Si／SiGe／Si双异质结晶体管（HBT）物负阻特性

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。     

MBE生长的具有高β,f_T,和f_(max)值的Si/SiGe HBT

Si/SiGe异质结双极晶体管(HBT)已通过采用MBE生长一完整的层结构而制作成功。典型的基区杂质浓度为2×10~(19)cm~(-3),这远远地超过发射区的杂质浓度,结果薄层电阻为1kΩ/□左右。器件显示500V Early电压,室温下最大的电流增益为550,77K下上升到13000。制作在掩埋层衬底上的器件,其f_(max)为40GHz,这是已报道的Si/SiGe HBT的最大值。特征频率达42GHz,这是采用MBE生长的这类晶体管的最高值。     

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。     

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.     

超高速Si/SiGe HBT

<正> 最近几年,美国IBM的T.J.Watson研究中心及美国的一些大学相继对新型半导体材料SiGe作了比较深入的研究工作,并且成功地制造出了Si/SiGe HBT。利用控制SiGe中Ge的百分含量可以产生带隙宽度各不相同的材料,随着Ge百分含量增大,缓变带隙宽度减小,在窄SiGe基区中可以形成强度约为20kV/cm的漂移电场。Ge材料中电子和空穴迁移率分别比Si材料中的电子和空穴迁移率大近三倍。研究表明,SiGe电子迁移率比较高,在室温和77K及1.4K下的测量值分别为1800cm~2/V·s9000cm~2/V·s和19000cm~2/V·s。预期SiGe材料性能的优点可促使现有的Si双极晶体管的速度提高,而且也能提高发射极的注入效率。IBM研究中心研制这种晶体管的B.S.Meyerson说:“酷似Si的Ge元素是制造这种速度快得惊人的晶体管的关键,但应控制Ge在Si原子层中的比例。”他认为,由此产生     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性,发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT).在提高器件或电路热稳定性时,SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性,而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应,从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性,发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT).在提高器件或电路热稳定性时,SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性,而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应,从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

用减小p~+-n~+结隧穿电流的方法来改进Si/SiGe/Si HBT的基极电流

本文报道了用快速加热化学汽相外延法生长重掺杂Si/Si和Si/Ge/Sip~+-n~+结的实验结果,与过去报道的用离子注入法制作的Si结相比,这些结中的寄生隧穿电流减小了三个数量级。这些结果对降低小尺寸双极晶体管,尤其是SiGe异质结双极晶体管(HBT)中的基极电流有十分重要的作用,而且外延界面的质量也有所提高。     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性，发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT). 在提高器件或电路热稳定性时，SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性，而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应，从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

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。     

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。     

Si／SiGe／Si HBT的优化设计

给出了常温和低温Ｓｉ／ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ的设计原则，并进行了讨论。指出了低温和室温ＨＢＴ设计上的差异。这些原则可用于设计特定要求的Ｓｉ／ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ。     

Ni/Si,Pt/Si,Ir/Si系的As离子注入和退火

本文用RBS,AES,TEM和X射线衍射等实验方法,分析比较了Ni/Si,Pt/Si,Ir/Si系统在室温下As离子混合和热退火的行为.得出在Ni/Si系统中,硅混合量Q_(s1)与剂量Φ的平方根成正比,形成Ni_2Si相.在Pt/Si系中,硅混合量也与剂量的平方根成正比,先后形成Pt_3Si和Pt_2Si相.对Ir/Si系,Q_(s1)与Φ则是线性关系:Q_(s1)=aΦ+b,未测到化学相.实验表明:离子束混合能大大增强金属和硅化物的化学反应.在离子混合和退火形成硅化物的过程中,注入杂质As的分布有显著变化.     

Theoretical small-signal performance of Si/SiGe/Si HBT

Application of the Monte Carlo technique to analyze electron and hole transport in bulk Si_0.8Ge_0.2 and strained Si _0.8Ge_0.2/Si is discussed. The computed minority- and majority-carrier transport properties were used in a comprehensive small-signal model to evaluate the high-frequency performance of a state-of-the-art n-p-n heterostructure bipolar transistors (HBT) fabricated with SiGe as the base material. The valence band discontinuity of a SiGe-base HBT reverses the degradation in emitter injection efficiency caused by bandgap narrowing in the base, and permits a higher ratio of base doping to emitter doping than would be practical for a bipolar transistor. Any degradative effect of increased base doping on electron and hole mobilities is offset by improved transport in the strained SiGe base, resulting in a marked decrease in the base resistance and base transit time. Compared to the Si BJT, the use of Si_0.8Ge_0.2 for the base region of an HBT leads to significant improvements in low-frequency common emitter current gain, low-frequency unilateral power gain, and maximum oscillation frequency     

Si/Ti/Au/Si键合技术研究及其应用

运用Si／Ti／Au／Au／Ti／Si在N2保护下及420℃左右，成功地实现了Au／Si共熔键合，成品率达到90％以上。该键合方法能进行选择区域键合，完全避免了由于Si／Si熔融键合过程中高温退火给微电子机械系统(MEMS)器件带来的畸变甚至失效，为新型室温红外探测器的研制奠定了良好的工艺基础，是此类结构MEMS器件的理想键合封装方法。     

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。     

Amorphous Si/Si heterojunction microwave transistors

Because the emitter-base junctions of amorphous Si/Si heterojunction bipolar transistors (HBTs) with a conventional structure are inside the amorphous Si (a-Si) layer, their high-frequency performance is limited due to very low electron velocity in a-Si. An improved structure, the two-dimensional-electron-gas (2DEG) emitter structure, is proposed to overcome these problems, and a-Si/Si HBTs with good high-frequency performance are fabricated. Their low-temperature fabrication technology can be extended to other III-V-compound HBTs     

Si1-XGeX/Si红外光电探测器

本文报导了用两种缓冲层生长技术研制的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ异质结ｐｉｎ型红外探测器。其波长范围为０．７０～１．５５μｍ,峰值波长为０．９６～１．０６μｍ,暗电流密度低达０．０３μＡ／ｍｍ＾２（－２Ｖ）,在１．３μｍ处的响应度高达０．１５Ａ／Ｗ（－５Ｖ）;讨论了Ｇｅ组分、外延层厚度、偏置电压等对探测器参数的影响。     

Si/Si1-x-yGexCy/Si heterojunctionbipolar transistors

We report the first Si/Si_1-x-yGe_xC_y /Si n-p-n heterojunction bipolar transistors and the first electrical bandgap measurements of strained Si_1-x-yGe_x C_y on Si (100) substrates. The carbon compositions were measured by the shift between the Si_1-x-yGe_xC_y and Si_1-xGe_x X-ray diffraction peaks. The temperature dependence of the HBT collector current demonstrates that carbon causes a shift in bandgap of +26 meV/%C for germanium fractions of x=0.2 and x=0.25. These results show that carbon reduces the strain in Si_1-x Ge_x at a faster rate than it increases the bandgap (compared to reducing x in Si_1-xGe_x), so that a Si _1-x-yGe_xC_y film will have less strain than a Si_1-xGe_x film with the same bandgap     

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。