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。     

基区设计对InGaP/GaAs HBT热稳定性的影响

研究了不同基区设计对多发射极指结构功率InGaP/GaAs异质结双极型晶体管热稳定性的影响。以发生电流增益崩塌的临界功率密度为热稳定性判定标准,推导了热电反馈系数Φ、集电极电流理想因子η和热阻Rth与基区掺杂浓度NB、基区厚度dB的理论公式。基于TCAD虚拟实验,观测了不同基区掺杂浓度和不同基区厚度分别对InGaP/GaAs HBT热稳定性的影响。结合理论公式,对仿真实验曲线进行了分析。结果表明,基区设计参数对热稳定性有明显的影响,其影响规律不是单调变化的。通过基区外延层参数的优化设计,可以改进多指HBT器件的热稳定性,从而为多指InGaP/GaAs HBT热稳定性设计提供了一个新的途径。     

新型二维电子气Si/N~+α-Si:H异质结双极型晶体管

<正> 本文报道一种新型二维电子气异质结双极型晶体管(2DEG HBT)的实验结果。所谓2DEG HBT指的是采用宽禁带发射极材料的异质结双极型晶体管(HBT),由于发射结导带差等原因在异质结界面处形成二维电子气层,从而降低了对异质结界面态的要求,实现使用常规工艺来制作宽禁带发射极异质结晶体管。目前这一工作主要在硅材料上进行,利用重掺杂N型氢化非晶硅(N~+a-Si:H)作宽禁带发射极材料,在单晶硅上制作2DEG HBT。实验样管电流增益h_(FE)=120(V_(CE)5V,I_C=80mA),基区电阻5kΩ/□,表面浓度1.8×10~(18)cm~(-3)。     

GSMBE生长In_(0.49)Ga_(0.51)P/GaAs HBT微结构材料及器件研究

采用 GSMBE技术 ,在材料表征和分析的基础上 ,通过优化生长条件 ,生长出高性能In0 .4 9Ga0 .51P/ Ga As异质结双极晶体管 (HBT)微结构材料 ,并制备出器件。材料结构中采用了厚度为 6 0 nm、掺杂浓度为 3× 10 19cm-3的掺 Be Ga As基区和 5nm非掺杂隔离层 ,器件流片中采用湿法化学腐蚀制作台面结构。测试结果表明该类器件具有良好的结特性 ,在集电极电流密度 2 80 A/cm2时其共发射极电流增益达 32 0。由此说明非掺杂隔离层的引入有效地抑制了由于基区 Be扩散导致的 pn结与异质结偏位及其所引起的器件性能劣化。     

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.     

毫米波掺碳基区AlGaAs/GaAs HBT

<正> 最近Ford微电子公司采用低压MOVPE技术以碳作为基区层掺杂剂制作了具有毫米波性能的HBT。采用重掺杂碳的基区层,既能降低基区电阻,又能维持高发射极注入效率所需的突变的受主分布。HBT所需外延层是用多片低压MOVPE系统生长的,碳掺杂源为四氯化碳,重掺杂基区的载流子浓度高达1×10~(20)cm~(-3),霍耳迁移率为65cm~2/V·s。器件用自对准技术制成,尺寸为1.5μm×8.5μm,所用工艺有:化学台面腐蚀、H_2~+离子注入隔     

