基于有限元法对发射极指分段结构的多指SiGe HBT的研究

针对传统多指SiGe HBT发射极指中心区域和器件中心区域温度较高导致热不稳定问题,提出了新型发射极指分段结构来抑制功率SiGe HBT中心区域的自热效应,提高器件温度分布均匀性.利用有限元软件ANSYS对器件进行建模和三维热模拟,研究器件温度分布的改善情况.结果表明,与传统不分段结构的器件相比,新型分段结构的多指SiGe HBT的指上的温度分布更加均匀、不同指上的温差和集电结结温明显降低,自热效应得到有效抑制,器件的热稳定性得到增强.     

新型发射极指组合结构功率SiGe HBT热分析

提出了一种发射极指分段和非均匀发射极指长、指间距组合的新型器件结构,以改善多指功率硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)的热稳定性。考虑器件具有多层热阻,发展建立了相应的热传导模型。以十指功率SiGe HBT为例,运用有限元方法对其进行热模拟,得到三维温度分布。与传统发射极结构器件相比,新结构器件最高结温从416.3 K下降到405 K,各个发射指上的高低温差从7 K～8 K下降为1.5 K～3 K,热阻值下降14.67 K/W,器件整体温度分布更加均匀。     

SiGe HBT发射极延迟时间模型

在对SiGe HBT（异质结双极晶体管）载流子输运的研究基础上,建立了包括基区扩展效应SiGe HBT发射极延迟时间τe模型．发射极延迟时间与发射结势垒电容和集电结势垒电容密切相关．在正偏情况下,通常采用的势垒区耗尽层近似不再适用,此时需要考虑可动载流子的影响．本文重点分析了电流密度及发射结面积等参数对SiGe HBT发射极延迟时间的影响．     

SiGe HBT发射极延迟时间模型

在对SiGe HBT(异质结双极晶体管)载流子输运的研究基础上,建立了包括基区扩展效应SiGe HBT发射极延迟时间τe模型.发射极延迟时间与发射结势垒电容和集电结势垒电容密切相关.在正偏情况下,通常采用的势垒区耗尽层近似不再适用,此时需要考虑可动载流子的影响.本文重点分析了电流密度及发射结面积等参数对SiGe HBT发射极延迟时间的影响.     

新结构微波功率SiGe HBT的数值分析

提出一种新结构的微波功率SiGe异质结双极晶体管(SiGe HBT)，该结构通过在传统SiGe HBT的外基区下的集电区中挖槽并填充SiO2的方法来改善器件的高频性能．将相同尺寸的新结构和传统结构的器件仿真结果进行比较，发现新结构器件的基区-集电区电容减少了55％，因而使器件的最大有效增益提高了大约2dB，其工作在低压(Vce=4．5V)和高压(Vce=28V)情况下的最高振荡频率分别提高了24％和10％．     

新结构微波功率SiGe HBT的数值分析

提出一种新结构的微波功率SiGe异质结双极晶体管(SiGe HBT),该结构通过在传统SiGe HBT的外基区下的集电区中挖槽并填充SiO2的方法来改善器件的高频性能.将相同尺寸的新结构和传统结构的器件仿真结果进行比较,发现新结构器件的基区-集电区电容减少了55%,因而使器件的最大有效增益提高了大约2dB,其工作在低压(Vce=4.5V)和高压(Vce=28V)情况下的最高振荡频率分别提高了24%和10%.     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性,发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT).在提高器件或电路热稳定性时,SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性,而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应,从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性，发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT). 在提高器件或电路热稳定性时，SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性，而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应，从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

微波功率SiGe HBT的温度特性

通过研究SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的温度特性,发现SiGe HBT的发射结正向电压随温度的变化率小于同质结Si双极型晶体管(BJT).在提高器件或电路热稳定性时,SiGe HBT可以使用比Si BJT更小的镇流电阻.同时SiGe HBT共发射级输出特性曲线在高电压大电流下具有负阻特性,而负阻效应的存在可以有效地抑制器件的热不稳定性效应,从而在温度特性方面证明了SiGe HBT更适合于微波功率器件.     

