截止频率为238GHz的亚微米InGaAs/InP异质结双极晶体管

研制成功了一种无微空气桥的亚微米InP基异质结双极晶体管(HBT).发展了小于100nm的发射极侧向腐蚀工艺,实现了亚微米的InP基HBT.发射极宽度的减小有效提高了频率特性,发射极面积为0.8μm×15μm的HBT的电流增益截止频率达到了238GHz.发展了基极-集电极的侧向过腐蚀工艺,有效减小了结面积,提高了最大振荡频率.Kirk电流密度达到了3.1mA/μm2.据我们所知,电流增益截止频率是目前国内三端器件中最高的,Kirk电流密度是国内报道的HBT中最高的.这对于HBT器件在超高速电路中的应用具有十分重要的意义.     

截止频率为238GHz的亚微米InGaAs/InP异质结双极晶体管

研制成功了一种无微空气桥的亚微米InP基异质结双极晶体管（HBT) . 发展了小于100nm的发射极侧向腐蚀工艺,实现了亚微米的InP基HBT. 发射极宽度的减小有效提高了频率特性,发射极面积为0.8μm×15μm的HBT的电流增益截止频率达到了238GHz. 发展了基极-集电极的侧向过腐蚀工艺,有效减小了结面积,提高了最大振荡频率. Kirk电流密度达到了3.1mA/μm2. 据我们所知,电流增益截止频率是目前国内三端器件中最高的,Kirk电流密度是国内报道的HBT中最高的. 这对于HBT器件在超高速电路中的应用具有十分重要的意义.     

不同微空气桥结构的InP/InGaAs HBT

文章报道了几种具有不同微空气桥结构的InP HBT。由于微空气桥减小了寄生,发射极尺寸为2×12.5 um2 的InP/InGaAs HBT的截止频率和最大震荡频率都接近160GHz。论文将具有不同微空气桥结构的器件高频特性与传统InP HBT进行对比。对比表明,微空气结构明显降低了寄生,且双指微空气桥结构可以更有效的提高器件的射频特性。试验结果同时表明,微空气桥结构对于提高小尺寸发射极InP HBT的高频特性更有潜力。     

基极微空气桥和发射极空气桥的InP/InGaAs HBT

报道了具有基极微空气桥和发射极空气桥结构的InP单异质结双极型晶体管(SHBT).由于基极微空气桥和发射极空气桥结构有效地减小了寄生,发射极尺寸为2 μm×12.5 μm的InP HBT的截止频率达到了178GHz.这种器件对高速低功耗的应用非常关键,例如OEIC接收机以及模拟、数字转换器.     

基极微空气桥和发射极空气桥的InP/InGaAs HBT

报道了具有基极微空气桥和发射极空气桥结构的InP单异质结双极型晶体管(SHBT).由于基极微空气桥和发射极空气桥结构有效地减小了寄生,发射极尺寸为2 μm×12.5 μm的InP HBT的截止频率达到了178GHz.这种器件对高速低功耗的应用非常关键,例如OEIC接收机以及模拟、数字转换器.     

非均匀条间距结构功率SiGe HBT

成功研制出非均匀发射极条间距功率SiGe异质结双极晶体管(HBT)用以改善功率器件热稳定性.实验结果表明,在相同的工作条件下,与传统的均匀发射极条间距HBT相比,非均匀结构HBT的峰值结温降低了22K.在不同偏置条件下,非均匀结构SiGe HBT均能显著改善芯片表面温度分布的非均匀性.由于峰值结温的降低以及芯片表面温度分布非均匀性的改善,采用非均匀发射极条间距结构的功率SiGe HBT可以工作在更高的偏置条件下,具有更高的功率处理能力.     

4GHz 300mWInGaP/GaAs HBT功率管研制

通过采用发射极-基极金属自对准、发射极镇流电阻,电镀空气桥等工艺改善了器件的高频特性,提高了器件热稳定性与功率特性.当器件工作在AB类,工作频率为4 GHz,集电极偏置电压为3.5 V时,尺寸为16×(3 μm×15 μm)的功率管获得了最大输出功率为24.9 dBm(309.0 mW)、功率增益为8.1dB的良好性能.     