InGaAsP/InP异质结双极晶体管的研究

用液相外延方法研制了InGaAsP/InP异质结双极晶体管(HBT),并研究了其直流特性。该HBT的发射区和集电区材料为InP(禁带宽度为1.35eV),基区材料为InGaAsP(禁带宽度0.95eV)。器件采用台面结构,发射结、集电结面积分别为5.0×10~(-5)cm~2、3.46×10~(-5)cm~2。基区宽度约为0.2μm,基区掺杂浓度为(2～3)×10~(17)/cm~3。在I_c=3～5mA,V_(ce)=5～10V时。共射极电流放大倍数达到30～760。符号表 q 电子电荷ε介电常数 k 玻耳兹曼常数 T 绝对温度β共射极电流放大倍数γ发射极注入效率 A_e 发射结面积 I_(ne) 发射极电子电流 I_(pe) 发射极空穴电流 I_(rb) 基区体内复合电流 I_(gre) 发射结空间电荷区产生-复合电流 I_(sb) 基区表面复合电流 I_(nc) 被集电极收集的电子电流 m_(pb)~* 基区中空穴有效质量 m_(?)~* 发射区电子有效质量 N_(Ab) 基区中受主掺杂浓度 N_(D(?)) 发射区施主掺杂浓度 N_(D(?)) 集电区施主掺杂浓度 W_b 基区宽度 L_(ab) 基区中电子扩散长度μ_(ab) 基区中电子迁移率τ_(ab) 基区中电子寿命 V_(no) 从发射区注入到基区电子的平均速度 V_(p(?)) 从基区注入到发射区空穴的平均速度△E_g 发射区与基区的禁带宽度差△E_c 异质结交界面导带不连续量△E_v 异质结交界面价带不连续量。且有:△E_c+△E_v=△E_g A_(?) 基区表面有效复合面积     

低电压高效率非晶硅发射极异质结UHF功率晶体管

本文报道了利用重掺杂氢化非晶硅作宽禁带发射极材料的低电压硅异质结UHF功率晶体管的实验结果.制备的器件在9伏电压、工作频率470MHz下,输出连续波功率4W,功率增益8.2dB,集电极效率72％.在迄今有关非晶硅发射极HBT的报道中。这是首次详细报道可工作于UHF频率的低电压非晶硅发射极异质结功率晶体管.文中还讨论了这种异质结构的低压功率器件的设计和制备应考虑的一些问题,并提出一些解决办法.     

f_T为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率(f_T)的Si异质结双极晶体管(HBT)的制作。器件的f_T值达75GHz,集电极-基极偏压1V,本征基区层电阻(R_(bi))17kΩ/□,发射极宽0.9μm。该器件用SiGe作基底材料,采用多发射极双极工艺制作,其75GHz的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍。45nm基区中的Ge是缓变的,这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场,因而本征渡越时间仅为1.9ps。     

HBT的制作工艺

<正> 1 前言异质结双极晶体管(HBT)早已是人们所期望的超高速、超高频器件。最近已经试制出电流增益截止频率F_T和最高振荡频率F_M分别超过100GHz的AlGaAs-GaAs系HBT。由于能够把HBT的基极电阻、基区渡越时间及发射极-基极结电容做得很小,所以从本质上讲;HBT具有充当高速器件的有利的一面,但为了更有效地利用好     

73GHz磷掺杂多晶硅发射极自对准SiGe基区双极晶体管

报道了一种用来制作自对准SiGe基区异质结双极晶体管降低热处理周期的磷发射极工艺。短的热处理周期导致极窄的基区宽度,并维持轻掺杂的隔离层不消失,这种隔离层是为了提高击穿特性而制作在发射极-基极和基极-集电极内的。已获得了35nm基区宽度的晶体管,其发射极-基极反向漏电小,峰值截止频率为73GHz,本征基区薄层电阻为16kΩ/□。用这些器件获得的最小NTL和ECL门延时分别为28和34ps。     

fT为75GHz的SiGe基区异质结双极晶体管

报道了具有最高单位电流增益截止频率（fT)的Si异质结双极晶体管（HBT）的制作，器件的fT值达75GHz，集电极－基极偏压1V，本征基区层电阻（Rbi)17kΩ/□，发射极宽0．9um，该器件用SiGe作基底材料，采用多发射极双极工艺制作，其75GHZ的性能指标几乎比Si双极晶体管的速度提高一倍，45nm基区中的Ge是缓变的，这样就产生了约为20kV/cm的漂移电场，因而本征渡越时间仅为1．9ps。     

