一种低噪声SiGe微波单片放大电路

介绍了一种利用SiGe技术制作的低噪声SiGe微波单片放大电路(MMIC)。该电路以达林顿结构的形式级联,由两个异质结双极型晶体管(HBT)和4个电阻组成;HBT采用准自对准结构,其SiGe基区为非选择性外延。在1 GHz频率下,电路噪声为1.59 dB,功率增益为14.3 dB,输入驻波比为1.6,输出驻波比为2.0。     

Monolithic SiGe HBT Feedforward Variable Gain Amplifiers for 5 GHz Applications

Monolithic SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT) variable gain amplifiers (VGAs) with a feedforward configuration have been newly developed for 5 GHz applications. Two types of the feedforward VGAs have been made: one using a coupled‐emitter resistor and the other using an HBT‐based current source. At 5.2 GHz, both of the VGAs achieve a dynamic gain‐control range of 23 dB with a control‐voltage range from 0.4 to 2.6 V. The gain‐tuning sensitivity is 90 mV/dB. At V_CTRL= 2.4 V, the 1 dB compression output power, P_1‐dB, and dc bias current are 0 dBm and 59 mA in a VGA with an emitter resistor and ‐1.8 dBm and 71mA in a VGA with a constant current source, respectively.     

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.     

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.     

一种基于SiGe工艺的多功能下变频芯片的设计与实现

随着射频收发组件小型化的要求越来越高,射频单片集成电路向小型化和多功能化方向发展。基于TSMC 0.35 mm SiGe 工艺成功研制了一款多功能下变频芯片。片上集成了正交(I/ Q)混频器、有源巴伦、多相滤波器、输出缓冲器和LDO。通过对整个电路合理的版图设计,实现了芯片的小型化,芯片裸片尺寸仅为2.2 mm′1.5 mm。测试结果表明,多功能下变频芯片射频和本振频率范围为900 ~1300 MHz,中频频率范围100 ~500 MHz,具有良好的正交宽中频输出特性,匹配良好;变频增益大于-1 dB,1 dB 压缩输入功率可达到8 dBm,线性度良好;本振输入功率0 dBm,整个电路功耗为0.45 W。     

一种高电流增益的SiGe HBT的研制

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT。经测量,在室温下电流增益β大于1500,最大达到2800,其Vceo为5V,厄利（Early）电压VA大于10V,βVh乘积达到15000以上。这种器件对多晶硅发射极砷杂质浓度分布十分敏感。     

异质结位置对缓变集电结SiGe HBT性能的影响

研究了npn型SiGe HBT集电结附近的异质结位置对器件性能的影响.采用Taurus-Medici 2D器件模拟软件,在渐变集电结SiGe HBT的杂质分布不变的情况下,模拟了各种异质结位置时的器件直流增益特性和频率特性.同时比较了处于不同集电结偏压下的直流增益和截止频率.分析发现即使没有出现导带势垒,器件的直流和高频特性仍受SiGe层中性基区边界位置的影响.模拟结果对SiGe HBT的设计和分析都具有实际意义.     

新一代超高速SiGe BiCMOS工艺研究进展

综述了近年来国际上SiGe BiCMOS工艺的最新研究成果和工艺量产情况,具体展现和讨论了不同机构所研发的器件结构、工艺流程及其性能,并且展望了器件及工艺进一步优化的方向。虽然目前传统的双多晶自对准选择性外延基区结构实现了最佳的量产性能,但受限于内外基区连接电阻和选择性外延基区薄膜的不均匀性,其器件性能很难再有进一步提高。非选择性外延基区结构在实验室获得了极高的性能,但其自对准特性较低,这妨碍了其工业量产和更大规模集成。维持HBT器件与更小尺寸基线CMOS的工艺兼容性变得越来越困难。对高性能、工业量产和低成本进行综合,仍然是一项具有较大挑战性的任务。     

一种具有高电流增益的平面集成SiGe HBT

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT。经测量,在室温下电流增益β大于1 500,最大达到2 800,其Vceo为5 V,厄利(Early)电压VA大于10 V,βVA乘积达到15 000以上。这种器件对多晶硅发射极砷杂质浓度分布十分敏感。     

BVCBO为23V且fT为7GHz 30叉指微波功率SiGe HBT

在125mm标准CMOS工艺线上,对标准CMOS工艺经过一些必要的改动后,研制出了多叉指功率SiGe HBT.该器件的BVCBO为23V.在较大IC范围内,电流增益均非常稳定.在直流工作点IC=40mA ,VCE=8V测得fT为7GHz,表现出较大的电流处理能力.在B类连续波条件下,工作频率为3GHz时,测得输出功率为31dBm,Gp为10dB,且PAE为33.3%.测试结果表明,单片成品率达到了85%,意味着该研究结果已达到产业化水平.     

A 2.4-GHz SiGe HBT power amplifier with bias current controlling circuit

A 2.4-GHz SiGe HBT power amplifier (PA) with a novel bias current controlling circuit has been realized in IBM 0.35-μm SiGe BiCMOS technology, BiCMOS5PAe. The bias circuit switches the quiescent current to make the PA operate in a high or low power mode. Under a single supply voltage of 3.5 V, the two-stage mode-switchable power amplifier provides a PAE improvement up to 56.7% and 19.2% at an output power of 0 and 20 dBm, respectively, with a reduced quiescent current in the low power mode as compared to only operating the PA in the high power mode. The die size is only 1.32 × 1.37 mm2.     

