射频功率HBT热稳定性的一种新表征方法

从热电反馈网络角度出发,在考虑到晶体管发射极电流随温度的变化、发射结价带不连续性（△Ev）、重掺杂禁带变窄（△Eg）及基极和发射极加入镇流电阻（RB和RE）等情况下,首次较全面地给出了功率晶体管热稳定因子S表达式。用该表达式可以很方便、明了地对功率双极晶体管进行热稳定性分析。分析了镇流电阻对射频功率晶体管安全工作区以及S的影响。结果表明,功率异质结双极晶体管（HBT）热稳定性优于同质结双极晶体管（BJT）,适当选取RB和RE可使S=0,使由器件本身产生的耗散功率而引起的自加热效应被完全补偿,器件特性得以保持,不因自热而产生漂移,这是同质结器件所无法实现的。     

8毫米功率HBT研究

简要介绍了异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的发展现状。对ＨＢＴ器件性能进行了理论分析、设计并制作了功率ＨＢＴ器件样品。器件性能达到：ｆ＿Ｔ＝４０ＧＨｚ，ｆ＿（ｍａｘ）＝３２ＧＨｚ，在８ＧＨｚ工作频率下测量，输出功率为１００ｍＷ，功率附加效率为３１．３％，增益为９．４ｄＢ；ｆｏ＝１２ＧＨｚ，输出功率为２３．６ｍＷ，增益６．１ｄＢ，功率附加效率为２３．４％。     

8毫米功率HBT研究

简要介绍了异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的发展现状，对ＨＢＴ器件性能进行了理论分析，设计并制作了功率ＨＢＴ器件样品。器件性能达到：ｆＴ＝４０ＧＨｚ，ｆｍａｘ＝３２ＧＨｚ在８ＧＨｚ工作频率下测量，输出功率为１００ｍＷ，功率附加效率为３１．３％，增益为９．４ｄＢ，ｆ０＝１２ＧＨｚ，输出功率为２３．６ｍＷ，增益６．１ｄＢ，功率附加效率为２３．４％。     

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.     

垂直发射极镇流电阻在HBT中的发射极电流集边效应中的作用

在异质结双极晶体管(HBT)功率器件中可以引入外延生长的发射极镇流电阻,以改善其热稳定性.通过理论计算和实验表明这种低掺杂的外延层不仅能作为镇流电阻,而且在功率HBT器件中还能非常有效地降低发射极电流集边效应.     

垂直发射极镇流电阻在HBT中的发射极电流集边效应中的作用

在异质结双极晶体管(HBT)功率器件中可以引入外延生长的发射极镇流电阻,以改善其热稳定性.通过理论计算和实验表明这种低掺杂的外延层不仅能作为镇流电阻,而且在功率HBT器件中还能非常有效地降低发射极电流集边效应.     

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.     

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.     

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.     

HBT自热效应对功率放大器偏置电路的影响及补偿

研究了GaAs HBT的自热效应对功率放大器镜像电流源偏置电路性能的影响.HBT自热效应使得这种偏置电路的镜像精度和温度特性变差.利用HBT器件特有的集电极电流热电负反馈理论,通过优化基极偏置电阻的方法,对自热效应进行了有效补偿,偏置电路的电流镜像精度得到有效提高,偏置电流温度漂移由9.5%减小到0.5%.     

硅锗基区异质结双极型晶体管的研究进展

本文综述了SiGe-HBT工艺及性能研究的最新进展,提出了若干重要的研究课题.     

5 GHz无线局域网的锗硅异质结晶体管功率放大器

采用IBM 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺设计了一种应用于5 GHz无线局域网的射频功率放大器.功率放大器工作在A类状态,由两级共发射极放大电路组成,并利用自适应偏置技术改善了功放的线性度.输入输出和级间匹配网络都采用片内元件实现.在3.3 V的电源电压下,模拟得到的功率增益为32.7dB;1dB压缩点输出功率为25.7 dBm;最大功率附加效率(PAE)为15%.     

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。     

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。     

Double-polysilicon SiGe HBT architecture with lateral base link

We present an analysis of a modified double-polysilicon SiGe:C HBT module showing a CML ring oscillator gate delay τ_D of 2.5 ps, and f_T/f_max/BV_CEo values of 300 GHz/350 GHz/1.85 V (Fox et al., 2008) [1]. A key feature of the HBT module is a connection of the extrinsic and intrinsic base regions by lateral epitaxial overgrowth, which aims to overcome the limits of the conventional double-polysilicon architecture in simultaneously reducing R_B and C_BC. Potential benefits and barriers of the proposed device structure on the way to higher performance are reviewed with regard to the recently demonstrated performance gain of the classical double-polysilicon approach. The paper addresses technological challenges one is faced when the here presented device structure is scaled to minimum device dimensions.     

金属系统对SiGe HBT自热效应的影响

在SiGe HBT设计中，采用Al-TiN-Ti多层金属系统，可减小基极电阻，提高器件的频率和功率特性（fmax）。但是，本文的研究表明，如果忽略了发射极电阻的减小和TiN、Ti有较小的热导率，而不在设计中做出适当调整，在相同的大电流工作条件下，多层金属HBT的输出特性在自热效应和能带调节共同作用下，将会表现出明显的负阻效应。分析其原因：1）由于发射极接触电阻减小，即等效的HBT发射极镇流电阻减小，使得器件调节自热效应的能力减弱；2）由于多层金属中TiN和Ti热导率较低，在相同条件下，器件通过金属连线均衡温度分布的能力变差，与Al系统相比，其BE结温度更高。在大电流工作条件下，较差的自热效应调节能力和较高的结温使得多层金属HBT的值减小较快，器件的频率和功率特性变差。     

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。