SiGe BiCMOS工艺中HBT的关键制造工艺研究

研究了0.18μm 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。     

SiGe HBT器件的研究设计

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT,并对SiGe HBT设计进行了研究分析。给出了双极晶体管的结构和关键工艺参数,并进行了流片测试,结果表明,在室温下电流增益β大于1500,最大达到3000,Vceo为5V,厄利电压VA大于10V,βVA乘积达到15000以上。这种器件对多晶Si发射极As杂质浓度分布十分敏感。     

SiGe工艺中HBT结构ESD保护电路设计

为有效控制生产成本,减少工艺步骤,提出了在SiGe工艺中,用SiGe异质结双极型晶体管(HBT)代替传统二极管来实现静电放电(ESD)保护的方案。通过设计不同的HBT器件的版图结构,以及采取不同的端口连接方式,对HBT单体结构防护ESD的能力强弱和其寄生电容大小之间的关系进行了比较分析,并从中找出最优化的ESD解决方案。应用于实际电路中的验证结果表明,此方案在ESD防护能力达到人体模型(HBM)2 kV的基础上,I/O(IN/OUT输入输出)端口的寄生电容值可以做到200 fF以下,且此电容值还可通过HBT串联模式进一步降低。     

SiGe HBT高频噪声特性研究

对SiGe HBT的高频噪声进行了模拟.频率f、载流子正向延迟时间τF、集电极电流等因素都对高频噪声有影响.当频率高于高频转角频率时,最小噪声系数NFmin随着频率的增大而线性增大,而不是与f2成正比关系,且NFmin随着集电极电流的增大先减小后增大.结果表明,噪声最小时的最佳偏置电流所对应的特征频率fT并不是最大特征频率,约为最大特征频率的50%.     

用于HBT的SiGe合金材料层的腐蚀工艺研究

探索利用反应离子刻蚀(RIE)和湿法腐蚀Si1-xGex合金材料的工艺条件.对两种腐蚀方法的利弊进行了对比,找出腐蚀Si1-xGex合金材料的实用化途径,并且解决了不同Ge含量的Si1-xGex合金材料的腐蚀速度控制.     

全温区超薄基区SiGe HBT参数特性研究

分析了不同温度下超薄基区 Si Ge HBT中载流子温度及扩散系数随基区结构参数的变化 ,并给出了实验比较     

与Si 工艺兼容的Si/ SiGe/ Si HBT 研究

我们对Si/SiGe/Si HBT及其Si兼容工艺进行了研究,在研究了一些关键的单项工艺的基础上,提出了五个高速Si/SiGe/Si HBT结构和一个低噪声Si/SiGe/Si HBT结构,并已研制成功台面结构Si/SiGe/Si HBT和低噪声Si/SiGe/Si HBT,为进一步高指标的Si/SiGe/Si HBT的研究建立了基础。     

SiGe HBT超自对准结构模拟研究

侧墙厚度及悬梁长度是SiGe HBT超自对准器件工艺中的重要结构参数,对器件的寄生效应和结面积有一定的影响,因而也影响器件的电流放大系数β和特征频率ft.在目前的文献中,尚未见到有关SiGe HBT超自对准结构模拟的报道.文章在研究各种超自对准技术的基础上,给出了SiGe HBT超自对准器件的优化结构.利用二维器件模拟软件MEDICI,对该结构中的侧墙及悬梁进行了模拟研究.结果表明,侧墙厚度对器件的频率特性影响较大,而对直流放大倍数β影响较小;悬梁长度在仿真的参数范围内对器件的直流放大特性和特征频率都影响不大.     

