SiGe/Si HBT低频噪声特性研究

对Si/Si1-xGexHBT的低频噪声进行了模拟。频率、基极电流、集电极电流、发射极几何尺寸(面积、条长)、Ge组份x、温度等诸多因素都对低频噪声有影响。模拟结果表明,Si/SiGeHBT具有优异的低频噪声特性。     

Si／Si1—x Gex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/Si1-x Gex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fT≈fmax设计的，模拟研究表明，（1）Si/Si1-xGex HBT具有64GHz的峰值fT(=fmax)，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fT和fmax，研究发现高斯梯度分布具有最高的峰值fT=fmax，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fT,fmax和BVCBO间进行折衷处理，并且（5）通过降低发射区或基区掺要浓度，可设计出fT超过100GHz的Si1-xGexHBT，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fmax.     

基区复合对nSi/pSi_(1-x)Ge_x/nSi晶体管共射极电流增益的影响

采用二维数值模拟方法详细分析了基区复合电流对nSi/pSi1-xGex/nSi应变基区异质结双极晶体管(HBT)共射极电流放大系数β的影响,给出了Si1-xGexHBT的Gummel图、平衡能带图.得出在靠近发射结附近基区的复合电流是引起β下降的主要因素,并给出了减小基区复合电流的Ge分布形式.     

用离子注入工艺改善Si/SiGe HBT 高频噪声性能

常规工艺制作的SiGe/Si HBT高频噪声性能不理想的主要原因是其基极电阻较大,为减小基极电阻从而达到改善其高频噪声的目的,本文采用离子注入自对准工艺方法进行器件制作,并测试出器件的直流与最小噪声系数有显著改善.     

版图尺寸对SiGe/Si HBT高频噪声特性的影响

从实验上研究了版图尺寸对Si/SiGe HBT高频噪声特性的影响。结果表明,在现有工艺条件下,减少外基区电阻(即减少发射极与基区间距),对降低高频噪声很显著。增加基极条数、增加条长也可减少基极电阻,降低高频噪声。发射极条宽从2μm减少为1μm,对噪声的改善很有限。对1μm或2μm条宽,40μm条长的5个基极条或9个基极条的SiGe HBT,在片测试表明,频率从0.4 GHz增加到1.2 GHz,噪声系数在2.5~4.6 dB之间变化。     

高频大功率Si_(1-x)Ge_x/Si HBT研究进展

回顾了Si_(1-x)Ge_x/Si HBT在几十年中的重要进展以及目前的研究现状。通过不同材料器件的对比表明,Si1-xGex/SiHBT在高频功率应用方面存在着巨大的优势,并将在未来无线通信和射频设计中占据重要地位。通过对研制成功的高频大功率Si1-xGex/SiHBT性能参数和结构的分析,深刻探讨了目前限制高频大功率Si1-xGex/SiHBT发展的问题,提出了解决办法和对进一步研究的想法。     

红外热像仪时间噪声测量技术研究

在对红外热像仪的测量中,噪声是评价红外热像仪性能的主要参数。噪声参数包括时间域噪声和空间域噪声,时间域噪声可分为高频时间噪声和低频时间噪声(即1/f噪声);空间域噪声可分为高频空间噪声(即固定模式噪声FPN)和低频空间噪声(非均匀性噪声)。对高频时间噪声和低频时间噪声进行了严格的区分和定义;给出了在短时间内忽略低频时间噪声时高频噪声NETD的计算模型;在不忽略低频时间噪声时计算高频噪声等效温差的数学计算模型和测量方法;对高频时间域NETD测量结果进行了不确定度分析与评价。     

