SiGe HBT的Mextram 504模型温度参数提取与模型改进

针对IMEC0．13μm准自对准SiGe BiCMOS工艺制成的基区Ge组分二阶分布结构SiGe异质结双极晶体管,在25～125℃温度范围内,对其进行了包括Early电压,Gummel图形等在内的完整双极晶体管特性曲线测量,提取了该器件在25～125℃范围内的温度可变Mextram 504模型参数．在此基础上,为Mextram 504模型对0．13μm基区Ge组分二阶分布SiGe异质结双极晶体管探索了完整的模型提取方案．提出了对Mextram 504模型温度参数提取方法的改进,优化了提取流程．对SiGe异质结双极晶体管雪崩电流受温度影响的特性进行了讨论,为Mextram模型提出了雪崩外延层的有效厚度的温度变化经验公式和新的雪崩电流温度变化参数,提高了Mextram模型对不同温度下SiGe双极型晶体管进行模拟仿真的精确度．     

SiGe HBT的Mextram 504模型温度参数提取与模型改进

针对IMEC 0.13μm准自对准SiGe BiCMOS工艺制成的基区Ge组分二阶分布结构SiGe异质结双极晶体管,在25～125℃温度范围内,对其进行了包括Early电压,Gummel图形等在内的完整双极晶体管特性曲线测量,提取了该器件在25～125℃范围内的温度可变Mextram 504模型参数.在此基础上,为Mextram 504模型对0.13μm基区Ge组分二阶分布SiGe异质结双极晶体管探索了完整的模型提取方案.提出了对Mextram 504模型温度参数提取方法的改进,优化了提取流程.对SiGe异质结双极晶体管雪崩电流受温度影响的特性进行了讨论,为Mextram模型提出了雪崩外延层的有效厚度的温度变化经验公式和新的雪崩电流温度变化参数,提高了Mextram模型对不同温度下SiGe双极型晶体管进行模拟仿真的精确度.     

一种改进的用于SiGe HBT的焊盘模型参数提取技术

提出了一种适用于Si基器件的焊盘寄生参数的提取方法,并将此方法提取的焊盘寄生参数结果与用近似法提取的焊盘寄生参数结果的精度作了比较。比较结果表明,文中提出的线性拟合法精度较高。焊盘寄生参数提取并剥离后,对AMS 0.35μm BiCMOS工艺加工的SiGe HBT的小信号等效电路进行参数提取,其中,外部电阻用基极"过驱动电流"法提取,本征参数用分析法提取,将参数提取结果代入模型进行仿真,仿真得到的S参数在整个测试频率范围内均与测试结果吻合良好。     

基于Y和Z参数表征的微波SiGe HBT小信号模型参数提取

High frequency intrinsic small-signal model parameter extraction for microwave SiGe heterojunction bipolar transistors is studied, with a focus on the main feedback elements including the emitter series resistor, internal and external base-collector capacitors as well as the base series resistor, all of which are important in determining the behavior of the device equivalent circuit. In accordance with the respective features of definition of the Y- and Z-parameters, a novel combined use of them succeeds in reasonably simplifying the device equivalent circuit and thus decoupling the extraction of base-collector capacitances from other model parameters. As a result, a very simple direct extraction method is proposed. The proposed method is applied for determining the SiGe HBT small-signal model parameters by taking numerically simulated Y- and Z-parameters as nominal ＂measurement data＂ with the help of a Taurus-device simulator. The validity of the method is preliminarily confirmed by the observation of certain linear relations of device frequency behavior as predicted by the corresponding theoretical analysis. Furthermore, the extraction results can be used to reasonably account for the dependence of the extracted model parameters on device geometry and process parameters, reflecting the explicit physical meanings of parameters, and especially revealing the distributed nature of the base series resistor and its complex interactions with base-collector capacitors. Finally, the accuracy of our model parameter extraction method is further validated by comparing the modeled and simulated S-parameters as a function of frequency.     

