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。     

新结构微波功率SiGe HBT的数值分析

提出一种新结构的微波功率SiGe异质结双极晶体管(SiGe HBT)，该结构通过在传统SiGe HBT的外基区下的集电区中挖槽并填充SiO2的方法来改善器件的高频性能．将相同尺寸的新结构和传统结构的器件仿真结果进行比较，发现新结构器件的基区-集电区电容减少了55％，因而使器件的最大有效增益提高了大约2dB，其工作在低压(Vce=4．5V)和高压(Vce=28V)情况下的最高振荡频率分别提高了24％和10％．     

Si/SiGe/Si HBT频率特性的解析模型与模拟

用解析的方法模拟了T＝300K和77K时，fT和fmax与集电极电流密度Jc的关系，在大电流下考虑了异质结势垒效应的影响。模拟结果和用数值方法以及实验所得到的结果一致。同时，还建立了与之相应的Si／SiGeeb异质结和SiGe／Sibc异质结电容模型。     

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。     

基于SOI结构的SiGe HBT频率特性研究

基于SOI技术原理,模拟仿真了SOI结构SiGe HBT的频率特性,并与相同条件下体SiGe HBT频率特性进行了比较分析。仿真结果显示,SOI结构中埋氧层BOX的引入,可使SOI结构SiGe HBT集电极-基极电容Ccb和衬底-基极电容Csb最大降幅分别达94.7%和94.6%,且最高振荡频率fmax增加2.7倍。研究结果表明,SOI结构大幅度改善了SiGe HBT的频率性能,适用于高速、高功率集成电路技术。     

功率SiGe/Si HBT的温度特性

测量了Si/SiGe HBT在23~260℃温度范围内的Gummel图、理想因子n、不同基极电流下的发射结电压VBE、电流增益β、共发射极输出特性,以及Early电压VA的变化情况。结果表明,随电流和温度的增加,β减少,VBE随温度的变化率dVBE/dT小于同质结Si BJT。在高集电极-发射极电压和大电流下,在输出特性曲线上观察到了负微分电阻(NDR)特性。结果还显示,电流增益-Early电压积与温度的倒数(1/T)呈线性关系,这对模拟电路应用是很重要和有用的。     

fT为15GHz的SiGe/SiHBT

介绍了用分子束外延生长的特征频率fT为15GHz的SiGe/Si HBT,还给出了器件的制造方法及测量结果.     

新结构微波功率SiGe HBT的数值分析

提出一种新结构的微波功率SiGe异质结双极晶体管(SiGe HBT),该结构通过在传统SiGe HBT的外基区下的集电区中挖槽并填充SiO2的方法来改善器件的高频性能.将相同尺寸的新结构和传统结构的器件仿真结果进行比较,发现新结构器件的基区-集电区电容减少了55%,因而使器件的最大有效增益提高了大约2dB,其工作在低压(Vce=4.5V)和高压(Vce=28V)情况下的最高振荡频率分别提高了24%和10%.     

基区Ge组分分布对SiGe pnp HBT的影响

采用SiGe异质结结构提高pnp晶体管的性能,重点研究了Ge组分在基区的三角形分布对晶体管电流增益β和特征频率fτ的影响。三角形分布,又分为起点为零和不为零两种情况。同时为了消除集电结处SiGe异质结的价带势垒对空穴输运的影响,Ge组分向集电区延伸进一步提高了晶体管的性能。得到最大电流增益β可达150和特征频率fτ可达15GHz的pnp SiGe HBT,可以广泛地应用到通信、微波和射频领域。     

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。     

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。     

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/SiHBT异质界面与pn结界面的相对位移的影响

从模拟和实验两方面研究了SiGe/Si HBT发射结中pn结界面和SiGe/Si界面的相对位置对器件的电流增益和频率特性的影响.发现两界面偏离时器件性能会变差.尤其是当pn结位于SiGe/Si界面之前仅几十?就足以产生相当高的电子寄生势垒,严重恶化器件的性能.据此分析了基区B杂质的偏析和外扩对器件的影响以及SiGe/Si隔离层的作用.     

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.     

基区杂质外扩对SiGe／Si HBT低温特性的影响

ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ的基区杂质在工艺过程中外扩到发射区和收集区，使得低温增益下降，提出采用适当厚度的隔离层的方法，使ＨＢＴ电流增益在低温下增长。     

BVCBO为23V且fT为7GHz 30叉指微波功率SiGe HBT

在125mm标准CMOS工艺线上,对标准CMOS工艺经过一些必要的改动后,研制出了多叉指功率SiGe HBT.该器件的BVCBO为23V.在较大IC范围内,电流增益均非常稳定.在直流工作点IC=40mA ,VCE=8V测得fT为7GHz,表现出较大的电流处理能力.在B类连续波条件下,工作频率为3GHz时,测得输出功率为31dBm,Gp为10dB,且PAE为33.3%.测试结果表明,单片成品率达到了85%,意味着该研究结果已达到产业化水平.     

Improvement on Frequency Performance of SOI SiGe HBT

Based on the advantages of SOI technology, the frequency performance of SiGe HBT with SOI structure has been simulated. Compared with bulk SiGe HBT, the results show that the buried oxide layer （BOX） can reduce collector-base capacitance CCB with the maximum value 89.3%, substrate-base capacitance CSB with 94. 6%, and the maximum oscillation frequency is improved by 2.7. The SOl structure improves the frequency performance of SiGe HBT, which is adaptable to high-speed and high power applications.     

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。     

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。