fT=140GHz,fmax=200GHz的超高速InP DHBT

InP/InGaAs/InP DHBT具有频带宽、电流驱动能力强、线性好、相位噪声低和阈值电压一致性好等优点成为研究热点。通过优化外延材料结构设计和采用四元InGaAsP缓变层消除集电结电流阻塞效应;改进发射极-基极自对准工艺和集电区台面侧向腐蚀工艺,降低Rb和Cbc乘积;优化PI钝化工艺和空气桥互联等工艺,实现了发射极面积为2μm×10μm的自对准InP/InGaAs/InP DHBT器件,其直流增益β约为25,击穿电压BVCEO≥7 V@10μA,在VCE=4 V,Ic=10 mA下,截止频率fT=140 GHz,最高振荡频率fmax=200 GHz,优于同一外延片上的非自对准InP DHB器件,该器件将可应用于高速光通信和微波毫米波通信。     

162GHz自对准InP/InGaAs异质结双极型晶体管

报道了发射极自对准的InP基异质结双极型晶体管.在集电极电流Ic=34.2mA的条件下,发射极面积为0.8μm×12μm的InP HBT截止频率fT为162GHz,最大振荡频率fmax为52GHz,最大直流增益为120,偏移电压为0.10V,击穿电压BVCEO达到3.8V(Ic=0.1μA).这种器件非常适合在高速低功耗方面的应用,例如OEIC接收机以及模拟数字转换器.     

面向100GHz+数模混合电路的0.5μm InP DHBT工艺

本文报道了一种高性能的3英寸磷化铟双异质结双极型晶体管工艺。发射极尺寸为0.5×5μm2的磷化铟双异质结双极型晶体管,电流增益截止频率以及最高振荡频率分别达到350GHz以及532GHz,击穿电压4.8V。基于该工艺研制了114GHz静态分频器以及170GHz动态分频器两款工艺验证电路,这两款电路的工作频率处于国内领先水平。     

基于InP DHBT工艺的32.2GHz超高速全加器

介绍了一种基于0.7μm磷化铟(InP)双异质结双极型晶体管(DHBT)工艺的超高速全加器,将加法运算与数据同步锁存融合设计来提高计算速度,采用多数决定运算法则设计单层晶体管并联型进位电路来降低功耗。测试结果表明,全加器的最高时钟频率达32.2 GHz,包含锁存器的全加器整体电路功耗为350 mW。     

InP DHBT技术的最新进展

阐述了目前InP DHBT器件技术的研究进展,介绍了I型InP/InGaAs DHBT技术的研究水平和Ⅱ型InP/GaAsSb DHBT技术的开发现状。综述了InP DHBT在功率放大器、分布放大器、静态分频器和压控振荡器领域的应用,指出了其在高速数据传输系统中的重要性。为了适应高速数据传输系统的飞速发展,满足10/40/100Gbit/s高速系统的技术需求,对我国研发InPDHBT技术提出初步建议。     

InP DHBT技术的最新进展

阐述了目前InP DHBT器件技术的研究进展,介绍了I型InP/InGaAs DHBT技术的研究水平和Ⅱ型InP/GaAsSb DHBT技术的开发现状。综述了InP DHBT在功率放大器、分布放大器、静态分频器和压控振荡器领域的应用,指出了其在高速数据传输系统中的重要性。为了适应高速数据传输系统的飞速发展,满足10/40/100Gbit/s高速系统的技术需求,对我国研发InPDHBT技术提出初步建议。     

共基极与共发射极结构的InP DHBT器件功率特性

制作了发射极面积为1μm×15μm×4指的InP DHBT器件,器件拓扑使用了共基极和共发射极两种结构,通过负载牵引测试系统对器件功率特性进行测试。在功率优化匹配条件下,所测得最大输出功率密度和相应的功率附加效率(PAE)在10GHz下为1.24W/mm和50%,在18GHz下的数据为0.82W/mm和26%。测试同时表明,共发射极结构相对稳定和易于匹配,共基极模式具有更大的输出功率潜力,但需要进一步解决难于匹配、容易振荡和寄生参量影响等问题。在功放电路设计中,可以根据不同需求选择合适的电路拓扑结构。     

太赫兹InP DHBT 器件研究

InP DHBT 器件具有优异的高频特性、良好的散热、击穿和噪声性能,是实现超高频、低噪声功率放大 电路设计的最具性能优势的器件之一。文中简要介绍和分析了影响高频器件电性能参数的主要因素,优化了材料 结构和版图设计,最终采用三台面湿法化学腐蚀工艺、自终止工艺、自对准光刻工艺和空气桥工艺等加工工艺研制 得到发射极线宽0. 7 μm 的InP DHBT 器件,并配套集成了平行板电容和金属薄膜电阻,片内器件一致性良好。不断 缩小器件基区台面面积,器件电性能最终实现:最大直流增益β 为30,10 μA 下的集电极-发射极击穿电压BVCEO 为 3. 2 V,截止频率fT 为358 GHz,最大振荡频率fmax 为407 GHz。测试结果表明,该器件可应用于220 GHz 放大器、 100 GHz 以下压控振荡器等数模混合集成电路。     

ft =203GHz的超高速InP/InGaAs双异质结晶体管

为了适应数字及模拟电路带宽的不断增加,我们在传统的台面结构基础上利用BCB钝化平坦化工艺技术,设计并研制了InP/InGaAs/InP双异质结双极型晶体管。我们研制的晶体管ft达到203GHz,是目前国内InP基DHBT的最高水平,发射极尺寸为1.0μm×20μm,电流增益β为166,击穿电压为4.34V,我们的器件采用了40nm高掺杂InGaAs基区,以及203nm含有InGaAsP复合式结构的集电区。该器件非常适合高速中功耗方面的应用。     

MBE生长的InP DHBT的性能

报道了一种自对准InP/InGaAs 双异质结双极晶体管的器件性能.成功制作了U型发射极尺寸为2μm×12μm的器件,其峰值共射直流增益超过300,残余电压约为0.16V,膝点电压仅为0.6V,而击穿电压约为6V.器件的截至频率达到80GHz,最大震荡频率为40GHz.这些特性使此类器件更适合于低压、低功耗及高频方面的应用.     