非均匀条间距结构功率SiGe HBT

成功研制出非均匀发射极条间距功率SiGe异质结双极晶体管(HBT)用以改善功率器件热稳定性.实验结果表明,在相同的工作条件下,与传统的均匀发射极条间距HBT相比,非均匀结构HBT的峰值结温降低了22K.在不同偏置条件下,非均匀结构SiGe HBT均能显著改善芯片表面温度分布的非均匀性.由于峰值结温的降低以及芯片表面温度分布非均匀性的改善,采用非均匀发射极条间距结构的功率SiGe HBT可以工作在更高的偏置条件下,具有更高的功率处理能力.     

改善不同环境温度下SiGe HBT热稳定性的技术

提出了发射极非均匀指间距技术以增强多发射极指SiGe HBT在不同环境温度下的热稳定性。通过建立热电反馈模型对采用发射极非均匀指间距技术的SiGe HBT进行热稳定性分析,得到多发射极指上的温度分布。结果表明,与传统的均匀发射极指间距SiGe HBT相比,在相同的环境温度及耗散功率下,采用发射极非均匀指间距技术的SiGe HBT,其最高结温明显降低,热阻显著减小,温度分布更加均匀,有效地提高了多发射极指功率SiGe HBT在不同环境温度下的热稳定性。     

带有发射极边减薄结构的异质结双极晶体管直流电流增益的计算

了计算带有发射极边减薄结构的异质结双极晶体管 (EET- HBT:Emitter Edge Thinning- HeterojunctionBipolar Transistor)的电流增益 ,提出了发射极边偏移电压的概念 .在将它引入 Gum mel- Poon模型后 ,对不同结构的 EET- HBT的直流电流增益进行了计算 ,并将计算结果与已发表的实验数据作了比较 .计算表明 ,修正后的Gum mel- Poon模型能够较好的反映出采用 EET结构后对增益的改善作用 ,钝化边长度越长、器件发射结的面积越小 (周长 /面积比越大 ) ,钝化的效果越好 .计算结果显示采取薄发射区设计也能起到与 EET结构同样的钝化效果 .计算结果可以为高性     

Design consideration of the thermal and electro stability of multi-finger HBTs based on different device structures

The thermal and electro stability of multi-finger heterojunction bipolar transistors (HBTs) with different structures were analyzed and discussed simultaneously. The thermal stability of the devices with different layout struc-tures was assessed by the DC-Ⅳ test and thermal resistance calculation. Their electro stability' was assessed by the calculation of the stability factor K based on the S parameter of the HBT. It is found that HBTs with higher thermal stability are prone to lower electro stability. The trade-off relationship between the two types of stability was explained and discussed by using a compact K-factor analytic formula which is derived from the small signal equivalent circuit model of HBT. The electro stability of the device with a thermal ballasting resistor was also discussed, based on the analytic formula.     

Multi-finger power SiGe HBTs for thermal stability enhancement over a wide biasing range

Multi-finger power SiGe heterojunction bipolar transistors (HBTs) with emitter ballasting resistor and non-uniform finger spacing are fabricated, and temperature profiles of them are measured. Experimental results show that both of them could improve the temperature profile compared with an HBT which has uniform finger spacing. For the HBT with emitter ballasting resistor, the ability to lower the peak temperature is weakened as power increases. However, for the HBT with non-uniform finger spacing, the ability to improve temperature profile is kept over a wide biasing range. Therefore, the experimental results directly prove that the technique of non-uniform finger spacing is a better method for enhancing the thermal stability of power HBTs over a wide biasing range.     