多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT

研制成功了可商业化的75mm单片超高真空化学气相淀积锗硅外延设备SGE50 0 ,并生长了器件级SiGeHBT材料.研制了具有优良小电流特性的多晶发射极双台面微波功率SiGeHBT器件,其性能为:β=60 @VCE/IC=9V/ 30 0 μA ,β=1 0 0 @5V/ 50mA ,BVCBO=2 2V ,ft/ fmax=5 4GHz/ 7 7GHz @1 0指,3V/ 1 0mA .多晶发射极可进一步提供直流和射频性能的折衷,该工艺总共只有6步光刻,与CMOS工艺兼容且(因多晶发射极)无需发射极外延层的生长,这些优点使其适合于商业化生产.利用60指和1 2 0指的SiGeHBT制作了微波锗硅功率放大器.60指功放在90 0MHz和3 5V/ 0 2A偏置时在1dB压缩     

多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT

研制成功了可商业化的75mm单片超高真空化学气相淀积锗硅外延设备SGE500,并生长了器件级SiGe HBT材料.研制了具有优良小电流特性的多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT器件,其性能为:β=60@VCE/IC=9V/300μA,β=100@5V/50mA,BVCBO=22V,ft/fmax=5.4GHz/7.7GHz@10指,3V/10mA.多晶发射极可进一步提供直流和射频性能的折衷,该工艺总共只有6步光刻,与CMOS工艺兼容且(因多晶发射极)无需发射极外延层的生长,这些优点使其适合于商业化生产.利用60指和120指的SiGe HBT制作了微波锗硅功率放大器.60指功放在900MHz和3.5V/0.2A偏置时在1dB压缩点给出P1dB/Gp/PAE＝22dBm/11dB/26.1%.120指功放900MHz工作时给出了Pout/Gp/PAE＝33.3dBm (2.1W)/10.3dB/33.9%@11V/0.52A.     

非外延集电区的超高压锗硅异质结双极晶体管

介绍了在0.18 μm逻辑工艺平台上全新设计的超高压锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT),该器件改变了外延的一维纵向集电区,而采用了通过离子注入掺杂的“L形”二维集电区结构,集电区包括本征基区下方的纵向集电区和场氧底部横向集电区.该器件可在同一工艺中通过版图中横向集电区长度的变化实现不同的击穿电压,因此可制作超高压...     

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。     

高频大功率SiGe/Si HBT的设计

详细地阐述了高频大功率SiGe/Si异质结双极晶体管(HBT)设计中的一些主要问题,主要包括器件的纵向设计中发射区、基区以及收集区中掺杂浓度、形貌分布、层厚的选择以及横向布局设计中的条宽、间隔的选择等.并对这些主要参数的选择给出了一些实用的建议.     

SiGe／Si HBT及其单片微波集成电路的研究

ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ作为单片微波集成电路中的有源元件，在截止频率，增益，噪声等方面相对于ＧａＡｓ器件有很大的优势。本文结合本单位在ＳｉＧｅ材料和器件、电路等方面做过的工作，对实现ＳｉＧｅ单片微波集成电路的一些理论和技术要点作了阐述。     

SiGe HBT基区结构的优化对欧拉电压的影响

欧拉电压是SiGe HBT一项重要的直流参数,受到基区结构(如Ge组分)的影响。研究发现,高温过程会导致硼的外扩散,从而影响异质结的位置,使欧拉电压受到影响。实验发现,通过优化基区结构,加厚CB结处i-SiGe厚度,可获得VA=520 V,βVA=164,320 V的SiGe HBT。     

一种高电流增益的SiGe HBT的研制

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT。经测量,在室温下电流增益β大于1500,最大达到2800,其Vceo为5V,厄利（Early）电压VA大于10V,βVh乘积达到15000以上。这种器件对多晶硅发射极砷杂质浓度分布十分敏感。     

一种抑制单粒子瞬态响应的SiGe HBT工艺加固技术仿真

基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,开展了无深槽NPN SiGe HBT工艺和器件仿真。模拟了带深P阱SiGe HBT的制备过程、常规电学特性和重离子单粒子效应。该器件与常规器件相比表现出更优的单粒子瞬态(SET)特性,在关态的SET响应峰值下降了80%,在最大特征频率工作点的SET响应峰值下降了27%,瞬态保持时间也大幅减小。使用深N阱和深P阱隔离同时抑制了集电区-衬底结的漂移载流子收集和衬底扩散载流子收集的过程,极大地提高了器件的SET性能。     

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。