三指发射极InGaP/GaAS HBT的研制

异质结双极型晶体管(HBT)是MMIC领域中最具有竞争力的三端器件之一.本文提出了一种三指发射极HBT的设计.通过与同一版上两指发射极HBT比较,证实了该设计的工艺宽容度高、可靠性和一致性好、成品率高,并且仍然具有两指发射极HBT良好的击穿、直流和高频特性.     

基于热电模型的多发射极功率HBTs非均匀镇流电阻设计

在考虑发射结电压随温度的变化和发射极加入镇流电阻的情况下,给出简化的三维热电模型,用以计算功率HBT芯片表面温度分布.分析表明,对于采用均匀发射极镇流电阻设计的功率HBT,芯片中心发射极条温度最高,严重限制了器件的功率处理能力.因此提出非均匀发射极镇流电阻设计方案,并以12指Si0.8Ge0.2HBT为例,详细地给出非均匀发射极镇流电阻设计流程.结果表明,在总发射极镇流电阻阻值(各指发射极镇流电阻并联值)不变的情况下,非均匀发射极镇流电阻设计与传统的均匀设计相比,芯片中心结温显著降低,芯片表面温度趋于一致.还发现当各指发射极镇流电阻阻值从芯片边缘到中心按指数形式分布时,功率HBT的芯片表面温度更容易趋于均匀,大大提高了HBT的功率处理能力,为功率HBT的设计提供了指导.     

合金温度对薄基区InGaP/GaAs残余电压和欧姆接触的影响

研究了薄基区HBT合金温度对残余电压Voffset和欧姆接触电阻Rcontact的影响,给出了薄基区HBT的最佳合金温度区域.用肖特基钳位理论解释了合金温度过高导致Voffset偏大的现象.从晶体管基本物理机制推导出Voffset与集电极、发射极面积比Ac/Ae的关系,并用此解释了U形发射极HBT具有较小Ac/Ae的原因,进一步证明了U型发射极结构的优越性.     

改善多指HBT热稳定性的非均匀指间距技术

建立了多发射极指功率SiGe HBT的热电反馈模型,研究了发射极指间距的变化对多指功率SiGe HBT表面温度分布的影响.在此基础上,提出了发射极指间距的非均匀化优化技术.在不同偏置下,对具有均匀间距和非均匀间距的多指HBT各指之间的温度分布进行模拟.结果表明,具有非均匀指间距结构的SiGe HBT峰值温度明显下降,各指之间的温度分布均匀性得到加强,这是传统均匀指间距技术无法比拟的,显示了非均匀指间距优化技术的优越性.     

高性能新结构InGaP/GaAs异质结双极型晶体管

报道了一种采用U形发射极新结构的高性能InGaP/GaAs HBT.采用自对准发射极、LEU等先进工艺技术实现了特征频率达到108GHz,最大振荡频率达到140GHz的频率特性.这种新结构的HBT的击穿电压达到25V,有利于在大功率领域应用.而残余电压只有105mV,拐点电压只有0.50V,使其更适用于低功耗应用.同时,还对比了由于不同结构产生的器件性能的差异.     

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。     

高性能六边形发射极InGaP/GaAs异质结双极型晶体管

六边形发射极的自对准InGaP/GaAs异质结具有优异的直流和微波性能.采用发射极面积为2μm×10μm的异质结双极型晶体管,VCE偏移电压小于150mV,膝点电压为0.5V(IC=16mA),BVCEO大于9V,BVCBO大于14V,特征频率高达92GHz,最高振荡频率达到105GHz.这些优异的性能预示着InGaP/GaAs HBT在超高速数字电路和微波功率放大领域具有广阔的应用前景.     

高性能新结构InGaP/GaAs异质结双极型晶体管

报道了一种采用 U形发射极新结构的高性能 In Ga P/ Ga As HBT.采用自对准发射极、L EU等先进工艺技术实现了特征频率达到 1 0 8GHz,最大振荡频率达到 1 4 0 GHz的频率特性 .这种新结构的 HBT的击穿电压达到 2 5 V,有利于在大功率领域应用 .而残余电压只有 1 0 5 m V,拐点电压只有 0 .5 0 V,使其更适用于低功耗应用 .同时 ,还对比了由于不同结构产生的器件性能的差异     

InGaP异质结双极晶体管ESD特性研究

研究了高速射频集成电路(RF IC)中InGaP异质结双极晶体管(HBT)器件的特性.测试了单指发射极和双指发射极两种结构器件的大信号DC I-V特性及抗人体模型(HBM)静电放电(ESD)能力.结果表明,双指发射极器件比单指器件能传导更高密度的电流,并能抵抗高能量的ESD;两种器件的击穿特性相似.这些结果可以用来指导RF IC ESD保护电路的设计.     