SDD定义的InP DHBT大信号模型

A self-built accurate and flexible large-signal model based on an analysis of the characteristics of InP double heterojunction bipolar transistors （DHBTs） is implemented as a seven-port symbolically defined device （SDD） in Agilent ADS. The model accounts for most physical phenomena incluuing the self-heating effect, Kirk effect, soft knee effect, base collector capacitance and collector transit time. The validity and the accuracy of the large-signal model are assessed by comparing the simulation with the measurement of DC, multi-bias small signal S parameters for InP DHBTs.     

SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管直流性能的影响

研究了SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管(DHBT)直流性能的影响。在不同温度和不同气体组分条件下淀积了SiN薄膜,并对钝化器件的性能进行了测量和比较。结果表明,低的淀积温度有利于减小淀积过程对器件的损伤;采用氮气(N_2)和硅烷(SiH_4)取代常用的氨气(NH_3)和硅烷(SiH_4)作为淀积SiN薄膜的反应气体,显著地减少了器件发射结(B-E)和集电结(B-C)泄漏电流。另外,与未钝化器件的直流性能相比,钝化后器件的电流增益增加,基区表面复合电流大幅减小,这对提高器件的可靠性至关重要。     

带有阶梯缓变集电区的InP/InGaAs/InP DHBT材料研究

设计并生长了一种新的InP/InGaAs/InP DHBT结构材料,采用在基区和集电区之间插入两层不同禁带宽度的InGaAsP四元系材料的阶梯缓变集电结结构,以解决InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带尖峰的电子阻挡效应问题。采用气态源分子束外延(GSMBE)技术,通过优化生长条件,获得了高质量的InP、InGaAs以及与InP晶格相匹配的不同禁带宽度的InGaAsP外延材料。在此基础上,成功地生长出带有阶梯缓变集电区结构的InP基DHBT结构材料。     

一种改进的InP HBT小信号模型的直接提取法

提出了一种改进的直接提取方法来提取InP HBT小信号等效电路中的模型参数,并将其成功地应用InP异质结双极晶体管（HBT）小信号等效电路。在所采用的模型中考虑了分布式基极-集电极电容效应。与其他直接参数提取方法相比,该方法从外围寄生元件到内部本征元件依次进行参数提取,提取过程较为清晰。除寄生参数外,其余所有的参数计算均未经过任何简化近似。该方法依赖于S参数的测量,所有等效电路参数直接从S参数数据中提取,而无需任何基于初始值的近似。在0.1 ~ 40 GHz的频率范围内,直接提取法在InP HBT上得到了成功的验证,并在整个频率范围内得到了较好的测量结果与计算结果的一致性。     

83GHz InP DHBT静态分频器

A static frequency divider is presented using 0.7μm lnP DHBTs with 280 GHz ft/fmax. The divider is based on ECL master-slave D-flip-flop topology with 30 HBTs and 20 resistors with a chip size 0.62 ×0.65 mm^2. The circuits use peaking inductance as a part of the loads to maximize the highest clock rate. Momentum simulation is used to accurately characterize the effect of the clock feedback lines at the W band. Test results show that the divider can operate from 1 GHz up to 83 GHz. Its phase noise is 139 dBc/Hz with 100 kHz offset. The power dissipation of divider core is 350 mW.     

75 GHz 13.92 dBm InP DHBT 共射共基功率放大器

报道了基于InP基双屏质结双板晶体管(DHBT)工艺的四指共射共基75 GHz微波单片集成(MMIC)功率放大器,器件的最高振荡频率fmax为150 GHz.放大器的输出极发射极面积为15μm×4μm.功率放大器在75 GHz时功率增益为12.3 dB,饱和输出功率为13.92 dBm.放大器在72.5 GHz处输入为2 dBm时达到最大输出功率14.53 dBm.整个芯片传输连接采用共面波导结构,芯片面积为1.06 mm×0.75 mm.     

InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管技术研究

介绍了InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管(DHBT)材料生长、器件结构与设计、制作工艺和性能测试以及在振荡器中的应用等方面的研究.采用发射极-基极自对准工艺制作了InP/InGaAs/InP DHBT器件,发射极尺寸为1.5μm×10μm的器件小电流直流增益β约25,集电极-发射极击穿电压BVCEO≥10V,截止频率,ft和最高振荡频率,fmax分别为50和55GHz;     

InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管技术研究

介绍了InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管(DHBT)材料生长、器件结构与设计、制作工艺和性能测试以及在振荡器中的应用等方面的研究.采用发射极-基极自对准工艺制作了InP/InGaAs/InP DHBT器件,发射极尺寸为1.5μm×10μm的器件小电流直流增益β约25,集电极-发射极击穿电压BVCEO≥10V,截止频率,ft和最高振荡频率,fmax分别为50和55GHz;     

最高振荡频率为620 GHz的0.25 μm InP DHBT器件

磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)具有非常高的截止频率以及较高的击穿电压(相对Si/SiGe而言),适合于太赫兹单片集成电路的研制.图1和图2分别展示了南京电子器件研究所研制的101.6mm(4英寸)0.25 μm InP DHBT器件剖面图和高频性能,器件电流增益(β)为25,击穿电压(BVCEO)为4....