SiGe HBT低频噪声PSPICE模拟分析

对SiGe HBT低频噪声的各噪声源进行了较全面的分析,据此建立了SPICE噪声等效电路模型,进一步用PSPICE软件对SiGe HBT的低频噪声特性进行了仿真模拟.研究了频率、基极电阻、工作电流和温度等因素对低频噪声的影响.模拟结果表明,相较于Si BJT和GaAs HBT,SiGe HBT具有更好的低频噪声特性;在低频范围内,可通过减小基极电阻、减小工作电流密度或减小发射极面积、降低器件的工作温度等措施来有效改善SiGe HBT的低频噪声特性.所得结果对SiGe HBT的设计和应用有重要意义.     

一种新型SGOI SiGe异质结双极型晶体管

为了改善SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的电学特性和频率特性,设计了一种新型的SGOI SiGe HBT。在发射区引入了双轴张应变Si层。多晶Si与应变Si双层组合的发射区有利于提高器件的注入效率。利用Silvaco TCAD软件建立了二维器件结构模型,模拟了器件的工艺流程,并对器件的电学特性和频率特性进行了仿真分析。结果表明,与传统的SiGe HBT相比,新型SGOI SiGe HBT的电流增益β、特征频率fT等参数得到明显改善,在基区Ge组分均匀分布的情况下,β提高了29倍,fT提高了39.9%。     

SiGe异质结微波功率晶体管

本文述评了SiGe异质结微波功率晶体管的特性、结构、工艺及研究进展。     

Development of Microwave SiGe Heterojunction Bipolar Transistors

The microwave SiGe Heterojunction Bipolar Transistors (HBT) were fabricated by the material grown with home-made high vacuum/rapid thermal processing chemical vapor deposition equipment. The HBTs show good performance and industrial use value. The current gain is beyond 100;the breakdown voltage BVceo is 3.3V,and the cut-off frequency is 12.5GHz which is measured in packaged form.     

Development of Microwave SiGe Heterojunction Bipolar Transistors

Si Ge material of great practical value can introduce the band-engineering conceptioninto the Si process.Itprovides another importantdevice with design option and can greatlyimprove the device performance.Now the best resultreported i...     

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瞬时剂量率效应实验及仿真研究

锗硅异质结双极晶体管(SiGe Heterojunction Bipolar Transistor,SiGe HBT)由于其优异的温度和频率特性,在航空航天等极端环境中具有良好的使用前景,其辐射效应得到了广泛关注。针对KT9041 SiGe HBT进行了瞬时γ射线及脉冲激光辐照实验,获得其瞬时剂量率效应(Transient Dose Rate Effect,TDRE)响应。实验结果表明,SiGe HBT收集极在辐照下会产生明显的光电流脉冲,并且存在着饱和阈值的现象。此外,在脉冲激光辐照实验中还进行了SiGe HBT总剂量效应与瞬时剂量率效应的协同效应研究。发现SiGe HBT在经过总剂量辐照后其产生的光电流幅值会变大。为了分析实验中观察到的现象,应用TCAD建立了KT9041 SiGe HBT的仿真模型,并进行了瞬时γ射线辐照以及总剂量效应仿真研究。仿真发现,SiGe HBT收集极光电流出现的饱和现象是由示波器端口50 Ω匹配电阻所造成的。而总剂量效应导致的光电流幅值变大则是由于总剂量效应会在SiGe HBT收集极电极处的Si/SiO₂界面引入正电荷缺陷,正电荷缺陷产生的局部电场会对自由电子产生吸引作用,导致更多的自由电子被收集极收集,从而产生幅值更大的光电流。     

Si／SiGe／Si双异质结晶体管异质结势垒效应（HBE）研究

本文研究了不同温度下Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ双异质结晶体管异质结势垒效应，研究发现，集电结处价带能量差△Ｅｖ越大，ＨＢＥ越明显，在给定的△Ｅｖ下，随着温度的降低，ＨＢＥ越显著。     

高性能六边形发射极InGaP/GaAs异质结双极型晶体管

六边形发射极的自对准In Ga P/ Ga As异质结具有优异的直流和微波性能.采用发射极面积为2μm×10μm的异质结双极型晶体管,VCE偏移电压小于15 0 m V,膝点电压为0 .5 V(IC=16 m A) ,BVCEO大于9V,BVCBO大于14 V,特征频率高达92 GHz,最高振荡频率达到10 5 GHz.这些优异的性能预示着In Ga P/ Ga As HBT在超高速数字电路和微波功率放大领域具有广阔的应用前景