pnp型SiGe HBT的制备研究

从pnp型Si/SiGe HBT的能带结构出发，阐述pnp型Si/SiGe HBT的较大原理，采用MBE方法生长Si/Si1-xGex合金材料，并对Si/Si1-xGex合金材料的物理特性和异质结特性进行表征，在重庆固体电子研究所工艺线上，研制出了pnp型Si/SiGe HBT器件，器件参数为：Vcb0=9V,Vcc0=2.5V,Veb0=5V,β＝10。     

SiGe／Si异质结器件

本文综述了国际上ＳｉＧｅ／Ｓｉ异质结器件的发展状况，分析了该器件的结构要理，特点，优越性及制造技术，阐述了该器件的广阔应用和对微电子将产的重大影响。     

适合器件设计和电路模拟的SiGe基区HBT物理模型

提出了一个模拟ＳｉＧｅ基区ＨＢＴ器件特性的物理模型。在基区部分考虑了发射结处的价带不连续、大注入效应、Ｇｅ组份变化及重掺杂效应引起的能带变化的影响；在集电区分析时考虑了基区推出效应、载流子速度饱和效应、电流引起的空间电荷区效应以及准饱和效应。在此基础上给出了ＳｉＧｅ基区ＨＢＴ器件的电流和电荷公式。同时开发了ＳｉＧｅ基区ＨＢＴ的直流瞬态模型和小信号模型。利用修改的ＳＰＩＣＥ程序模拟了实际ＳｉＧｅ基区     

Si／SiGe／Si双异质结晶体管异质结势垒效应（HBE）研究

本文研究了不同温度下Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ双异质结晶体管异质结势垒效应，研究发现，集电结处价带能量差△Ｅｖ越大，ＨＢＥ越明显，在给定的△Ｅｖ下，随着温度的降低，ＨＢＥ越显著。     

SiGe异质结晶体管频率特性模型研究

在分析载流子输运和分布的基础上，建立了SiGe异质结晶体管(HBT)各时间常数模型；在考虑发射结空间电荷区载流子分布和集电结势垒区存在可劝电荷的基础上，建立了SiGe HBT发射结势垒电容模型和不同电流密度下包括基区扩展效应的集电结势垒电容模型。对SiGe HBT特征频率及最高振荡频率与电流密度、Ge组分、掺杂浓度、结面积等之间的关系进行了模拟，对模拟结果进行了分析和讨论。     

SiGe HBT高频噪声等效模型研究

对硅锗异质结双极型晶体管（SiGe HBT）等效高频噪声模型进行了研究,在建模过程中,SiGe HBT的等效电路为小信号准静态等效电路,使用二端口网络噪声相关矩阵技术从实测噪声参数提取基极和发射极的散粒噪声,提取结果与几种散粒噪声模型进行对比分析,重点研究半经验模型建立过程,对半经验模型与常用的噪声模型使用CAD仿真验证,结果表明了半经验模型的有效性、更具准确性,该半经验模型能够用到不同工艺SiGe HBT的高频噪声模拟。     

SiGe／Si异质结双极晶体管

介绍了ＳｉＧｅ／Ｓｉ异质结双极晶体管的特点，自对准ＨＢＴ、非自对准ＨＢＴ的结构以及通过低温热循环、ＳＰＯＴＥＬ、重硼掺杂等工艺使ｆＴ从２０ＧＨｚ增至１１０ＧＨｚ的方法。     

SiGe异质结微波功率晶体管

本文述评了SiGe异质结微波功率晶体管的特性、结构、工艺及研究进展。     

SiGe HBT的脉冲中子及γ辐射效应

测量了反应堆脉冲中子及γ辐照SiGe HBT典型电参数变化.在反应堆1×1013cm-2的脉冲中子注量和256.85Gy(Si)γ总剂量辐照后,SiGe HBT静态共射极直流增益减小了20%.辐照后基极电流、结漏电流增大,集电极电流、击穿电压减小.特征截止频率fT基本不变,fmax略有减小.初步分析了SiGe HBT反应堆脉冲中子及γ辐射的损伤机理.     

