三指发射极InGaP/GaAs HBT的研制

异质结双极型晶体管(HBT)是MMIC领域中最具有竞争力的三端器件之一.本文提出了一种三指发射极HBT的设计.通过与同一版上两指发射极HBT比较,证实了该设计的工艺宽容度高、可靠性和一致性好、成品率高,并且仍然具有两指发射极HBT良好的击穿、直流和高频特性.     

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.     

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.     

改善多指HBT热稳定性的非均匀指间距技术

建立了多发射极指功率SiGe HBT的热电反馈模型,研究了发射极指间距的变化对多指功率SiGe HBT表面温度分布的影响.在此基础上,提出了发射极指间距的非均匀化优化技术.在不同偏置下,对具有均匀间距和非均匀间距的多指HBT各指之间的温度分布进行模拟.结果表明,具有非均匀指间距结构的SiGe HBT峰值温度明显下降,各指之间的温度分布均匀性得到加强,这是传统均匀指间距技术无法比拟的,显示了非均匀指间距优化技术的优越性.     

改善不同环境温度下SiGe HBT热稳定性的技术

提出了发射极非均匀指间距技术以增强多发射极指SiGe HBT在不同环境温度下的热稳定性。通过建立热电反馈模型对采用发射极非均匀指间距技术的SiGe HBT进行热稳定性分析,得到多发射极指上的温度分布。结果表明,与传统的均匀发射极指间距SiGe HBT相比,在相同的环境温度及耗散功率下,采用发射极非均匀指间距技术的SiGe HBT,其最高结温明显降低,热阻显著减小,温度分布更加均匀,有效地提高了多发射极指功率SiGe HBT在不同环境温度下的热稳定性。     

合金温度对薄基区InGaP/GaAs残余电压和欧姆接触的影响

研究了薄基区HBT合金温度对残余电压Voffset和欧姆接触电阻Rcontact的影响,给出了薄基区HBT的最佳合金温度区域.用肖特基钳位理论解释了合金温度过高导致Voffset偏大的现象.从晶体管基本物理机制推导出Voffset与集电极、发射极面积比Ac/Ae的关系,并用此解释了U形发射极HBT具有较小Ac/Ae的原因,进一步证明了U型发射极结构的优越性.     

Alloy Temperature Dependence of Offset Voltage and Ohmic Contact Resistance in Thin Base InGaP/GaAs HBTs

研究了薄基区HBT合金温度对残余电压Voffset和欧姆接触电阻Rcontact的影响,给出了薄基区HBT的最佳合金温度区域.用肖特基钳位理论解释了合金温度过高导致Voffset偏大的现象.从晶体管基本物理机制推导出Voffset与集电极、发射极面积比Ac/Ae的关系,并用此解释了U形发射极HBT具有较小Ac/Ae的原因,进一步证明了U型发射极结构的优越性.     

InGaP异质结双极晶体管ESD特性研究

研究了高速射频集成电路(RF IC)中InGaP异质结双极晶体管(HBT)器件的特性.测试了单指发射极和双指发射极两种结构器件的大信号DC I-V特性及抗人体模型(HBM)静电放电(ESD)能力.结果表明,双指发射极器件比单指器件能传导更高密度的电流,并能抵抗高能量的ESD;两种器件的击穿特性相似.这些结果可以用来指导RF IC ESD保护电路的设计.     

发射极空气桥InGaP/GaAs HBT的DC和RF特性分析

为抑制电流增益崩塌,提高HBT的热稳定性,研制了发射极空气桥互连结构的HBT晶体管,应用ICCAP提取参数建立VBIC模型,结合模型参数对三种不同结构HBT的DC和RF特性进行比较分析.与引线爬坡互连结构相比,发射极空气桥互连结构HBT的热阻得到改善,热稳定性提高;与发射极电阻镇流方式相比,发射极空气桥HBT的截止频率(fT)相同,最大振荡频率(fmax)提高,最大稳定功率增益(MSG)高出约5dB.     

免镇流电阻的非均匀发射极指间距设计对多指功率双极晶体管射频功率性能的改善（英文）

对不添加镇流电阻的非均匀发射极条间距的多发射极条异质结双极晶体管(HBT)的射频功率性能和表面温度分布进行了测量,并与常规采用镇流电阻的多发射极条功率HBT进行了比较。实验结果表明,对具有非均匀发射极条间距的多发射极条HBT,采用USQFITMS红外测量系统测得的最高表面温度、温度分布均匀性以及采用射频测量系统测得的射频功率增益和功率附加效率,分别低于、好于和高于具有镇流电阻的多发射极条功率HBT的情况。这些结果的取得,得益于采用非均匀发射极条间距改善了多发射极条HBT的热电正反馈和不同发射极条之间的热耦合,以及摆脱了传统HBT加镇流电阻带来的对射频功率性能的负作用。