p型重掺杂应变Si1-xGex基区内建电场的物理机制

采用解析的方法计算了在基区掺杂为高斯分布,Ge组分分布为三角形分布和矩形三角形分布时基区内建电场的变化情况.重新拟合了价带有效态密度公式,并在计算内建电场时考虑了导带有效态密度的影响.发现加入Ge组分后引起的导带有效态密度变化、价带有效态密度变化以及禁带宽度变窄量变化对基区内建电场的影响要大于掺杂对内建电场的影响.Ge组分为三角形分布时,在总的Ge组分一定的条件下,内建电场从发射结到集电结逐渐变大.在任一给定位置x处,内建电场随着Ge组分的增加而增大.当Ge组分分布为矩形三角形分布时,对于给定的Ge组分转折点x1,基区内建电场从发射结到集电结缓慢地增大.在Ge组分恒定的区域,内建电场变化甚微,在Ge组分为线性缓变区域的同一位置x处,内建电场随Ge组分转折点x1的增大而缓慢地增大.此外,在x1附近内建电场变化有一个很大的陡坡.     

HBT中基区内建电场的物理机制及其理论分析

计算了具有线性Ｇｅ 分布的ＳｉＧｅ 基区价带有效态密度和空穴浓度的分布，分析了基区内建电场的物理机制，分别采用Ｂｏｌｔｚｍ ａｎｎ 统计和Ｆｅｒｍ ｉ Ｄｉｒａｃ统计给出了内建电场分布的表达式并进行了计算，最后讨论了基区重掺杂对电场的影响     

p型重掺杂应变Si1-xGex层中少子常温和低温行为

采用解析的方法计算了少数载流子浓度与Ge组分x、温度T以及掺杂浓度N的关系。发现常温时,在同一掺杂浓度下,少子浓度随Ge组分的增加而增大,其增加的速度越来越快;在同一Ge组分下,少子浓度随掺杂浓度的增加而减少,其减少的速度越来越慢。低温下,在考虑杂质不完全电离的同时,对由非简并情形向简并情形过渡的杂质电离出来的空穴浓度进行了修正,发现在同一Ge组分下,少子浓度随掺杂浓度的增加而增大,其增加的速度变得越来越快。同一掺杂浓度下,少子浓度随Ge组分的增加而增大,其增加的速度,轻掺杂时增加的较慢,重掺杂时增加得越来越快。     

HBI中基区内建电场的物理机制及其理论分析

计算了具有线性Ｇｅ分布的ＳｉＧｅ基区价带有效态密度和空穴浓度的分布，分析了基区内建电场的物理机制，分别采用Ｂｏｌｔｚｍａｎ统计和Ｆｅｒｍｉ－Ｄｉｒａｃ统计给出了内建电场分布的表达式并进行了计算，最后讨论了基区重掺杂对电场的影响。     

p型Si1—xGex应变层中重掺杂禁带窄带的计算

针对应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ的应变致价带分裂和重掺杂对裂值的影响，提出了该合金价带结构的等价有效简并度模型。模型中考虑了非抛物线价带结构。应用这个模型，计算了赝晶生长在〈１００〉Ｓｉ衬底上的ｐ型Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变层的重掺杂禁带窄带，发现当杂质浓度超过约２￣３×１０＾１９ｃｍ＾－３后，它在某一Ｇｅ组分下得到极大值，而当掺杂低于此浓度时，它则随Ｇｅ组分的增加单调下降。与实验报道的对比证实了本模型的有效性     

p型Si_(1-x)Ge_x应变层中重掺杂禁带窄变的计算

针对应变Si_(1-x)Ge_x的应变致价带分裂和重掺杂对裂值的影响,提出了该合金价带结构的等价有效简并度模型。模型中考虑了非抛物线价带结构。应用这个模型,计算了赝晶生长在<100>Si衬底上的p型Si_(1-x)Ge_x应变层的重掺杂禁带窄变,发现当杂质浓度超过约2～3×10~(19)cm~(-3)后,它在某一Ge组分下得到极大值,而当掺杂低于此浓度时,它则随Ge组分的增加单调下降。与实验报道的对比证实了本模型的有效性。     

p型Si1-xGex应变层中重掺杂禁带窄变的计算

针对应变Si_1-xGe_x的应变致价带分裂和重掺杂对裂值的影响,提出了该合金价带结构的等价有效简并度模型。模型中考虑了非抛物线价带结构。应用这个模型,计算了赝晶生长在<100>Si衬底上的p型Si_(1-x)Ge_x应变层的重掺杂禁带窄变,发现当杂质浓度超过约2～3×10¹⁹cm^-3后,它在某一Ge组分下得到极大值,而当掺杂低于此浓度时,它则随Ge组分的增加单调下降。与实验报道的对比证实了本模型的有效性。     

应变Si1-xGex/Si Δi能谷附近色散关系的KP理论推导

基于对称性分析,应用KP微扰理论确定了应变Si1-xGex（0≤x＜0．45）／（001）,（111）,（101）Si的△^能谷附近的色散关系．结果证明：应变Sil一,Ge,中的△^i能级大小不同于弛豫Si1-xGex的△1能级,而二者的横向、纵向有效质量（m1^＊,mt^＊）相同．△^i和△1能级之差由形变势理论确定．最后,描述了双轴应变下外延层材料的导带带边特征．     