基于不同器件结构的多指HBT热电稳定性研究

本文基于不同的器件结构同时对多指HBT器件的热稳定性和电稳定性进行了分析和讨论。通过直流测试、热阻计算以及基于S参数的稳定性因子K的计算,评估了两个不同版图结构的HBT器件的热稳定和电稳定特性,实验结果表明高热稳定性的器件具有低电学稳定性。引入一个基于小信号等效电路模型的K稳定因子公式对实验结果进行了合理解释。同时基于该公式,具有热镇流电阻结构的器件稳定性也进行了讨论。     

新型发射极指组合结构功率SiGe HBT热分析

提出了一种发射极指分段和非均匀发射极指长、指间距组合的新型器件结构,以改善多指功率硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)的热稳定性。考虑器件具有多层热阻,发展建立了相应的热传导模型。以十指功率SiGe HBT为例,运用有限元方法对其进行热模拟,得到三维温度分布。与传统发射极结构器件相比,新结构器件最高结温从416.3 K下降到405 K,各个发射指上的高低温差从7 K～8 K下降为1.5 K～3 K,热阻值下降14.67 K/W,器件整体温度分布更加均匀。     

Emitter ballasting resistor design for, and current handlingcapability of AlGaAs/GaAs power heterojunction bipolar transistors

A systematic investigation of the emitter ballasting resistor for power heterojunction bipolar transistors (HBTs) is presented. The current handling capability of power HBTs is found to improve with ballasting resistance. An equation for the optimal ballasting resistance is presented, where the effects of thermal conductivity of the substrate material and the temperature coefficient of the ballasting resistor are taken into account. Current levels of 400 to 800 mA/mm of emitter periphery at case temperatures of 25 to -80°C for power AlGaAs/GaAs HBTs have been obtained using an on-chip lightly doped GaAs emitter ballasting resistor. Device temperature has been measured using both an infrared microradiometer and temperature-sensitive electrical parameters. Steady-state and transient thermal modeling are also performed. Although the measured temperature is spatially nonuniform, the modeling results show that such nonuniformities would occur for a uniform current distribution, as would be expected for an HBT with emitter ballasting resistors     

1 W Ku-band AlGaAs/GaAs power HBT's with 72% peak power-addedefficiency

High power and high-efficiency multi-finger heterojunction bipolar transistors (HBT's) have been successfully realized at Ku-band by using an optimum emitter ballasting resistor and a plated heat sink (PHS) structure. Output power of 1 W with power-added efficiency (PAE) of 72% at 12 GHz has been achieved from a 10-finger HBT with the total emitter size of 300 μm². 72% PAE with the output power density of 5.0 W/mm is the best performance ever reported for solid-state power devices with output powers more than 1 W at Ku-band     

L波段150W宽带硅脉冲功率晶体管

设计了一种称之为多晶硅覆盖树技状结构的双极型微波功率晶体管。该器件采用掺砷多晶硅发射极，同时具备有覆盖和树枝状两种图形结构的优点。器件引入扩散电阻和分布式多晶硅电阻组合而成的发射极复合镇流电阻，实现对发射极电流二次镇流，器件表现出良好的微波性能和高的可靠性。经内匹配，在L波段脉冲输出大于100W（36V），脉宽150μs，工作比10％，增益大于7．5dB，效率大于45％，器件最大输出达150W（42V）。     

发射极镇流电阻对In_(0.49)Ga_(0 .51)P/GaAs HBT特性的影响

在发射极加一个镇流电阻可以解决在多个HBT并联时,常常出现电流坍塌的问题.研究了发射极镇流电阻对In0.49Ga0.51P/GaAs HBT直流及高频特性的影响,并对实验现象进行了理论分析.     

基区重掺杂对SiGe HBT热学性能的影响

相对于同质结晶体管,异质结双极晶体管(HBT)由于异质结的存在,电流增益不再主要由发射区和基区掺杂浓度比来决定,因此可以通过增加基区掺杂浓度来降低基区电阻,提高频率响应,降低噪声系数,但基区掺杂浓度对器件热特性影响的研究却很少。以多指SiGeHBT的热电反馈模型为基础,利用自洽迭代法分析了基区重掺杂对器件集电极电流密度和发射极指温度的影响。通过研究发现,随着基区浓度的增加,SiGe HBT将发生禁带宽度变窄,基区反向注入发射区的空穴电流增大;同时,基区少子俄歇复合增强,这些都将减小集电极电流密度,降低发射极指温度,从而抑制发射极指热电正反馈,提高器件的热稳定性。