ps。     

SiGe异质结双极晶体管的基区优化

对应用于高频微波功率放大器的SiGe异质结双极晶体管(HBT)的基区进行了优化.研究发现,器件对基区Ge组分以及掺杂浓度十分敏感.采用重掺杂基区,适当提高Ge组分并形成合适的浓度分布,可以有效地改进SiGe HBT的直流特性,同时能够提高器件的特征频率.晶体管主要性能的提高使SiGe HBT技术在微波射频等高频电子领域得到更加广泛的应用.     

Si／Si1—xGex／Si异质结双极晶体管中基区杂质外扩散与未掺杂Si1—xGex结隔离层

研究了Si/Si1-xGex/Si n-p-n异质结双极晶体管（HBT）的结界面处基区杂质外扩散与标定的未掺杂Si1-xGex隔离层的影响，发现，来自重掺杂基区或非突变界面处少量硼的外扩散会在导带中形成寄生势垒，它严重地影响了HBT中集电极电流的提高，未掺杂界面隔离层能消防这些寄生势垒从而极大地提高了集电极电流。     

射频Si/SiGe/Si HBT的研究

在Si／SiGe／SiHBT与Si工艺兼容的研究基础上，对射频Si／SiGe／SiHBT的射频特性和制备工艺进行了研究，分析了与器件结构有关的关键参数寄生电容和寄生电阻与Si／SiGe/Si HBT的特征频率fT和最高振荡频率fmax的关系，成功地制备了fT为2．5CHz、fmax为2．3GHz的射频Si／SiGe／SiHBT，为具有更好的射频性能的Si／SiGe／Si HBT的研究建立了基础。     

基于MBE的fmax为157GHz的SiGe HBT器件

在模拟集成电路的应用中，不仅注重器件fT，而且注重晶体管最高振荡频率（fmax）．文中以MBE生长的SiGe材料为基础，进行了提高SiGe HBT器件fmax的研究，研制出了fmax＝157GHz的SiGe HBT器件     

用气态源分子束外延生长法制备Si/SiGe/Si nPn异质结双极晶体管

用气态源分子束外延法制备了Si/SiGe/Si npn异质结双极晶体管.晶体管基区Ge组分为0.12,B掺杂浓度为1.5×101 9cm-3, SiGe合金厚度约45nm.直流特性测试表明,共发射极直流放大倍数约50,击穿电压VCE约9V;射频特性测试结果表明,晶体管的截止频率为7GHz,最高振荡频率为2.5GHz.     

高频大功率SiGe/Si HBT的设计

详细地阐述了高频大功率SiGe/Si异质结双极晶体管(HBT)设计中的一些主要问题,主要包括器件的纵向设计中发射区、基区以及收集区中掺杂浓度、形貌分布、层厚的选择以及横向布局设计中的条宽、间隔的选择等.并对这些主要参数的选择给出了一些实用的建议.     

高功率密度自对准结构AlGaAs/GaAs 异质结双极晶体管

利用各向异性的湿法刻蚀和侧墙隔离技术实现了发射极金属和基极金属的自对准,采用该自对准技术成功地研制出了自对准结构的AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管,器件直流电流增益大于20,电流增益截止频率fT大于30GHz,最高振荡频率fmax大于50GHz,连续波功率测量表明：在1dB增益压缩时,单指HBT可以提供100mW输出功率,对应的功率密度为6.67W/mm,功率饱和时最大输出功率112mW,对应功率密度为7.48W/mm,功率附加效率为67%．     

f_T为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率(f_T)的Si异质结双极晶体管(HBT)的制作。器件的f_T值达75GHz,集电极-基极偏压1V,本征基区层电阻(R_(bi))17kΩ/□,发射极宽0.9μm。该器件用SiGe作基底材料,采用多发射极双极工艺制作,其75GHz的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍。45nm基区中的Ge是缓变的,这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场,因而本征渡越时间仅为1.9ps。     

SiGe/Si异质结双极晶体管工艺技术研究

介绍了多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管制作工艺流程。通过对LPCVD在n型Si衬底上外延生长SiGe合金层作为异质结双极晶体管基区、自中止腐蚀工艺制作发射区台面、多晶硅n型杂质掺杂工艺制作发射极、PtSi金属硅化物制作器件欧姆接触等工艺技术进行研究,探索出关键工艺的控制方法,并对采用以上工艺技术制作的多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管进行了I-V特性及频率特性测试。结果显示该器件饱和压降小,欧姆接触良好,直流电流放大倍数β随Ic变化不大,截止频率最高达到11.2 GHz。     