基区重掺杂对SiGe HBT热学性能的影响

相对于同质结晶体管,异质结双极晶体管(HBT)由于异质结的存在,电流增益不再主要由发射区和基区掺杂浓度比来决定,因此可以通过增加基区掺杂浓度来降低基区电阻,提高频率响应,降低噪声系数,但基区掺杂浓度对器件热特性影响的研究却很少。以多指SiGeHBT的热电反馈模型为基础,利用自洽迭代法分析了基区重掺杂对器件集电极电流密度和发射极指温度的影响。通过研究发现,随着基区浓度的增加,SiGe HBT将发生禁带宽度变窄,基区反向注入发射区的空穴电流增大;同时,基区少子俄歇复合增强,这些都将减小集电极电流密度,降低发射极指温度,从而抑制发射极指热电正反馈,提高器件的热稳定性。     

A novel approach for justification of box-triangular germanium profile in SiGe HBTs

This work presents a unique and robust approach for validation of using the box-triangular germanium profile in the base of SiGe heterojunction bipolar transistors, where the methodology considers the simultaneous optimization of the p-type base doping profile in conjunction with the germanium profile in the base. The study analyses the electron motion across the SiGe base in SiGe HBTs, owing to different accelerating electric fields. The analysis first presents a figure of merit, to achieve the minimum electron transit time across the base in conjunction with the increased current gain in n–p–n-SiGe HBTs, which shows a general trend vis-à-vis the advantage of a trapezoid germanium profile, but with additional accuracy as we considered simultaneously optimized p-type base doping. The effect of minority carrier velocity saturation is then included to make the study more detailed. The analysis then investigates the shifted germanium profile in the base to further minimize the base transit time. Finally,it is shown that a shifted germanium profile eventually evolves into a box-triangular Ge-profile in the SiGe base,which could simultaneously minimize the base transit time and reduce emitter delay by virtue of the high current gain. The analysis verifies that for an average Ge-dose of 7.5% Ge across the base, a box-triangular germanium profile in conjunction with an optimum base doping profile has an approximately identical base transit time and a 30% higher current gain, in comparison with an optimum base doping and triangular Ge-profile across the whole base.     

改善SiGe HBTs热稳定性的Ge组分分布优化与设计

The impact of the three state-of-the-art germanium(Ge) profiles(box,trapezoid and triangular) across the base of SiGe heterojunction bipolar transistors(HBTs) under the condition of the same total amount of Ge on the temperature dependence of current gainβand cut-off frequency f_T,as well as the temperature profile,are investigated.It can be found that although theβof HBT with a box Ge profile is larger than that of the others,it decreases the fastest as the temperature increases,while theβof HBT with a triangular Ge profile is smaller than that of the others,but decreases the slowest as the temperature increases.On the other hand,the f_T of HBT with a trapezoid Ge profile is larger than that of the others,but decreases the fastest as the temperature increases,and the f_T of HBT with a box Ge profile is smaller than that of the others,but decreases the slowest as temperature increases.Furthermore,the peak and surface temperature difference between the emitter fingers of the HBT with a triangular Ge profile is higher than that of the others.Based on these results,a novel segmented step box Ge profile is proposed,which has modestβand f_T,and trades off the temperature sensitivity of current gain and cut-off frequency,and the temperature profile of the device.     

用于1.5μmBiCMOS技术的SiGeHBT结构及工艺研究

基于非选择性外延,基极/发射极自对准和集电区选择性注入,提出了一种可用于1.5μmSiGeBiCMOS集成的HBT器件结构及其制作流程。并利用TSuprem4,Medici进行了工艺模拟和电学特性仿真。模拟结果表明,所设计的SiGeHBT具有良好的电学特性。当Vce为2.5V时,其最大电流增益为385,截止频率达到54GHz,验证了流程设计和器件结构的合理性。     

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。     

一种结构新颖的锗硅NPN HBT器件特性研究

对一种结构新颖的锗硅NPN HBT器件的特性进行了研究。通过分析器件发射极窗口宽度W和长度L对器件直流和交流特性的影响,对器件在结构上和制作工艺上进行了优化,得到性能与业界可比的三种不同耐压水平的器件(高速器件、标准器件和高压器件),并且成功地被应用于光通讯和射频功放等商业产品中。     

500kV变电站工频电场的测量分析

本文采用从德国Narda公司引进的电场测量仪器EFA-300对500kV济南变电站内的工频电场进行了全面的现场测量,并用MS Excel对数据作处理,从而可以直观的了解到该变电站内工频电场的分布情况。这些结果对变电站内的工频电场干扰及其防护研究具有重要的理论意义和实用价值,并对于今后工频电场的研究提供可靠的数据支持。     

77K下电流增益为2.6万的SiGe/Si HBT

通过优化设计SiGe/SiHBT的纵向参数,找到一种低温工艺方法,研制出了在液氮温度下电流增益达到26000的高增益异质结晶体管。