一种用于静电保护的快速开启SCR器件

提出了一种用于提高静电泄放(ESD)保护器件开启速度的SCR器件(VSCR)。VSCR采用了新型的横向基区变掺杂结构(VLBD),其开启速度主要由寄生p-n-p和n-p-n晶体管的基区渡越时间决定,使用VLBD结构能够减小寄生双极型晶体管的基区渡越时间,从而提高SCR器件的开启速度。实验结果证明,在不增加掩膜版数量和芯片面积的前提下,相比于传统均匀基区掺杂的MLSCR器件,采用VLBD结构的VSCR器件的开启速度能够提高12%。     

低温硅双极晶体管基区优化设计

常规双极晶体管在７７Ｋ下电流增益和频率性能都严重退化。本文首先分析了低温双极晶体管基区Ｇｕｍｍｅｌ数，基区方块电阻，渡越时间和穿通电压等参数与温度及基区掺杂的关系，然后讨论了低温双极器件基区的优化设计问题。     

侧面区域对晶体管高频性能的影响

目前,晶体管工艺正在向制作薄基区方向发展,其目的是通过减小载流子在基区中的渡越时间来改善晶体管的高频性能。事实上,所得到的改进通常要比预料的低。通过考虑与有源基区正面区域的电流集边效应有关的基区侧面区域的性质,提出了这种现象的理论解释。首先,本文研究了基区侧面区域中的载流子分布情况,并且推导了该区域中的特性参数(渡越时间、输入阻抗)。一方面考虑到侧面区域的这些参数,而另一方面考虑到正面基区的性质(渡越时间,输入阻抗和基区扩展电阻),然后计算了整个晶体管的渡越频率f_(to)发现 f_t 明显下降。这些结果可以用来精确地研究几何结构和掺杂分布对晶体管高频性能的影响。最后,给出两个数字例子来说明文中所得出的结论。     

晶体管延迟注入渡越时间器件的原理与分析

本文分析了晶体管延迟注入渡越时间器件的工作原理。除在收集结与基区之间插入了一个v型或π型渡越区外,器件的结构与通常晶体管的很相似,但它是作为两端器件运用的。本文用小信号理论计算了其负阻和噪声性能,并进行了大信号性能的近似分析。结果表明:在X波段,该器件能以相当高的效率给出瓦级输出功率,其噪声量度却比一般崩越器件小,约为20dB左右。     

GaAs器件中载流子非稳态输运的蒙特卡罗模拟

本文用多粒子蒙特卡罗方法对GaAs器件中的载流子非稳态输运过程进行了模拟,解释了载流子速度过冲效应对亚微米器件性能的影响。给出了一种由P集电区、P~+缓变基区和AlGaAs/GaAs异质发射结组成的N~+P~+PN新结构,预计将对缩短基区-集电区渡越时间有明显的作用。     

集电极电流密度和基区渡越时间的解析模型

以小注入条件下的注入少子分布为初始值，本文依据送代法首次得到了适用于任意注入条件，基区从指数掺杂分布到均匀掺杂分布的集电极电流密度和基区渡越时间的解析表达式．三次选代的解析结果与数值迭代结果比较表明：在注入发射结电压ＶＢＥ≤１．０Ｖ的情况下，三次迭代形成的集电极电流密度和基区渡越时间的解析表达式有效．     

决定晶体管小电流β值的发射结表面隧道效应

对于平面型硅双极晶体管,在发射区和基区表面杂质浓度较高和发射结表面界面态密度较大时,电流增益的减少以及其随温度下降而减小的物理原因是载流子经由发射结表面禁带中局域态的隧道效应。同时指出了提高硅双极扩散平面晶体管的小电流时的电流增益和使其随温度变化缓慢的途径。     

Si-Ge异质结基区混合模式晶体管的提出和模拟

在常规混合模式晶体管的基础上提出一种新结构的器件—— Si- Ge异质结基区混合模式晶体管。由于基区采用禁带宽度较窄的 Si- Ge合金材料 ,引起空穴向发射区反注入势垒的提高 ,使 IB空穴电流减小 ,从而提高了注入效率 ;迁移率增高 ,从而提高特征频率。因而这种器件具有 β高、基区电阻低、基区渡越时间短等优点。通过器件模拟证实了该器件具有输出电流大、低温放大倍数极高、常温放大倍数较高、特征频率高等优点 ,是下一代 IC的发展方向     

全离子注入双极晶体管

本文讨论了用砷发射极和硼基极的全离子注入双极晶体管的制造技术。该技术能获得极为均匀的电参数分布,即在一个片子上的h_(FE)=113,而其标准偏差为1.3。此外,它还能获得宽范围的掺杂分布,因而可得到宽范围的器件性能。用非常简单的设计程序已经制出h_(FE)从20到大于5000,f_T从1.5到8.1千兆赫的晶体管。注入砷以获得优良的发射极,其特征如下: 1) 砷可被高浓度注入,其深边的尾垂很小,这对典型的晶体管基区之影响可忽略。 2) 由于它的扩散系数对浓度的依赖关系,使它在扩散之后形成一个非常陡峭的分布。 3) 当扩散离开注入区一短距离(～1000埃)时,可把高寿命的材料引进发射极之中,从而可制成高增益低漏电流的晶体管。当砷发射极与双峰硼注入基极相结合时,器件有源基区和无源基区的性质可实现精确的独立控制。这种独立控制对全注入双极晶体管器件参数有很大的选择余地。     

晶体管发射结正向电容的测量及分析

晶体管发射结电容对晶体管的频率特性有很重要的影响 ,正确测量发射结正向偏压电容仍是很重要的课题。文中提出用交流测量和直流测量结合来测量晶体管发射结的正向偏压电容 ,分析了晶体管发射结正向电容随偏压的变化。文中还对大圆片测试图形中的晶体管进行了测试 ,估算了晶体管的正向渡越时间的范围 ,并得到晶体管发射结中等正向偏压以下的势垒电容。     