基于干/湿法腐蚀的自对准SiGe HBT器件

采用干/湿法腐蚀相结合技术，利用氢氧化钾（KOH）溶液和六氟化硫(SF6)对Si及SiGe材料进行腐蚀，研究自对准Si/SiGe HBT台面器件，获得了fT＝40GHz，fmax＝127.1GHz的结果．     

si/Si_(1-x)Ge_x/Si异质结双极晶体管中基区杂质外扩散与未掺杂Si_(1-x)Ge_x结隔离层的影响

研究了Si/Si_(1-x)Ge_x/Si n-p-n异质结双极晶体管(HBT)的结界面处基区杂质外扩散与标定的未掺杂Si_(1-x)Ge_x隔离层的影响。发现,来自重掺杂基区或非突变界面处少量硼的外扩散会在导带中形成寄生势垒,它严重地影响了HBT中集电极电流的提高。未掺杂界面隔离层能消除这些寄生势垒从而极大地提高了集电极电流。     

Si/a-Si:H异质结微波双极型晶体管实验研究

本文首次报道采用重掺杂的氢化非晶硅(n~+a-Si∶H)作发射极的硅微波双极型晶体管的制备和特性.该器件内基区方块电阻2kΩ/□,基区宽度0.1μm,共发射极最大电流增益21(V_(cB)=6V,I_c=15mA),发射极Gummel数G_B值已达1.4×10~(14)Scm~(-4).由S参数测得电流增益截止频率f_s=5.5GHz,最大振荡频率f_(max)=7.5GHz.在迄今有关Si/a-Si HBT的报道中,这是首次报道可工作于微波领域里的非晶硅发射极异质结晶体管.     

SiGe HBT大电流密度下的基区渡越时间模型

在考虑基区扩展效应及载流子浓度分布的基础上，建立了SiGe HBT的基区渡越时间模型。该模型既适合产生基区扩展的大电流密度，又适合未产生基区扩展的小电流密度。模拟分析结果表明，与Si BJT相比，SiGe HBT基区渡越时间显著减小，同时表明，载流子浓度分布对基区渡越时间有较大影响。     

双极晶体管频率达到210GHz

IBM微电子公司开发了一种SiGe材料的异质结双极晶体管(HBT),可运行在210GHz频率下。开发的成功表明取得了很大进展,它将扩展Si器件进入40Gbit/s以上的通信市场。IBM采取运行在130MHz的0.18mm的SiGe工艺,使晶体管的频率超过了 200GHz,并降低晶体管基极的垂直厚度。IBM的晶体管截止频率(fT)是210GHz,不但比原来的器件快75%,而且比其它SiGe晶体管快得多。例如日立公司去年公布的0.2mm SiGe HBT的 fT是76GHz。其它材料,如InP,由于具有更高的性能,正被看好运用到高速通信中,但是它们的制造成本更为昂贵。IBM声称它的H…     

基于MBE的fmax为157GHz的SiGeHBT器件

在模拟集成电路的应用中,不仅注重器件fT,而且注重晶体管最高振荡频率(fmax).文中以MBE生长的SiGe材料为基础,进行了提高SiGe HBT器件fmax的研究,研制出了fmax＝157GHz的SiGe HBT器件.     

大注入下多晶硅发射极晶体管特性的一维模拟

利用Yih－FenyChyan等的PET大注入模型，并考虑了发射极串联电阻RTE和多晶硅／硅界面氧化层延迟时间τox对器件特性的影响，编制了程序。结合实例模拟了在大注入下具有发射区、基区指数掺杂分布的PET的电流增益和频率特性（fT人和fmax）。模拟结果表明，RCA器件（发射区的多晶硅／硅界面氧化层厚度δ=1．4um）的β值高于HF器件（δ=0），但HF器件的fTmax值高于RCA器件。     

162GHz自对准InP/InGaAs异质结双极型晶体管

报道了发射极自对准的InP基异质结双极型晶体管.在集电极电流Ic=34.2mA的条件下,发射极面积为0.8μm×12μm的InP HBT截止频率fT为162GHz,最大振荡频率fmax为52GHz,最大直流增益为120,偏移电压为0.10V,击穿电压BVCEO达到3.8V(Ic=0.1μA).这种器件非常适合在高速低功耗方面的应用,例如OEIC接收机以及模拟数字转换器.     

双极性晶体管电流增益的研究

在传统双极性晶体管（简称BJT）的Gummel曲线中电流增益β都只有一个波峰（简称单峰）,然而现在实验室实测数据得到BJT的增益特征曲线出现了两个波峰的现象（简称双峰）,针对双峰现象建立器件模型,并分别从器件的结构和基极发射极和集电极的掺杂浓度上进行分析,得到基极的掺杂浓度和掺杂位置影响器件产生双峰现象。