新结构微波功率SiGe HBT的数值分析

提出一种新结构的微波功率SiGe异质结双极晶体管(SiGe HBT)，该结构通过在传统SiGe HBT的外基区下的集电区中挖槽并填充SiO2的方法来改善器件的高频性能．将相同尺寸的新结构和传统结构的器件仿真结果进行比较，发现新结构器件的基区-集电区电容减少了55％，因而使器件的最大有效增益提高了大约2dB，其工作在低压(Vce=4．5V)和高压(Vce=28V)情况下的最高振荡频率分别提高了24％和10％．     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性,发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT).在提高器件或电路热稳定性时,SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性,而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应,从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性，发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT). 在提高器件或电路热稳定性时，SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性，而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应，从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性,发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT).在提高器件或电路热稳定性时,SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性,而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应,从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

微波功率SiGe HBT研究进展

Si的热导率比大部分化合物半导体(如GaAs)的热导率高,SiGe HBT在一个较宽的温度范围内稳定,SiGe HBT的发射结电压VBE的温度系数dVBE/dT比Si的小,双异质结SiGe HBT本身具有热-电耦合自调能力,所加镇流电阻可以较小,所有这些使SiGe HBT比GaAs HBT和SiBJT在功率处理能力上占一定优势。文章对微波功率SiGe HBT一些重要方面的国内外研究进展进行评述,希望对从事微波功率SiGe HBT的研究者有所帮助。     

微波低噪声SiGe HBT的研制

利用3μm工艺条件制得SiGeHBT(HeterojunctionBipolarTransistor),器件的特征频率达到8GHz.600MHz工作频率下的最小噪声系数为1.04dB,相关功率增益为12.6dB,1GHz工作频率下的最小噪声系数为1.9dB,相关功率增益为9dB,器件在微波无线通信领域具有很大的应用前景     

基于SOI结构的SiGe HBT频率特性研究

基于SOI技术原理,模拟仿真了SOI结构SiGe HBT的频率特性,并与相同条件下体SiGe HBT频率特性进行了比较分析。仿真结果显示,SOI结构中埋氧层BOX的引入,可使SOI结构SiGe HBT集电极-基极电容Ccb和衬底-基极电容Csb最大降幅分别达94.7%和94.6%,且最高振荡频率fmax增加2.7倍。研究结果表明,SOI结构大幅度改善了SiGe HBT的频率性能,适用于高速、高功率集成电路技术。     

微波低噪声SiGe HBT的研制

利用3μm工艺条件制得SiGe HBT(Heterojunction Bipolar Transistor),器件的特征频率达到8GHz.600MHz工作频率下的最小噪声系数为1.04dB,相关功率增益为12.6dB,1GHz工作频率下的最小噪声系数为1.9dB,相关功率增益为9dB,器件在微波无线通信领域具有很大的应用前景.     

应用于WLAN的SiGe HBT高频功率特性的优化

高频大功率HBT作为无线和射频通信PA中的重要器件,其设计和制作也越来越受到关注.高频大功率SiGe HBT的设计目的是在一定的工作频率下维持一个高的击穿电压和大的电流密度以实现大的输出功率.器件的设计参数需要进行折中优化.文中模拟计算了两个单元叉指结构的SiGe HBT的高频特性和在5GHz工作频率下的功率特性与发射区掺杂浓度、厚度、基区Ge组分大小以及收集区的掺杂特性等参数之间的关系,并对模拟结果进行了分析和探讨.给出了一些具有指导意义的结论,为高频大功率HBT的设计提供了很好的参考.     

应用于WLAN的SiGe HBT高频功率特性的优化

高频大功率HBT作为无线和射频通信PA中的重要器件,其设计和制作也越来越受到关注.高频大功率SiGe HBT的设计目的是在一定的工作频率下维持一个高的击穿电压和大的电流密度以实现大的输出功率.器件的设计参数需要进行折中优化.文中模拟计算了两个单元叉指结构的SiGe HBT的高频特性和在5GHz工作频率下的功率特性与发射区掺杂浓度、厚度、基区Ge组分大小以及收集区的掺杂特性等参数之间的关系,并对模拟结果进行了分析和探讨.给出了一些具有指导意义的结论,为高频大功率HBT的设计提供了很好的参考.     