低噪声离子注入基区微波晶体管

研制了采用离子注入的改进的小信号双极微波晶体管。这种微波晶体管结构包含氧化隔离、砷掺杂发射极和离子注入基区。在8千兆赫下噪声系数达到了3.9分贝。研究了器件参数随注入剂量之变化,并用简化的模型说明其结果。评价了注入发射极和扩散发射极,发现它们给出类似的结果。     

异质结双极型晶体管的能带设计

化合物半导体的液相外延技术,特别是近年来分子束外延(MBE)和金属有机化合物化学气相渡积(MOCVD)技术的进展,为半导体新器件的发展提供了良好的工艺基础.本文分析和讨论了在上述工艺基础上双极型晶体管的能带设计.其中包括宽发射极、宽收集极和能带宽度的设计.讨论了异质发射结附近能带尖峰和基区中速度过冲之间的联系与设计要点.提出了Auger晶体管的概念以及在工艺上如何实现的具体结构.文章最后以微波低噪声双极型晶体营为例,给出了一个具体的能带设计图.     

双收集区InCaAs/InP双极型晶体管

本文提出和试制了一种新型的InGaAs/InP双极型晶体管.这种晶体管的基区由三元系材料InGaAs组成以减小基区渡越时间,收集区由InP组成以缩短电子在收集区耗尽层中的渡越时间.为了克服电子在P-InGaAs/N-InP突变结上的反射问题我们在p-InGaAs和N-InP层之间加入一层很薄(～0.1μm)的n-InGaAs层.文中给出了制管工艺.用能带结构图解释了晶体管的不同伏安特性.分析了这种晶体管微波特性和开关特性的潜在优点.     

具有缓变带隙基区的双极晶体管

本文综合报导了第一只缓变基区双极晶体管。这个用MBE技术生长而成的器件有一个宽带隙Al_(0.35)Ga_(0.65)As发射区(n=2×10~(16)/cm~3)和一个厚度为0.4μm,其组分从Al_(0.2)Ga_(0.8)As线性变化到GaAs的p~+(=2×10~(18)/cm~3)基区。观察了该器件集电极特性,直流电流增益为35,曲线平坦,接近理想。缓变带隙基区的引入,由于电子感应的准电场作用,使基区渡越时间变得非常小,这就容许我们选择一个很好的方案来减小基区电阻。     

4千兆赫下噪声3.6分贝的硅双极晶体管

随着器件工艺的发展,小信号硅微波晶体管性能有了很大改进,其中比较主要的器件工艺是: 1.1 微米发射极条宽; 2.砷扩散发射极; 3.与浅结结构相容的欧姆接触。由于这些工艺研究的应用,已制作成在4千兆下噪声系数3.6分贝的硅晶体管。     

砷掺杂的双极晶体管

据报道,美帝国际商业机器公司在制造金掺杂双极晶体管时,由于采用了砷代替过去使用的磷作为扩散杂质,使该器件的截止频率和成品率都有所提高。过去,使用磷作为扩散杂质是为了缩短少数载流子寿命,使双极晶体管的速度得到提高。但是,在制造工艺中,发射极和基极的厚度的控制是非常困难的。     

晶体管非线性失真分析

本文从器件物理和结构上提出双极型晶体管非线性失真模型。模型包含8个参量:(1)有效基区展宽效应;(2)发射极电流集边效应;(3)基区电导调制效应;(4)发射结电阻的非线性效应;(5)发射结电容的非线性效应;(6)集电结电容的非线性效应;(7)寄生电容的非线性效应;(8)电流放大系数和雪崩倍增效应与电压的非线性关系。利用Taylor级数展开分析各模型参数,并编制了计算程序,定量计算了互调失真与工作频率、发射极条宽、基区宽度、发射极线电流密度,基区掺杂浓度等重要参数的关系。计算结果与实验结果基本吻合。     

SiGe HBTs高频特性模拟分析

本文详细分析了下述问题：（１）在基区厚度减薄到几十纳米后,发射区时间常数、集电区时间常数对ＳｉＧｅＨＢＴｓ的高频特性的影响;（２）低掺杂浓度发射区层对发射区渡越时间的影响;（３）在发射结耗尽层中,除了固定电荷因素引起的电容外,发射结正常工作加正向偏压时,由于自由载流子注入引起的ＥＢ结电容．由以上物理分析可以得出器件的有关参数,并由器件的等效电路,对器件的高频特性进行分析和模拟,对影响器件高频特性的参数进行优化．     

多晶硅发射极晶体管的低温频率特性研究

本文考虑低温下半导体中载流子冻析效应和浅能级杂质的陷阱效应等因素,分析了多晶硅发射极晶体管的低温频率特性。研究表明,受载流子冻析效应的影响,基区电阻在低温下随温度下降接近于指数上升,使晶体管的频率性能变环;而由于浅能级杂质的陷阱效应,低温下基区和发射区渡越时间变长,截止频率下降。这些因素在低温器件设计中应予重视。     

73GHz磷掺杂多晶硅发射极自对准SiGe基区双极晶体管

报道了一种用来制作自对准SiGe基区异质结双极晶体管降低热处理周期的磷发射极工艺。短的热处理周期导致极窄的基区宽度,并维持轻掺杂的隔离层不消失,这种隔离层是为了提高击穿特性而制作在发射极-基极和基极-集电极内的。已获得了35nm基区宽度的晶体管,其发射极-基极反向漏电小,峰值截止频率为73GHz,本征基区薄层电阻为16kΩ/□。用这些器件获得的最小NTL和ECL门延时分别为28和34ps。