SiGe HBT技术进展

首先论述了 Si Ge技术的优势、发展历史和应用领域 ,并介绍了 Si Ge工艺和器件的进展 ,最后详细描述了 Si Ge IC的进展     

基于1.5 μm BiCMOS 工艺的SiGe HBT器件设计优化

基于非选择性外延,自对准注入技术,集电区选择性注入和快速热退火工艺,提出了一种适用于1.5μm BiCMOS集成技术的SiGe HBT器件结构。该结构具有内基区薄,外基区厚,B/E结两侧杂质浓度低,发射极/基极自对准诸优点。利用TSuprem4和Medici进行工艺模拟和电学特性仿真。结果表明,所设计的的SiGe HBT具有良好的电学特性,其最大电流增益为210,当Vce=2.5 V时,截止频率达到65 GHz,验证了器件结构设计的合理性。     

基于SiGe BiCMOS技术的低功耗23G VCO

A 23 GHz voltage controlled oscillator(VCO) with very low power consumption is presented.This paper presents the design and measurement of an integrated millimeter wave VCO.This VCO employs an on-chip inductor and MOS varactor to form a high Q resonator.The VCO RFIC was implemented in a 0.18μm 120 GHz f_t SiGe hetero-junction bipolar transistor(HBT) BiCMOS technology.The VCO oscillation frequency is around 23 GHz,targeting at the ultra wideband(UWB) and short range radar applications.The core of the VCO circuit consumes 1 mA current from a 2.5 V power supply and the VCO phase noise was measured at around -94 dBc/Hz at a 1 MHz frequency offset.The FOM of the VCO is -177 dBc/Hz.     

2.4GHz SiGe BiCMOS功率放大器核心电路设计

基于宏力半导体有限公司最新的0.18 μm SiGe BiCMOS 1P6M工艺,提出了一种应用于2.4～2.5 GHz频段的功率放大器,采用两级共发射极结构,优化了电路结构和元件参数,并使用片上和片外电感电容进行匹配.仿真结果表明,电路在2.4～2.5 GHz频率范围内,增益(S21)达到21 dB,输入和输出匹配(S11,S22)分别达到-17 dB和-22 dB,1dB输出压缩点为16.7 dBm.在电源电压为3.3V时,电路总消耗电流为275 mA.     

新一代超高速SiGe BiCMOS工艺研究进展

综述了近年来国际上SiGe BiCMOS工艺的最新研究成果和工艺量产情况,具体展现和讨论了不同机构所研发的器件结构、工艺流程及其性能,并且展望了器件及工艺进一步优化的方向。虽然目前传统的双多晶自对准选择性外延基区结构实现了最佳的量产性能,但受限于内外基区连接电阻和选择性外延基区薄膜的不均匀性,其器件性能很难再有进一步提高。非选择性外延基区结构在实验室获得了极高的性能,但其自对准特性较低,这妨碍了其工业量产和更大规模集成。维持HBT器件与更小尺寸基线CMOS的工艺兼容性变得越来越困难。对高性能、工业量产和低成本进行综合,仍然是一项具有较大挑战性的任务。     

应用于TD-LTE的SiGe BiCMOS功率 放大器的设计

针对准第四代无线通信技术TD-LTE中2.570~2.620 GHz频段的应用,设计了一款基于IBM SiGe BiCMOS7WL工艺的射频功率放大器。该功率放大器工作于AB类,采用单端结构,由两级共发射极电路级联构成,带有基极镇流电阻,除两个谐振电感采用片外元件外,其他全部元件均片上集成,芯片面积为(1.004×0.736)mm2。测试结果表明,在3.3 V电源电压下,电路总消耗电流为109 mA,放大器的功率增益为16 dB,输出1 dB增益压缩点为15 dBm。该驱动放大器具有良好的输入匹配,工作稳定。     

发展中的BiCMOS技术

BiCMOS技术将双极器件和CMOS器件有机结合起来，充分发挥它们各自长处，使其既具有双极电路高速、强驱动能力的优产、，又具有CMOS高集成度、低功耗的优声、，已成为LSI和VLSI电路的重要发展方向。本文论证了BiCMOS技术在亚微米领域中的发展及其器件性能，并阐述了该技术在高密度存储器中的应用，指出为了使我国集成电路大生产技术腾飞，在亚微米领域中发展BiCMOS技术有着特殊的意义。     

基于SiGe BiCMOS工艺的射频ESD电路设计

随着射频电路工作频率的不断升高,ESD已经成为了影响电路可靠性和射频电路性能的重要因素。针对高速射频电路,设计了高速I/O口ESD防护电路和电源到地的箝位电路,并采用斜边叉指型二极管进行版图和性能优化。采用Jazz 0.18μm SiGe BiCMOS工艺对该ESD防护电路进行设计和流片。经过测试得到,ESD保护电压最高可达到3000 V。更改二极管叉指数取得更高的ESD防护级别,改进后保护电压最高可达到4500 V。     

一种2.4 GHz全集成SiGe BiCMOS功率放大器

针对2.4 GHz 802.11 b/g无线局域网(WLAN)的应用,该文设计了一种单片全集成的射频功率放大器(PA)。由于在自适应偏置电路中采用异质结晶体管(HBT)和电容构成的简单结构提高PA的线性度,因此不增加PA的直流功耗、插损和芯片面积。在基极偏置的DC通路中采用电阻负反馈实现温度稳定功能,有效避免热崩溃的同时不引起射频损耗。采用了GRACE 0.18mSiGe BiCMOS 工艺流片,芯片面积为1.56 mm2,实现了包括所有偏置电路和匹配电路的片上全集成。测试结果表明,在2.4-2.5 GHz工作频段,PA的小信号S21增益达23 dB,输入回波损耗S11小于-15 dB。PA的 1 dB 输出压缩点的线性输出功率为19.6 dBm,功率附加效率为20%,功率增益为22 dB。     

