基于应变Si/SiGe的CMOS电特性模拟研究

提出了一种应变Si/SiGe异质结CMOS结构,采用张应变Si作n-MOSFET沟道,压应变SiGe作p-MOSFET沟道,n-MOSFET与p-MOSFET采用垂直层叠结构,二者共用一个多晶SiGe栅电极.分析了该结构的电学特性与器件的几何结构参数和材料物理参数的关系,而且还给出了这种器件结构作为反相器的一个应用,模拟了其传输特性.结果表明所设计的垂直层叠共栅结构应变Si/SiGe HCMOS结构合理、器件性能提高.     

新型SiGe/Si异质结开关功率二极管的特性分析及优化设计

将SiGe技术应用于功率半导体器件的特性改进,提出了新型Si Ge/Si异质结p-i-n开关功率二极管结构,在分析器件结构机理的基础上,用Medici模拟了该器件的特性并进行了优化设计.结果表明,该功率二极管具有低的正向压降,较少的存贮电荷,其性能远远超过Si的同类型结构.这种性能的改进无需采用少子寿命控制技术,因而很容易集成于功率IC中.     

新型SiGe/Si异质结开关功率二极管的特性分析及优化设计

将SiGe技术应用于功率半导体器件的特性改进,提出了新型Si Ge/Si异质结p-i-n开关功率二极管结构,在分析器件结构机理的基础上,用Medici模拟了该器件的特性并进行了优化设计.结果表明,该功率二极管具有低的正向压降,较少的存贮电荷,其性能远远超过Si的同类型结构.这种性能的改进无需采用少子寿命控制技术,因而很容易集成于功率IC中.     

快速软恢复SiGe功率开关二极管的结构设计与特性分析

为了进一步提高SiGe/Si异质结功率开关二极管的性能,提出了一种SiGe功率开关二极管的新结构,用交替的p 、n 区形成的mosaic结构来代替原常规的n 区,关断时可同时为电子和空穴的抽取提供通道使阴极具有理想欧姆接触.该结构可大大提高开关速度,并获得很软的反向恢复特性及很低的漏电流.与常规p (SiGe)-n--n 功率开关二极管相比,反向恢复时间缩短了近2/3,反向峰值电流降低了约1/2,漏电流降低了约1个数量级.另外,嵌镶结构中p 区的厚度对器件性能有很大影响,调整p 区的厚度可实现器件的反向耐压能力和反向恢复特性之间很好的折衷.这种性能的改进无需采用少子寿命控制技术因而很容易集成于功率IC中.     

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。     

微波功率SiGe HBT研究进展

Si的热导率比大部分化合物半导体(如GaAs)的热导率高,SiGe HBT在一个较宽的温度范围内稳定,SiGe HBT的发射结电压VBE的温度系数dVBE/dT比Si的小,双异质结SiGe HBT本身具有热-电耦合自调能力,所加镇流电阻可以较小,所有这些使SiGe HBT比GaAs HBT和SiBJT在功率处理能力上占一定优势。文章对微波功率SiGe HBT一些重要方面的国内外研究进展进行评述,希望对从事微波功率SiGe HBT的研究者有所帮助。     

Si/GaP(111)和(-1-1-1)界面的研究

本文报道用EHT方法计算Si/GaP(111)、(111)和(110)界面的电子结构,得到它们的价带不连续值△E_v分别为:0.88eV、0.97eV和0.87eV,这和Si/GaP的实验结果:△E_v=0.80eV和0.95eV相符合.不同晶向△E_v相差达0.1eV.分析Si和GaP价带顶位置的变化情况,发现对Si/GaP(111),界面态对价带顶的影响不大.但对于Si/GaP(111)异质结,由于界面态的影响,使Si价带顶明显上移.此时,界面态对△E_v的非线性影响不可忽略。     

HEMT及其界面态效应的二维数值模拟

本文提出了一个调制掺杂异质结界面态模型,并首次将界面态效应引入到HEMT的二维数值模型中.本文用基于异质结漂移-扩散模型建立的 HEMT二维数值模型对常规结构的 AlGaAs/GaAs HEMT进行了模拟,讨论了 HEMT的内部工作机制,特别是异质结效应.本文着重模拟分析了HEMT中界面态对器件性能的影响。模拟结果表明界面态对HEMT的特性有显著的影响.     

