高截止频率异质结双极晶体管的研制

本文介绍了研制异质结双极晶体管(HBT)的工艺过程。使用MOCVD生长的GaAlAs/GaAs多层结构外延材料,采用离子注入隔离和湿法腐蚀技术,实现基极与发射极台面自对准工艺,研制出截止频率为22GHz的HBT。     

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.     

微波、毫米波收发用的异质结双极晶体管

<正> 据日刊《电视学会志》1988年第7期报道,日本电气公司制成采用新结构的AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管(HBT)的15GHz振荡器。用于卫星通信的收发系统,雷达装置等的微波、毫米波电路中带有振荡器的集成化很困难。在使用GaAs FET的时候,影响频率稳定度的相位噪声特性变坏,为使频率稳定,必须外接介质谐振器。该公司采用新结构的异质结晶体管解决了这个问题,为微波、毫米波电路全单片集成电路化奠定了基础。 新异质结双极晶体管用一块掩膜形成1μm以下微细结构的发射极、基极、收集极,并采用全对准技术。     

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.     

HBT的制作工艺

<正> 1 前言异质结双极晶体管(HBT)早已是人们所期望的超高速、超高频器件。最近已经试制出电流增益截止频率F_T和最高振荡频率F_M分别超过100GHz的AlGaAs-GaAs系HBT。由于能够把HBT的基极电阻、基区渡越时间及发射极-基极结电容做得很小,所以从本质上讲;HBT具有充当高速器件的有利的一面,但为了更有效地利用好     

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.     

f_T为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率(f_T)的Si异质结双极晶体管(HBT)的制作。器件的f_T值达75GHz,集电极-基极偏压1V,本征基区层电阻(R_(bi))17kΩ/□,发射极宽0.9μm。该器件用SiGe作基底材料,采用多发射极双极工艺制作,其75GHz的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍。45nm基区中的Ge是缓变的,这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场,因而本征渡越时间仅为1.9ps。     

技术动态

<正> 日本电气试制了截止频率f_T为45GHz的Al_(0.25)Ga_(0.75)As/GaAs HBT(异质结双极晶体管)。该HBT的两条发射极(尺寸3×3μm~2)夹住中间的一条基极。这种结构与过去的把发射极放在中间,两边配上基极的HBT相比,集电极-基极电容C_(BC)大约只有原来的1/2,因此提高了f_T。该HBT的电流放大系数h_(FE)=20,跨导g_m=5000mS/mm。在V_(CE)=2.6V,I_C=27.3mA时,获得f_T为45GHz。最大振荡频率f_(max)是18.5GHz(V_(CE)=4V,I_C=18mA)。王令译自“日经电子学”(日),No.409,p.56,1986     

高频工作的扩散外延GaAlAs—GaAs异质结双极晶体管

采用发射区掺杂很低的液相外延作出了GaAlAs-GaAs异质结双极晶体管(HBT)。研究了一种扩散外延结构。I_c=10mA时,测出的转移频率接近5GHz,尽管发射极基极的面积较大(SEB～4×10~(-5)cm~2),在小电流时也获得高的转移频率(I_C=1mA时,f_T=1.3GHz)。这些数据是目前有关HBT报导中最好的,而且很有希望用于低功率高速逻辑。     

频率为26GHz的大功率器件

据《学会志》1996年第1期报道，日本NEC公司已制成作卫星通信用固态放大器的AIGaAs异质结双极晶体管（HBT）。在26GHz下实现了每个单元650mw，为以前FET4倍以上功率。其关键技术是：（1）由于采用斜面状的InGaAs基区，缩短了电子的渡越时间。外基区层采用高浓度GaAs层，降低基区电阻；由于采用三维热模拟，可得到最佳的指状发射极密度；（2）把衬底穿通孔靠近大的指状发射极，可降低接地阻抗。目前的HBT单元的发射极采用12条指状结构，再制成排列几个单元的多个模块结构，以实现卫星通信所需要的几十瓦的大功率。频率为26GHz的大…     