全温区超薄基区SiGe HBT参数特性研究

分析了不同温度下超薄基区 Si Ge HBT中载流子温度及扩散系数随基区结构参数的变化 ,并给出了实验比较     

一种新颖的HBT小信号模型参数直接提取方法

提出了一种改进了的HBT小信号参数直接提取的方法。该方法中在提取极间寄生参数的基础上采用fly-back技术提取发射极和集电极电阻,降低了传统的采用集电极开路的方法提取全部电阻参数的复杂度,并且建立了一套完整的直接提取HBT小信号模型的新方法。与文献报道的小信号模型参数提取的方法相比,该方法的优点是,提取过程具有简明清晰的物理意义,提取速度快,并且具有较好的精度和较宽频带范围的可实用性。     

SiGe HBT射频噪声模型研究

对现代的双极型晶体管而言,载流子在基极和集电极的空间电荷区（CB SCR）传输延迟可比基极渡越时间,甚至要大于后者。为了更精确地表征了SiGe HBT的射频噪声性能,对van Vliet模型做了扩展,使其包含基极集电极空间电荷区的延迟效应。用2个与噪声相关的延迟时间对transport模型进行了扩展,使得在没有非准静态Y参数的情况下仍然可以对基极和集电极电流噪声进行精确建模。最后,在JC=12.2 mA/μm2,AE=0.12×18μm2条件下,分别对2种模型的基极和集电极噪声电流谱及其归一化相关系数做图并与计算得出的解析值相比较,验证了模型的有效性。     

SiGe BiCMOS工艺中HBT的关键制造工艺研究

研究了0.18μm SiGe BiCMOS中的核心器件SiGe HBT的关键制造工艺,包括集电极的形成、SiGe基区的淀积、发射极窗口的形成、发射极多晶的淀积、深孔刻蚀等,指出了这些制造工艺的难点和问题,提出了解决办法,并报导了解决相关难题的实验结果。     

超高压SiGe HBT器件结构及制作工艺研究

介绍了一种超高压锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)的器件结构及制作工艺。该器件增大了N型赝埋层到有源区的距离,采用厚帽层锗硅基区及低浓度发射区的制作工艺,以提高SiGe HBT的击穿电压;在基区和发射区之间利用快速热处理提高工艺稳定性,并使HBT的电流增益(β)恢复到原来水平,以弥补厚帽层锗硅基区及低发射区浓度造成的电流增益降低。基区断开时,发射区到集电区的击穿电压(BVCEO)提高至10V,晶体管特征频率达到20GHz。     

SiGe HBT高频噪声特性研究

对SiGe HBT的高频噪声进行了模拟.频率f、载流子正向延迟时间τF、集电极电流等因素都对高频噪声有影响.当频率高于高频转角频率时,最小噪声系数NFmin随着频率的增大而线性增大,而不是与f2成正比关系,且NFmin随着集电极电流的增大先减小后增大.结果表明,噪声最小时的最佳偏置电流所对应的特征频率fT并不是最大特征频率,约为最大特征频率的50%.     

一种优化的SiGe HBT集约模型及参数提取方法

通过合理简化和改进MEXTRAM模型,提出了一种优化的SiGe HBT集约模型和参数提取方法;精确提取了一组微波SiGe HBT的模型参数。仿真结果与测试数据的相对误差不超过3%。     

MEXTRAM 504模型及其对SiGe HBT的模拟

针对传统SGP模型的不足,介绍了一种新型的BJT模型MEXTRAM 504及其等效电路,与传统模型相比。MEX-TRAM显示了极高的准确度。由于特别增加了描述基区缓变和基区载流子复合的两个参数,使MAXTRAM适合模拟加入SiGe工艺技术的HBT,模拟曲线与Medici的模拟相当吻合,为射频器件设计和电路模拟奠定了良好的基础。     