NH3等离子体钝化对Al2O3/SiGe界面的影响

研究了不同条件的非原位NH_3等离子体钝化对Al_2O_3/SiGe/Si结构界面组分的影响。在p型Si(100)衬底上外延一层30 nm厚的应变Si_0.7Ge_0.3,采用双层Al_2O_3结构,第一层1 nm厚的Al_2O_3薄膜为保护层,之后使用非原位NH_3等离子体分别在300和400℃下对Al_2O_3/SiGe界面进行不同时间和功率的钝化处理,形成硅氮化物(SiN_xO_y)和锗氮化物(GeN_xO_y)的界面层。通过X射线光电子能谱(XPS)分析表面的物质成分,结果表明NH_3等离子体钝化在界面处存在选择性氮化,更倾向于与Si结合从而抑制Ge形成高价态,这种选择性会随着时间的增加、功率的增高和温度的升高变得更加明显。     

Si/SiGe/Si双异质结晶体管(HBT)的负阻特性

同质结硅双极晶体管在共射极状态下工作中,在高集电极--发射极电压、大电流下,由于热电正反馈,容易发生热击穿,这限制了晶体管的安全工作区域.本文报道了在大电流下,由于热电负反馈,重掺杂基区Si/SiGe/HBT出现了负阻特性,并对这一现象进行了新的解释,认为这是由于大电流下耗散功率增加,基区俄歇复合导致电流增益随温度增加而减小的结果.这一现象有利于改善大电流下双极晶体管的抗烧毁能力,证明Si/SiGe/HBT适于大功率应用.     

与Si 工艺兼容的Si/ SiGe/ Si HBT 研究

我们对Si/SiGe/Si HBT及其Si兼容工艺进行了研究,在研究了一些关键的单项工艺的基础上,提出了五个高速Si/SiGe/Si HBT结构和一个低噪声Si/SiGe/Si HBT结构,并已研制成功台面结构Si/SiGe/Si HBT和低噪声Si/SiGe/Si HBT,为进一步高指标的Si/SiGe/Si HBT的研究建立了基础。     

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。     

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。     

SiGe/SiHBT发射结的寄生势垒及其对器件室温和低温特性的影响

研究了SiGe/Si HBT基区B杂质的偏析和外扩散对器件的影响.发现用MBE生长的Si Ge基区中,在材料生长时 B杂质的上述行为会严重破坏器件的室温电流增益并改变器件的低温性能.采用数值计算分析了B杂质的上述行为与在发射结产生的寄生势垒的关系,解释了器件温度特性的实验结果.并根据计算模拟和实验,讨论了SiGe隔离层的作用和优化的厚度     

77K下电流增益为2.6万的SiGe/Si HBT

通过优化设计SiGe/SiHBT的纵向参数,找到一种低温工艺方法,研制出了在液氮温度下电流增益达到26000的高增益异质结晶体管。     

混合模式电应力损伤对SiGe HBT器件1/f噪声特性的影响研究

研究了混合模式应力损伤对SiGe HBT器件直流电性能的影响,对比了混合模式损伤前后器件1/f噪声特性的变化。结果表明,在SiGe HBT器件中,混合模式损伤在Si/SiO₂界面产生界面态缺陷P_b,导致小注入下基极电流增加;H原子对多晶硅晶界悬挂键的钝化作用引起中等注入区基极电流减小,导致电流增益增强。混合模式损伤缺陷位于硅禁带宽度内本征费米能级附近,虽然使基区SRH复合电流增加,却不会改变器件的低频噪声特性。     

Analytical modelling of current gain and frequency characteristics under high injection levels in Si/SiGe heterojunction bipolar transistors at 77 and 300 K

This paper reports an analytical modelling of current gain and frequency characteristics in Si/SiGe heterojunction bipolar transistors (HBTs) at 77 and 300 K. Important transistor parameters, such as current gain, transconductance, cutoff frequency and maximum oscillation frequency are calculated as a function of Ge concentration in the base under different injection levels. The main physical mechanisms for the current and cutoff frequency rolloff at high injection levels are also analyzed. It shows that the high-level injection effect is more pronounced in the SiGe HBTs as a result of the increasing minority carrier concentration in the base and the Ge concentration and distribution will have a decisive influence of device performance. The results may provide a basis for the design of low temperature operation SiGe HBTs.     

SiGe／Si HBT离子注入自对准的研究

介绍了离子注入技术自对准制作ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ的方法，分析了对器件特性的影响。     

SiGe／Si HBT及其单片微波集成电路的研究

ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ作为单片微波集成电路中的有源元件，在截止频率，增益，噪声等方面相对于ＧａＡｓ器件有很大的优势。本文结合本单位在ＳｉＧｅ材料和器件、电路等方面做过的工作，对实现ＳｉＧｅ单片微波集成电路的一些理论和技术要点作了阐述。     

SiGe/Si异质结构的x射线双晶衍射

通过x射线双晶衍射图形讨论了SiGe/SiHBT的电学特性与晶格结构的关系