一种偏置电流可控的2.4GHz SiGe HBT功率放大器设计

A 2.4-GHz SiGe HBT power amplifier （PA） with a novel bias current controlling circuit has been realized in IBM 0.35-μm SiGe BiCMOS technology, BiCMOS5PAe. The bias circuit switches the quiescent current to make the PA operate in a high or low power mode. Under a single supply voltage of ＋3.5 V, the two-stage mode-switchable power amplifier provides a PAE improvement up to 56.7% and 19.2% at an output power of 0 and 20 dBm, respec- tively, with a reduced quiescent current in the low power mode as compared to only operating the PA in the high power mode. The die size is only 1.32×1.37mm^2.     

基于SiGe HBT工艺的GNSS接收机混频器设计

针对目前国内RFIC发展比较滞后的现状,设计了3款应用于GNSS接收机的基于0．5μm SiGe HBT工艺的混频器（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）,并采用针对混频器的优良指数FOM（figure—of-merit）对这3个混频器进行结构和综合性能比较。3款混频器的供电电压为3-3V,本振LO输入功率为-10dBm,其消耗总电流、转换增益、噪声系数、1dB增益压缩点依次为：Ⅰ）8．7mA,15dB,4．1dB,-17dBm;Ⅱ）8．4mA,10dB,4．6dB,-10dBm;Ⅲ）5．4mA,11dB,4．9dB,-10dBm。而3款混频器的FOM分别为-57．8、-56．6、-54．3,表明混频器Ⅲ的综合性能最佳,混频器Ⅱ次之,最后为混频器Ⅰ。     

BV_(CBO)为23V且f_T为7GHz30叉指微波功率SiGe HBT

在12 5 m m标准CMOS工艺线上,对标准CMOS工艺经过一些必要的改动后,研制出了多叉指功率Si GeHBT.该器件的BVCBO为2 3V .在较大IC范围内,电流增益均非常稳定.在直流工作点IC=4 0 m A ,VCE=8V测得f T为7GHz,表现出较大的电流处理能力.在B类连续波条件下,工作频率为3GHz时,测得输出功率为31d Bm,Gp 为10 d B,且PAE为33.3% .测试结果表明,单片成品率达到了85 % ,意味着该研究结果已达到产业化水平.     

SiGe HBT超自对准结构模拟研究

侧墙厚度及悬梁长度是SiGe HBT超自对准器件工艺中的重要结构参数,对器件的寄生效应和结面积有一定的影响,因而也影响器件的电流放大系数β和特征频率ft.在目前的文献中,尚未见到有关SiGe HBT超自对准结构模拟的报道.文章在研究各种超自对准技术的基础上,给出了SiGe HBT超自对准器件的优化结构.利用二维器件模拟软件MEDICI,对该结构中的侧墙及悬梁进行了模拟研究.结果表明,侧墙厚度对器件的频率特性影响较大,而对直流放大倍数β影响较小;悬梁长度在仿真的参数范围内对器件的直流放大特性和特征频率都影响不大.     

非外延集电区的超高压锗硅异质结双极晶体管

介绍了在0.18 μm逻辑工艺平台上全新设计的超高压锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT),该器件改变了外延的一维纵向集电区,而采用了通过离子注入掺杂的“L形”二维集电区结构,集电区包括本征基区下方的纵向集电区和场氧底部横向集电区.该器件可在同一工艺中通过版图中横向集电区长度的变化实现不同的击穿电压,因此可制作超高压...     

异质结位置对缓变集电结SiGe HBT性能的影响

研究了npn型SiGe HBT集电结附近的异质结位置对器件性能的影响.采用Taurus-Medici 2D器件模拟软件,在渐变集电结SiGe HBT的杂质分布不变的情况下,模拟了各种异质结位置时的器件直流增益特性和频率特性.同时比较了处于不同集电结偏压下的直流增益和截止频率.分析发现即使没有出现导带势垒,器件的直流和高频特性仍受SiGe层中性基区边界位置的影响.模拟结果对SiGe HBT的设计和分析都具有实际意义.     

基于有限元法对发射极指分段结构的多指SiGe HBT的研究

针对传统多指SiGe HBT发射极指中心区域和器件中心区域温度较高导致热不稳定问题,提出了新型发射极指分段结构来抑制功率SiGe HBT中心区域的自热效应,提高器件温度分布均匀性.利用有限元软件ANSYS对器件进行建模和三维热模拟,研究器件温度分布的改善情况.结果表明,与传统不分段结构的器件相比,新型分段结构的多指SiGe HBT的指上的温度分布更加均匀、不同指上的温差和集电结结温明显降低,自热效应得到有效抑制,器件的热稳定性得到增强.     

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。     

pnp型SiGe HBT特性与Ge组分分布的相关性

在进行pnp型SiGe HBT的设计时,通过改变基区Ge组分改变能带结构,从而获得较高的电流增益和截止频率。本文就基区中Ge组分分布的三种形式:三角形、梯形、矩形进行计算机模拟并对结果进行讨论,发现其他条件相同时,梯形分布的pnp SiGe HBT的放大系数最大,而且梯形和三角形随Ge组分的增大而增大,但是矩形分布在Ge组分增大到一定数值后开始减小,而特征频率情况类似。