中功率GaAs双极晶体管

用GaAs做双极晶体管时,它的某些材料参数优于硅和锗,另一个优点是可利用GaAlAs/GaAs异质结晶体管的宽禁带发射极原理。目前已制出这样的双极晶体管并进行了测试。最大振荡频率f_(MAG)=2.2GHz,截止频率f_T=2.7GHz,这表明了管子的高频适用能力。而发射极-集电极击穿电压V_(CBO)≥～100V;最大集电极电流I_(Cmax)～300mA,为大功率应用的标志,晶体管的工作温度范围为—269℃～+350℃。双异质结NpN晶体管消除了共发射极结构的Npn宽禁带发射极Ga_(0.7)Al_(0.3)As/GaAs晶体管0.2V的导通电压。此种NpN晶体管能双向工作并有类似的电流增益,这是由宽禁带发射极原理和发射极-基极、集电极-基极异质结的对称性所致。与Npn GaAs晶体管比较,NpN GaAs晶体管的存贮时间t_s约等于Npn晶体管的一半。     

低相位噪声HBT单片压控振荡器的设计

与传统的硅双极晶体管(Si BJT)相比,异质结双极晶体管(HBT)具有特征频率高、1/f噪声小的优点,可以用在微波频段内的单片集成电路设计中。采用异质结双极晶体管(HBT)设计一种低相位噪声HBT单片VCO电路,芯片电路测试结果:电压控制频率范围fo=8.0~9.5 GHz;输出功率Pout=7~9.5 dBm;在偏离振荡中心频率foffset为100 kHz时相位噪声Pn=-106 dBc/Hz。     

一种响应速率可达40GHz的新结构半导体激光器

松下电气产业中央研究所把原来的二极管激光器结构改成异质结双极性晶体管(HBT)结构,研制了由晶体管的二个独立基极电极构成的半导体激光器。这种半导体激光器不受载流予积累效应的影响,由于能瞬时停止发光,因而可实现高速化工作,而且通过控制两个基极电极可使激光器左右单侧出光或两侧同时出光,这是一种结构全新而又具有重要应用价值的器件。图1是这种器件的结构图。     

南京大学和加州大学开发出用于高线性RF功放的新复合晶体管

要求达到高线性的放大器电路常采用预失真法。而中国南京大学声学院现代声学国家重点实验室和美国加尼福尼亚大学的研究人员开发出一种预失真发生在器件级的新复合晶体管器件。这种新晶体管拓朴结构基于采用一个标准的异质结双极晶体管器件和另外一个倒装型异质结双极晶体管,其集电极电阻用作预失真电路。这个集电极电阻连接到标准多指功率晶体管基极上。随着输入RF功率提高,上述功率晶体管基极到发射极的输入电压将减小,因而给功率晶体管的电流也就更大,补偿了输入电压减小。因此,采用这种预失真技术,因较低跨导引起的振幅失真在较高的RF…     

面向100 GHz+数模混合电路的0.5 μm InP DHBT工艺（英文）

报道了一种高性能的3英寸磷化铟双异质结双极型晶体管工艺.发射极尺寸为0.5μm×5μm的磷化铟双异质结双极型晶体管,电流增益截止频率以及最高振荡频率分别达到350 GHz以及532 GHz,击穿电压4.8 V.基于该工艺研制了114 GHz静态分频器以及170 GHz动态分频器两款工艺验证电路,这两款电路的工作频率均处于国内领先水平.     

国外异质结双极晶体管设计概况

本文介绍了以宽禁带发射极晶体管为重点的六种异质结双极晶体管(HBT)的一般设计原则。为说明这一原则还给出了一个高速开关HBT的设计实例。     

发射极-基极-发射极结构PNP型AlGaAs/GaAs HBT电流增益的理论分析

建立了PNP型异质结双极晶体管基区少数载流子浓度的解析模型。理论分析了发射极－基极－发射极布局的PNP型HBT的电流增益。讨论了不同基极电流成分,如外基区表面复合电流,基极接触处的界面复合电流,基区体内复合电流,以及刻蚀台面处的台面复合电流对电流增益的影响。     

fT为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率（fT)的Si异质结双极晶体管（HBT）的制作，器件的fT值达75GHz，集电极－基极偏压1V，本征基区层电阻（Rbi)17kΩ/□，发射极宽0．9um，该器件用SiGe作基底材料，采用多发射极双极工艺制作，其75GHZ的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍，45nm基区中的Ge是缓变的，这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场，因而本征渡越时间仅为1．9ps。     

发射极-基极-发射极结构PNP型AlGaAs/GaAs HBT电流增益的理论分析

建立了PNP型异质结双极晶体管基区少数载流子浓度的解析模型.理论分析了发射极-基极-发射极布局的PNP型HBT的电流增益.讨论了不同基极电流成分,如外基区表面复合电流,基极接触处的界面复合电流,基区体内复合电流,以及刻蚀台面处的台面复合电流对电流增益的影响.