一种新型双多晶自对准结构的高压功率SiGe HBT

为了改善高压功率SiGe HBT的综合性能,应用图形外延SiGe工艺,研制出了一种新型的双多晶自对准SiGe HBT器件.相对于双台面结构的SiGe HBT而言,该结构的SiGe HBT在发射极总周长不变的情况下,其发射结面积减少超过50%,集电结面积减少近70%,BVCBO也提高了近28%.经测试,器件的结漏电和直流增益等参数均符合设计要求.     

多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT

研制成功了可商业化的75mm单片超高真空化学气相淀积锗硅外延设备SGE50 0 ,并生长了器件级SiGeHBT材料.研制了具有优良小电流特性的多晶发射极双台面微波功率SiGeHBT器件,其性能为:β=60 @VCE/IC=9V/ 30 0 μA ,β=1 0 0 @5V/ 50mA ,BVCBO=2 2V ,ft/ fmax=5 4GHz/ 7 7GHz @1 0指,3V/ 1 0mA .多晶发射极可进一步提供直流和射频性能的折衷,该工艺总共只有6步光刻,与CMOS工艺兼容且(因多晶发射极)无需发射极外延层的生长,这些优点使其适合于商业化生产.利用60指和1 2 0指的SiGeHBT制作了微波锗硅功率放大器.60指功放在90 0MHz和3 5V/ 0 2A偏置时在1dB压缩     

多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT

研制成功了可商业化的75mm单片超高真空化学气相淀积锗硅外延设备SGE500,并生长了器件级SiGe HBT材料.研制了具有优良小电流特性的多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT器件,其性能为:β=60@VCE/IC=9V/300μA,β=100@5V/50mA,BVCBO=22V,ft/fmax=5.4GHz/7.7GHz@10指,3V/10mA.多晶发射极可进一步提供直流和射频性能的折衷,该工艺总共只有6步光刻,与CMOS工艺兼容且(因多晶发射极)无需发射极外延层的生长,这些优点使其适合于商业化生产.利用60指和120指的SiGe HBT制作了微波锗硅功率放大器.60指功放在900MHz和3.5V/0.2A偏置时在1dB压缩点给出P1dB/Gp/PAE＝22dBm/11dB/26.1%.120指功放900MHz工作时给出了Pout/Gp/PAE＝33.3dBm (2.1W)/10.3dB/33.9%@11V/0.52A.     

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。     

微波功率异质结双极晶体管

本文首先简要介绍异质结双极晶体管(HBT)的结构和特点,接着评述HBT工艺技术发展现状、单元设计和目前制作的功率HBT的性能。     

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.     

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.     

TiSi2在微波低噪声SiGe HBT中的应用

通过在SiGe HBT外基区和多晶发射极上制作TiSi2,从而使器件的高频噪声系数得到进一步降低.以PD=200mW的SiGe HBT为例,采用TiSi2工艺的噪声系数典型值为F=1.6dB@1.1GHz,明显低于无TiSi2工艺SiGe HBT的2.0dB@1.1GHz,且频率越高,二者差别越大.     

一种采用SiGe HBT的新型超宽带有源可调衰减器

提出一种以SiGe HBT为有源器件的超宽带有源可调衰减器。在超宽频带内实现了宽增益调节范围和高线性度。详细分析了有源衰减器的最小插入损耗及最大衰减量,基于Jazz 0.35μm SiGe HBT工艺,通过选择合适的SiGe HBT有源器件,完成了超宽带有源可调衰减器的设计。利用安捷伦公司的ADS仿真软件,对设计的有源可调衰减器进行仿真验证。结果表明,在3.1～10.6GHz的超宽带内,当电压在0.4～1.8V的范围内变化时,该有源可调衰减器的增益动态范围大于50dB,S11在整个电压变化范围内均低于-10dB,且输入3阶交调点(IIP3)为13dBm。