一种SiGe BiCMOS高速PNP器件的设计

设计了一种适用于SiGe BiCMOS工艺的低成本、高性能垂直结构PNP器件.基于仿真结果,比较了不同发射区和基区制作方法对器件特性的影响.在确定器件结构和制作工艺的基础上,进一步优化了器件特性.基于仿真得到的工艺条件所制作的PNP器件,其特性与仿真结果基本一致.最终优化的PNP器件的电流增益为38,击穿电压大于7V,特征频率为10 GHz.该PNP晶体管改善了横向寄生硅基区PNP晶体管的性能,减少了垂直SiGe基区PNP晶体管工艺的复杂性,采用成本低廉的简单工艺实现了优良的器件性能.     

SiGe集成电路工艺技术现状及发展趋势

介绍了基于SiGe材料的集成电路工艺技术概况,包括SiGe HBT器件结构、SiGe HBT特色双极工艺、SiGe BiCMOS工艺等。概述了SiGe工艺技术的应用情况以及国内外发展现状,并结合应用需求,提出了国内模拟集成电路制造用SiGe工艺技术的发展趋势。     

SiGe BiCMOS工艺中HBT的关键制造工艺研究

研究了0.18 μm SiGe BiCMOS中的核心器件SiGe HBT的关键制造工艺,包括集电极的形成、SiGe基区的淀积、发射极窗口的形成、发射极多晶的淀积、深孔刻蚀等,指出了这些制造工艺的难点和问题,提出了解决办法,并报导了解决相关难题的实验结果.     

一种5位10 GHz SiGe BiCMOS比较器

SiGe BiCMOS提供了性能极其优异的异质结晶体管(HBT),其ft超过70 GHz,β>120,并具有高线性、低噪声等特点,非常适合高频领域的应用。基于SiGe BiCMOS工艺,提出了一种高性能全差分超高速比较器。该电路由宽带宽前置放大器和改进的主从式锁存器组成,采用3.3 V单电压源,比较时钟超过10 GHz,差模信号电压输入量程为0.8 V,输出差模电压0.4 V,输入失调电压约2.5 mV;工作时钟10 GHz时,用于闪烁式A/D转换器可以达到5位的精度。     

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。     

SiGe异质结晶体管技术的发展

以全球信息产业需求及技术发展为背景,回顾了以能带工程为基础的、在现代通信领域得到广泛应用的SiGe异质结晶体管技术的发展历程。介绍了分子束外延、超高真空化学气象淀积和常压化学气象淀积3种典型的SiGe外延技术并对比了这三种技术的优缺点。在此基础上,对SiGe HBT技术进行了分析总结并列举了其典型技术应用。以IBM的SiGe BiCMOS技术为例,介绍了目前主流的SiGe异质结晶体管技术-SiGe BiCMOS技术的研究现状及典型技术产品。最后对正在发展中的SiGe FET技术做了简要介绍。在回顾了SiGe异质结晶体管技术发展的同时,认为未来SiGe异质结晶体管技术的提高将主要依赖于超薄SiGe基区外延技术。     

SiGe HBT的发展及其在微波/射频通讯中的应用

经过二十年的发展,SiGe HBT技术已经广泛应用于微波/射频通讯领域。它的快速发展首先得益于外延技术的提高,其次是它与硅工艺完全兼容,特别是与CMOS工艺兼容的特性,以及微波/射频通讯市场的巨大需求。文章简要回顾了SiGe HBT的发展过程,认为SiGe技术今后将成为混合信号通讯系统SOC集成的技术平台。     

一种8 Bit 10 GHz SiGe BiCMOS比较器

SiGe BiCMOS提供了性能极其优异的HBT（异质结晶体管）,其ft超过70 GHz,β〉120,高线性,低噪声,非常适合高频领域应用。本文基于SiGe BiCMOS工艺。提出了一种高性能全差分超高速比较器,它由宽带宽前置放大器、改进的主从式锁存器组成。采用3．3v单电压源,比较时钟超过10GHz,差模信号电压输入量程为0．8V,输出差模电压为0．4V,输入失调电压约2．5mV,用于8位两步闪烁式AID转换器。     

一种多模多频无线收发器前端SiGe BiCMOS低噪声放大器

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS工艺,提出了一种应用于2.4～2.5GHz 802.11b/g频段的低噪声放大器(LNA).电路采用全差分发射极电感负反馈共射共基(Cascode)结构,对称电感有效地降低了芯片面积,优化了电路性能.仿真结果表明:该电路在2.4 GHz到2.5 GHz频率范围内,增益(S21)达到25 dB,噪声系数(NF)小于1.5 dB,大幅度提高了收发机系统的性能.此外,输入和输出匹配(S11,S22)分别达到-15 dB,1 dB压缩点大于-25 dBm.电源电压为2.5 V时电路总电流为3 mA.     

370～390 MHz SiGe BiCMOS功率放大器设计

给出了应用于"Witone数字集群移动通信系统"的移动用户台发射部分的功率放大器的设计。该功率放大器基于AMS 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,采用单端两级放大结构,工作于AB类。测试结果显示,设计的功率放大器的功率增益为22.9 dB,输入1 dB压缩点功率为-10.1dBm,对应的输出功率为11.8 dBm,饱和输出功率25.5 dBm,最大功率附加效率18.6%。