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。     

基区Ge组分分布对SiGe HBT热学特性的影响

建立了SiGe HBT热电反馈模型,对基区Ge组分矩形分布、三角形分布和梯形分布的SiGe HBT的热特性进行研究。结果表明,在Ge总量一定的前提下,Ge组分为三角形和梯形分布结构的SiGe HBT峰值温度较低、温差较小,温度分布的均匀性优于Ge组分矩形分布结构的SiGeHBT,具有更好的热特性。对不同Ge组分分布下器件增益与温度的依赖关系进行研究,发现当基区Ge组分为三角形和梯形分布时,随着温度升高,器件增益始终低于Ge组分矩形分布的器件,且增益变化较小,提高了器件的热学和电学稳定性,扩大了器件的应用范围。     

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。     

低温SiGe/SiHBT的研制及性能分析

用MBE(分子束外延,Molecular Beam Epitaxy)生长的材料研制了在低温工作的SiGe/Si HBT(异质结双极型晶体管,Heterojunction Bipolar Transistor).其在液氮下的直流增益h_fe(I_c/I_b)为16000,交流增益β(ΔI_c/ΔI_b)为26000,分别比室温增益提高51和73倍.测试了该HBT直流特性从室温到液氮范围内随温度的变化,并作了分析讨论.解释了极低温度时性能随温度变化与理论值的差异.     

SiGe/SiHBT发射结的寄生势垒及其对器件室温和低温特性的影响

研究了SiGe/Si HBT基区B杂质的偏析和外扩散对器件的影响.发现用MBE生长的Si Ge基区中,在材料生长时 B杂质的上述行为会严重破坏器件的室温电流增益并改变器件的低温性能.采用数值计算分析了B杂质的上述行为与在发射结产生的寄生势垒的关系,解释了器件温度特性的实验结果.并根据计算模拟和实验,讨论了SiGe隔离层的作用和优化的厚度     

SiGe HBT的脉冲中子及γ辐射效应

测量了反应堆脉冲中子及γ辐照SiGe HBT典型电参数变化.在反应堆1×1013cm-2的脉冲中子注量和256.85Gy(Si)γ总剂量辐照后,SiGe HBT静态共射极直流增益减小了20%.辐照后基极电流、结漏电流增大,集电极电流、击穿电压减小.特征截止频率fT基本不变,fmax略有减小.初步分析了SiGe HBT反应堆脉冲中子及γ辐射的损伤机理.     

SiGe HBT发射极延迟时间模型

在对SiGe HBT（异质结双极晶体管）载流子输运的研究基础上,建立了包括基区扩展效应SiGe HBT发射极延迟时间τe模型．发射极延迟时间与发射结势垒电容和集电结势垒电容密切相关．在正偏情况下,通常采用的势垒区耗尽层近似不再适用,此时需要考虑可动载流子的影响．本文重点分析了电流密度及发射结面积等参数对SiGe HBT发射极延迟时间的影响．     

Applications and processing of SiGe and SiGe:C for high-speed HBT devices

The continued growth of high-speed-digital data transmission and wireless communications technology has motivated increased integration levels for ICs serving these markets. Further, the increasing use of portable wireless communications tools requiring long battery lifetimes necessitates low power consumption by the semiconductor devices within these tools. The SiGe and SiGe:C materials systems provide solutions to both of these market needs in that they are fully monolithically integratible with Si BiCMOS technology. Also, the use of SiGe or SiGe:C HBTs for the high-frequency bipolar elements in the BiCMOS circuits results in greatly decreased power consumption when compared to Si BJT devices.Either a DFT (graded Ge content across the base) or a true HBT (constant Ge content across the base) bipolar transistor can be fabricated using SiGe or SiGe:C. Historically, the graded profile has been favored in the industry since the average Ge content in the pseudomorphic base is less than that of a true HBT and, therefore, the DFT is tolerant of higher thermal budget processing after deposition of the base. The inclusion of small amounts of C (e.g. <0.5%) in SiGe is effective in suppressing the diffusion of B such that very narrow extremely heavily doped base regions can be built. Thus the f_T and f_max of a SiGe:C HBT/DFT are capable of being much higher than that of a SiGe HBT/DFT.The growth of the base region can be accomplished by either nonselective mixed deposition or by selective epitaxy. The nonselective process has the advantage of reduced complexity, higher deposition rate and, therefore, higher productivity than the selective epitaxy process. The selective epi process, however, requires fewer changes to an existing fabrication sequence in order to accommodate SiGe or SiGe:C HBT/DFT devices into the BiCMOS circuit.