高性能六边形发射极InGaP/GaAs异质结双极型晶体管

六边形发射极的自对准In Ga P/ Ga As异质结具有优异的直流和微波性能.采用发射极面积为2μm×10μm的异质结双极型晶体管,VCE偏移电压小于15 0 m V,膝点电压为0 .5 V(IC=16 m A) ,BVCEO大于9V,BVCBO大于14 V,特征频率高达92 GHz,最高振荡频率达到10 5 GHz.这些优异的性能预示着In Ga P/ Ga As HBT在超高速数字电路和微波功率放大领域具有广阔的应用前景     

Self-aligned AlGaAs/GaAs HBT with InGaAs emitter cap layer

A new self-aligned AlGaAs/GaAs HBT with an InGaAs emitter cap layer is presented. This HBT has nonalloyed ohmic contacts to the emitter and base that are formed simultaneously and in a self-aligned manner. The low emitter contact resistance of 1.4×10-7 ?cm2 and the high transconductance per unit area of 3.3 mS/?m2 demonstrate the effectiveness of this structure.     

High-speed scaled-down self-aligned SEG SiGe HBTs

A scaled-down self-aligned selective-epitaxial-growth (SEG) SiGe HBT, structurally optimized for an emitter scaled down toward 100 nm, was developed. This SiGe HBT features a funnel-shaped emitter electrode and a narrow separation between the emitter and base electrodes. The first feature is effective for suppressing the increase of the emitter resistance, while the second one reduces the base resistance of the scaled-down emitter. The good current-voltage performance - a current gain of 500 for the SiGe HBT with an emitter area of 0.11 /spl times/ 0.34 /spl mu/m and V/sub BE/ standard deviation of less than 0.8 mV for emitter width down to about 0.13 /spl mu/m - demonstrates the applicability of this SiGe HBT with a narrow emitter. This SiGe HBT demonstrated high-speed operation: an emitter-coupled logic (ECL) gate delay of 4.8 ps and a maximum operating frequency of 81 GHz for a static frequency divider.     

SiGe HBT发射极台面湿法腐蚀技术研究

在SiGeHBT的制造工艺中,为了防止干法刻蚀发射极台面对外基区表面造成损伤,从而导致SiGeHBT小电流下较大漏电问题,对SiGeHBT发射极台面的湿法腐蚀技术进行了研究。通过改变超声功率、腐蚀液温度,从中获得了较为理想的腐蚀条件。     

Submicron, fully self-aligned HBT with an emitter geometry of 0.3μm

A new fully self-aligned heterojunction bipolar transistor (HBT) process has been developed to fabricate submicron emitter geometries for applications requiring ultra low-power consumption and very high-speed performance. In this novel process approach the emitter, base and collector ohmic contacts are all self-aligned to the emitter mesa. Furthermore, the three ohmic contacts, i.e., emitter, base, and collector are defined and deposited in a single metalization step thereby simplifying the fabrication process. Using this new process we have fabricated HBT emitter geometries as small as 0.3 μm² with RF performance of over 130 GHz. To our knowledge, this is the smallest HBT ever reported     

采用新的T型发射极技术的自对准InP/GaInAs单异质结双极晶体管的性能

研究了一种采用新的T型发射极技术的自对准InP/GaInAs单异质结双极晶体管.采用了U型发射极图形结构、选择性湿法腐蚀、LEU以及空气桥等技术,成功制作了U型发射极尺寸为2μm×12μm的器件.该器件的共射直流增益达到170,残余电压约为0.2V,膝点电压仅为0.5V,而击穿电压超过了2V.器件的截止频率达到85GHz,最大振荡频率为72GHz,这些特性使此类器件更适合于低压、低功耗及高频方面的应用.     

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。     

自对准AlGaAs/GaAs微波异质结双极晶体管(HBT)

本文提出了一种制作HBT采用的垂直台面结构自对准工艺.利用该工艺及对A1GaAs/GaAs具有高选择比的化学湿法腐蚀剂,已研制成微波HBT.发射区台面与基极电极间隙为0.1μm,最大直流电流增益为40,截止频率f_T为10GHz.     

Design study of AlGaAs/GaAs HBTs

The frequency performance of AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistors (HBTs) having different layouts, doping profiles, and layer thicknesses was assessed using the BIPOLE computer program. The optimized design of HBTs was studied, and the high current performances of HBTs and polysilicon emitter transistors were compared. It is shown that no current crowding effect occurs at current densities less than 1×10⁵ A/cm² for the HBT with emitter stripe width S_E<3 μm, and the HBT current-handling capability determined by the peak current-gain cutoff frequency is more than twice as large as that of the polysilicon emitter transistor. An optimized maximum oscillation frequency formula has been obtained for a typical process n-p-n AlGaAs/GaAs HBT having base doping of 1×10 ¹⁹ cm^-3     

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.     

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