SiGe HBT噪声的研究进展

噪声对RF电路设计非常关键,故需要对SiGe HBT噪声特性进行深入研究。根据器件的高频噪声模型,指出了影响SiGe HBT高频噪声参数的主要因素,论述了优化设计的具体方法;举例说明尺寸缩小使得高频噪声性能已经达到了GaAs pHEMT的水平,fT达到了375 GHz。分析了SiGe HBT低频噪声的机理和模型及其与几何尺寸的关系,指出用fC/fT表达低频噪声性能更合适;举例说明小尺寸效应使得SiGe HBT的低频噪声偏离了1/f噪声形式。     

DC／DC变换器低频噪声及其测量技术

噪声是DC／DC变换器重要的性能指标，它限制了其在高精密电子系统中的应用。DC／DC变换器的噪声分为高频噪声和低频噪声。高频噪声包括电流纹波与热噪声。低频噪声主要成分有1/f噪声和散粒噪声。高频噪声直接影响产品性能，低频噪声除了与产品性能有关之外，还与产品质量和可靠性密切相关。本文在详细研究DC／DC变换器低频噪声测量技术的基础上，完成了对国产军用DC／DC变换器低频噪声的测量。实验结果表明，1/f噪声和散粒噪声是DC／DC变换器低频噪声的主要成分。基于此实验结果，本文对DC／DC变换器低频噪声的产生机理进行了分析，并进一步讨论了低频噪声作为DC／DC变换器质量与可靠性诊断工具可行性。     

Si/ SiGe/ Si HBT 的直流特性和低频噪声

在对Si/SiGe/Si HBT及其Si兼容工艺的研究基础上，研制成功低噪声Si/SiGe/Si HBT，测试和分析了它的直流特性和低频噪声特性，为具有更好的低噪声性能的Si/SiGe/Si HBT的研究建立了基础。     

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.     

SiGe薄膜材料电阻率与掺杂浓度的关系研究

目前，应变Si1-xGex薄膜材料杂质浓度尚未有准确且简便易行的测试方法。为了快速准确地确定应变Si1-xGex薄膜材料的掺杂浓度，在研究应变Si1-xGex材料多子迁移率模型的基础上，采用Matlab编程模拟仿真，求解并建立了不同Ge组分下应变Si1-xGex薄膜材料掺杂浓度与其电阻率的关系曲线，讨论了轻、重掺杂两种情况下该关系曲线的变化趋势。通过Si1-xGex薄膜材料样品的四探针电阻率测试及电化学C-V掺杂浓度测试的对比实验，对本关系曲线进行了验证。     

新颖的Si_(1-x)Ge_x/Si异质结内光电发射长波红外探测器和焦平面阵列的发展

本文主要介绍新颖的Si_(1-x)Ge_x/Si异质结内光电发射长波红外探测器和焦平面阵列的现状、典型结构、性能参数及制备技术.     

应变硅n-MOSFET中电子迁移率的增强及其温度特性

采用减压化学气相淀积(RPCVD)技术在弛豫Si_(1-x)Ge_x虚拟衬底上赝晶生长应变硅层,以其为沟道材料制造得到的应变硅n-MOSFET表现出显著的性能提升。研究了通过改变Si_(1-x)Ge_x中Ge的摩尔组分x以改变硅帽层中的应变以及在器件制造流程中通过控制热开销来避免应变硅层发生弛豫等关键问题。在室温下,相对于体硅器件,应变硅器件表现出约87%的低场电子有效迁移率增强,在相同的过驱动电压下,饱和漏端电流增强约72%。在293 K到353 K的温度范围内研究了反型层电子有效迁移率和饱和漏端电流随温度的变化,实验结果表明,当温度升高时应变硅材料的电子迁移率增强倍数保持稳定。     

Calculation of band edge levels of strained Si/(111)Si_(1-x)Ge_x

Calculations were performed on the band edge levels of (111)-biaxially strained Si on relaxed Si_(1-x)Ge_x alloy using the k·p perturbation method coupled with deformation potential theory. The results show that the conduction band (CB) edge is characterized by six identicalvalleys, that the valence band (VB) edge degeneracies are partially lifted, and that both the CB and VB edge levels move up in electron energy as the Ge fraction (x) increases. In addition, the dependence of the indirect bandgap and the VB edge splitting energy on x was obtained. Quantitative data from the results supply valuable references for Si-based strained device design.     