氧化非晶硅发射极微波晶体管近期进展

<正> 当前,随着分子束外延和金属有机化学汽相淀积两种异质结工艺技术的日趋完善,化合物半导体材料的HBT器件其高频性能不断提高。据报道,GaAs/GaAlAs HBT器件的特征频率f_T已提高到105GHz,用GaAs/GaAlAs制成的环形振荡器其每门的传输延迟时间为5.5ps(室温下),功耗为20mW,这是目前最快的半导体三端开关器件。 在硅HBT器件研究中,近年来的报道集中在a-Si/c-Si异质结界面及其HBT的直流特性上,研究如何利用异质界面的高注入来获得尽可能高的电流增益和低的基区电阻。然而,直到目前仍未见到a-Si HBT高频性能的报道。本文首先报道采用氢化非晶硅发射极,而基     

基区重掺杂的高电流增益AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管

研究了AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管(HBT)的电流增益和AlGaAs/GaAs异质结二极管(HD)的发光强度随偏压的变化。HBT的发射板-基极结的理想因子接近于1,这与HD中发光强度随偏压的变化关系相一致。重掺杂基区HBT电流增益的降低被认为是基区中非辐射复合电流所引起。在基区掺杂为2×10~(10)cm~(-3)的HBT中得到80的高电流增益。     

频率为26GHz的大功率器件

据《学会志》1996年第1期报道，日本NEC公司已制成作卫星通信用固态放大器的AIGaAs异质结双极晶体管（HBT）。在26GHz下实现了每个单元650mw，为以前FET4倍以上功率。其关键技术是：（1）由于采用斜面状的InGaAs基区，缩短了电子的渡越时间。外基区层采用高浓度GaAs层，降低基区电阻；由于采用三维热模拟，可得到最佳的指状发射极密度；（2）把衬底穿通孔靠近大的指状发射极，可降低接地阻抗。目前的HBT单元的发射极采用12条指状结构，再制成排列几个单元的多个模块结构，以实现卫星通信所需要的几十瓦的大功率。频率为26GHz的大…     

73GHz磷掺杂多晶硅发射极自对准SiGe基区双极晶体管

报道了一种用来制作自对准SiGe基区异质结双极晶体管降低热处理周期的磷发射极工艺，短的热处理周期导致极窄的基区宽度，并维持轻掺杂的隔离层不消失，这种隔离层是为了提高击穿特性而制作在发射极0基极和基极－集电极内的，已获得了35nm基区宽度的晶体管，其发射极－基极反向漏电小，峰值截止频率为73GHz，本征基区薄层电阻为16kΩ/□，用这些器件获得的最小NTL和ECL门延时分别为28和34ps。     

Si／Si1—xGex／Si异质结双极晶体管中基区杂质外扩散与未掺杂Si1—xGex结隔离层

研究了Si/Si1-xGex/Si n-p-n异质结双极晶体管（HBT）的结界面处基区杂质外扩散与标定的未掺杂Si1-xGex隔离层的影响，发现，来自重掺杂基区或非突变界面处少量硼的外扩散会在导带中形成寄生势垒，它严重地影响了HBT中集电极电流的提高，未掺杂界面隔离层能消防这些寄生势垒从而极大地提高了集电极电流。     

si/Si_(1-x)Ge_x/Si异质结双极晶体管中基区杂质外扩散与未掺杂Si_(1-x)Ge_x结隔离层的影响

研究了Si/Si_(1-x)Ge_x/Si n-p-n异质结双极晶体管(HBT)的结界面处基区杂质外扩散与标定的未掺杂Si_(1-x)Ge_x隔离层的影响。发现,来自重掺杂基区或非突变界面处少量硼的外扩散会在导带中形成寄生势垒,它严重地影响了HBT中集电极电流的提高。未掺杂界面隔离层能消除这些寄生势垒从而极大地提高了集电极电流。     

超高压SiGe HBT器件结构及制作工艺研究

介绍了一种超高压锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)的器件结构及制作工艺。该器件增大了N型赝埋层到有源区的距离,采用厚帽层锗硅基区及低浓度发射区的制作工艺,以提高SiGe HBT的击穿电压;在基区和发射区之间利用快速热处理提高工艺稳定性,并使HBT的电流增益(β)恢复到原来水平,以弥补厚帽层锗硅基区及低发射区浓度造成的电流增益降低。基区断开时,发射区到集电区的击穿电压(BVCEO)提高至10V,晶体管特征频率达到20GHz。