SiGe HBT 60Co γ射线辐照效应及退火特性

研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Co γ射线100Gy(Si)～10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGe HBT具有"后损伤"效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的.     

SiGe HBT与Si BJT的~(60)Co射线总剂量辐照效应比较

研究了国产结构参数近似的SiGe HBT与Si BJT在60Coγ射线辐照前和不同剂量辐照后性能的变化,并作了比较。辐照后集电极电流Ic变化很小,基极电流Ib明显增大,表明辐照后电流增益的下降主要是由于Ib的退化所导致。当辐照剂量达到10kGy(Si)时,SiGe HBT和Si BJT的最大电流增益分别下降为77%和55%,表明了SiGe HBT具有比Si BJT更好的抗γ射线辐照性能。对辐射损伤机理进行了探讨。     

SiGe HBT及其应用

介绍SiGe异质结双极晶体管HBT的优点、特性、结构、工艺和应用。     

SiGe HBT的速度优化设计

从理论分析角度介绍了优化SiGe异质结晶体管速度的方法。结合双极晶体管的工艺限制，介绍了SiGeHBT的基本原理，讨论了SiGeHBT的发射区／基区／集电区设计。最后，以一个100GHzfmax和fT的HBT为例，对电路制作工艺参数进行了讨论。     

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.     

C掺杂SiGe HBT

硼的瞬时增强扩散(TED)所造成的外扩散将对双极晶体管的性能产生不利影响。在HBT的SiGe区加入C(<1020cm-3),能够抑制掺杂硼的外扩散。文章讨论了C掺杂的SiGe∶CHBT在性能和工艺上的优势。SiGe∶C HBT的静态参数优于普通SiGe HBT。同时,由于SiGe∶C HBT允许高浓度的硼存在于很薄的SiGe基区层,甚至在外延后经注入和退火仍可保持很高浓度的硼掺杂,所以,SiGe∶C HBT的高频特性有很大的提高。     

SiGe HBT及高速电路的发展

详细讨论了SiGeHBT的直流交流特性、噪声特性,SiGeHBT的结构、制作工艺、与工艺相关的寄生效应、SOI衬底上的SiGeHBT等,以及它在高速电路中的应用,包括低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA),电压控制振荡器(VCO)以及涉及到的无源器件等。     

SiGe HBT传输电流模型研究

基于SiGe异质结双极晶体管(HBT)大信号等效电路模型,建立了SiGe HBT传输电流模型.重点考虑发射结能带的不连续对载流子输运产生的影响,通过求解流过发射结界面的载流子密度,建立了SiGe HBT传输电流模型.该模型物理意义清晰,拓扑结构简单.对该模型进行了模拟,模拟结果与文献报道的结果符合得较好.将该模型嵌入PSPICE软件中,实现了对SiGe HBT器件与电路的模拟分析,并对器件进行了直流分析,分析结果与文献报道的结果符合得较好.     

SiGe/Si HBT高频噪声特性研究

基于器件Y参数,对Si/Si1-xGexHBT的高频噪声进行了模拟。Si/Si1-xGexHBT的高频最小噪声系数随Ge组份x的增加而减小。与Si BJT相比,Si/SiGe HBT具有优异的高频噪声特性。     

基于SiGe HBT的射频功率放大器

基于国内的0.18μm SiGe BiCMOS工艺,针对该工艺下SiGe HBTs功率器件击穿电压、工作频段的稳定性和最优负载阻抗值等方面的研究,给出了功率放大器的设计优化过程,比较了功率SiGe HBTs在共射和共基两种结构下的频率与最大功率增益性能.实现了一款应用于2.4GHz无线通信的全集成A类功率放大器.测试结果表明:S11-13dB,S22-10dB,S21=13.8dB,输出1dB压缩点为10.97dBm,饱和输出功率为16.7dBm.     

CMOS运算放大器的电子和~(60)COγ辐照效应及退火特性

研究了LF7650CMOS运算放大器电路在1MeV电子和~60Coγ两种不同辐射环境中的响应特性及变化规律，并通过对其电高辐照敏感参数，辐照后在室温和100℃高温条件下，随时间变化关系的分析，探讨了引起电参数失效的机理。结果表明，由于电离辐射产生的界面态增加，引起的多数载流子迁移率的减小，导致MOSFET跨导的下降，是造成CMOS运算放大器电路失效的主要机制，也是引起1MeV电子辐照的损伤敏感度明显大于~60Coγ射线的原因所在。     

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.     

辐照对SiGe HBT增益的影响

比较了电子和γ射线辐照后SiGe HBT和Si BJT直流增益β的变化.在Vbe≤0.5V时,较高剂量辐照时SiGe HBT的放大倍数辐照损伤因子d(β)为负;在Vbe≥0.5V时,SiGe HBT的d(β)远比Si BJT的小.SiGe HBT有更好的抗辐照性能.针对测得的一些电子陷阱对辐照致性能变化的影响进行了讨论.     

辐照对SiGe HBT增益的影响

比较了电子和γ射线辐照后SiGe HBT和Si BJT直流增益β的变化.在Vbe≤0.5V时,较高剂量辐照时SiGe HBT的放大倍数辐照损伤因子d(β)为负;在Vbe≥0.5V时,SiGe HBT的d(β)远比Si BJT的小.SiGe HBT有更好的抗辐照性能.针对测得的一些电子陷阱对辐照致性能变化的影响进行了讨论.     

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。     

SOI NMOS器件总剂量辐照退火特性分析

研究了在不同的温度和偏置条件下对SIMOX SOI MOSFET进行总剂量辐照的退火特性.结果发现,ON偏置时退火效应较显著,且高温时退火效应比常温时更明显.     

CMOS／SIMOX例相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ例相器在不同偏置条件下进行了６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量辐照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。