Ge_xSi_1-x/Si异质结构的近红外吸收光谱测量

测量分析了采用 RRH/VLP—CVD 方法外延生长的 Ge_xSi_(1-x)/Si 异质结构中 Ge_xSi_(1-x)合金薄层的近红外吸收光谱。由谱线计算出 Ge_(0.15)Si_(0.85)与 Ge_(0.45)Si(0.55)合金层的带隙分别为1.02eV 和O.88eV,与相同组分的体合金一致。结果表明用红外吸收光谱测量研究异质结构薄层材料的能带结构及带隙是一种准确、简便的方法。     

Effect of substrate biasing on Si/SiGe heterostructure MOSFETs for low-power circuit applications

We have investigated the effect of substrate biasing on the subthreshold characteristics and noise levels of Si/Si/sub 1-x/Ge/sub x/ (x=0,0.15,0.3) heterostructure MOSFETs. A detailed analysis of the dependence of threshold voltage, off-state current, and low-frequency noise level on the substrate-source (V/sub bs/) biasing showed that SiGe heterostructure MOSFETs offer a significant speed advantage, an extended subthreshold operation region, a reduced noise level, and reduced bulk potential sensitivity compared to Si bulk devices. These experimental results demonstrate that SiGe heterostructure MOSFETs render a promising extension to the CMOS technologies at the low-power limit of operation, eventually making the micropower implementation of radio frequency (RF) functions feasible.     

Pt_xIr_(1-x)Si/p-Si红外探测器的研制

使用超高真空磁控溅射系统在p-Si上制备了铂铱硅(Pt_xIr_(1-x)Si)薄膜,并制作了Pt_xIr_(1-x)Si/p-Si红外探测器,研究了探测器在3～5 μm波段的特性,结果表明,Pt_xIr_(1-x)Si/p-Si势垒高度为0.177 eV,相应红外探测器截止波长为7.0μm.与普通铂硅红外探测器相比,铂铱硅红外探测器在3～5μm中波红外波段响应明显增强.

Abstract：

Ultra thin Pt_xIr_(1-x)Si films were deposited on p-Si substrates with ultra high vacuum sputtering system and Pt_xIr_(1-x)Si /p-Si(100) Schottky barrier detectors were fabricated and the characteristics of the detectors operating in the wavelength range of 3 ～ 5 μm were studied, with the barrier height of 177 meV and cutoff wavelength of 7. 0 μm. compared with ordinary Pt-Si IR detectors, Pt_xIr_(1-x)Si detectors have a much higher response at 3～5 μm MWIR spectral range.     

Study of nickel silicide contact on Si/Si/sub 1-x/Ge/sub x/

The properties of nickel silicide formed by depositing nickel on Si/p/sup +/-Si/sub 1-x/Ge/sub x/ layer are compared with that of nickel germanosilicide on p/sup +/-Si/sub 1-x/Ge/sub x/ layer formed by depositing Ni directly on p/sup +/-Si/sub 1-x/Ge/sub x/ layer without silicon consuming layer. After thermal annealing, nickel silicide on Si/p/sup +/-Si/sub 1-x/Ge/sub x/ layer shows lower sheet resistance and specific contact resistivity than that of nickel germanosilicide on p/sup +/-Si/sub 1-x/Ge/sub x/ layer. In addition, small junction leakage current is also observed for nickel silicide on a Si/p/sup +/-Si/sub 1-x/Ge/sub x//n-Si diode. In summary, with a Si consuming layer on top of the Si/sub 1-x/Ge/sub x/, the nickel silicide contact formed demonstrated improved electrical and materials characteristics as compared with the nickel germanosilicide contact which was formed directly on the Si/sub 1-x/Ge/sub x/ layer.