MEXTRAM model based SiGe HBT large-signal modeling

An improved large-signal equivalent-circuit model for SiGe HBTs based on the MEXTRAM model (level 504.5) is proposed. The proposed model takes into account the soft knee effect. The model keeps the main features of the MEXTRAM model even though some simplifications have been made in the equivalent circuit topology. This model is validated in DC and AC analyses for SiGe HBTs fabricated with 0.35-μm BiCMOS technology, 1×8μm2emitter area. Good agreement is achieved between the measured and modeled results for DC and S-parameters (from 50 MHz to 20 GHz), which shows that the proposed model is accurate and reliable. The model has been implemented in Vefilog-A using the ADS circuit simulator.     

一种提高的SiGe HBT实用模型

提出了一种新的基于MEXTRAM 504模型的SiGe异质结双极晶体管大信号模型。模型在保持MEXTRAM 504主要特征的条件下,省略了一些寄生效应,简化了参数提取过程。模型增加了软膝效应,软膝效应参数通过直流输出特性曲线拟合提取。模型的有效性是通过AMS 0.35um BiCMOS工艺加工的发射结面积为1×8 um2的SiGe HBT在直流,交流（50MHz-20GHz）条件下的测试数据验证的。结果表明,增加软膝效应后,模型的精度有所提高。模型由Verilog-A开发,使用ADS电路仿真器。     

SiGe HBT小信号等效电路的参数直接提取

提出了一种求解硅锗异质结双极型晶体管(SiGe HBT)小信号等效电路模型的参数直接提取方法.整个提取过程使用由小信号等效电路推导出的一系列解析表达式,不使用任何数值优化方法.参数提取结果使用ADS软件仿真验证.结果表明,该方法简单易行,较为精确.     

超薄基区SiGe HBT电流传输模型

从玻尔兹曼方程出发,分析了ＳｉＧｅＨＢＴ超薄基区中载流子温度,扩散系数等参量的变化,建立了不同于常规基区宽度的新的超薄基区ＳｉＧｅＨＢＴ电流传输模型．     

SiGe HBT直流电流增益模型研究

基于器件结构特点和电学特性,研究了影响SiGe HBT(异质结双极晶体管)直流电流增益的主要因素,分析了不同的电流密度条件下,器件的物理参数、结构参数与集电极电流密度和中性基区复合电流的关系,建立了SiGe HBT集电极电流密度,空穴反注入电流密度、中性基区复合电流、SRH(Shockley-Read- Hall)复合电流密度、俄歇复合电流密度以及直流电流增益模型,对直流电流增益模型进行了模拟仿真,分析了器件物理、结构参数以及复合电流与直流电流增益的关系,得到了SiGe HBT直流电流增益特性的优化理论依据.     

SiGe HBT高频噪声等效模型研究

对硅锗异质结双极型晶体管（SiGe HBT）等效高频噪声模型进行了研究,在建模过程中,SiGe HBT的等效电路为小信号准静态等效电路,使用二端口网络噪声相关矩阵技术从实测噪声参数提取基极和发射极的散粒噪声,提取结果与几种散粒噪声模型进行对比分析,重点研究半经验模型建立过程,对半经验模型与常用的噪声模型使用CAD仿真验证,结果表明了半经验模型的有效性、更具准确性,该半经验模型能够用到不同工艺SiGe HBT的高频噪声模拟。     

SiGe HBT非准静态小信号等效电路的参数提取

提出了一种硅锗异质结双极型晶体管（SiGe HBT）非准静态效应的小信号等效电路模型的参数提取方法。整个参数提取过程建立在由非准态效应的小信号等效电路推导出的一系列泰勒级数解析公式并结合参数直接法,该方法依赖于测量的S参数,不使用任何的数值优化法,参数提取结果使用CAD仿真验证。结果表明该参数提取方法简单易行,较为精确,该方法能够用到不同工艺SiGe HBT参数提取。