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.     

MBE生长的具有高β,f_T,和f_(max)值的Si/SiGe HBT

Si/SiGe异质结双极晶体管(HBT)已通过采用MBE生长一完整的层结构而制作成功。典型的基区杂质浓度为2×10~(19)cm~(-3),这远远地超过发射区的杂质浓度,结果薄层电阻为1kΩ/□左右。器件显示500V Early电压,室温下最大的电流增益为550,77K下上升到13000。制作在掩埋层衬底上的器件,其f_(max)为40GHz,这是已报道的Si/SiGe HBT的最大值。特征频率达42GHz,这是采用MBE生长的这类晶体管的最高值。     

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%。     

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...     

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。     

SiGe HBT直流电流增益模型研究

基于器件结构特点和电学特性,研究了影响SiGe HBT(异质结双极晶体管)直流电流增益的主要因素,分析了不同的电流密度条件下,器件的物理参数、结构参数与集电极电流密度和中性基区复合电流的关系,建立了SiGe HBT集电极电流密度,空穴反注入电流密度、中性基区复合电流、SRH(Shockley-Read- Hall)复合电流密度、俄歇复合电流密度以及直流电流增益模型,对直流电流增益模型进行了模拟仿真,分析了器件物理、结构参数以及复合电流与直流电流增益的关系,得到了SiGe HBT直流电流增益特性的优化理论依据.     

Si/SiGe/Si双异质结晶体管(HBT)的负阻特性

同质结硅双极晶体管在共射极状态下工作中,在高集电极--发射极电压、大电流下,由于热电正反馈,容易发生热击穿,这限制了晶体管的安全工作区域.本文报道了在大电流下,由于热电负反馈,重掺杂基区Si/SiGe/HBT出现了负阻特性,并对这一现象进行了新的解释,认为这是由于大电流下耗散功率增加,基区俄歇复合导致电流增益随温度增加而减小的结果.这一现象有利于改善大电流下双极晶体管的抗烧毁能力,证明Si/SiGe/HBT适于大功率应用.     

Si／SiGe／Si双异质结晶体管（HBT）物负阻特性

同质结硅双极晶体管在共射极状态下工作中,在高集电极－发射极电压、大电流下,由于热电正反馈,容易发生热击穿,这限制了晶体管的安全工作区域。本文报道了在大电流下,由于热电负反馈,重掺杂基区Si/SiGe/HBT出现了负阻特性,并对这一现象进行了新的解释,认为这是由于大电流下耗散功率增加,基区俄歇复合导致电流增益随温度增加而减小的结果。这一现象有利于改善大电流下双极晶体管的抗烧毁能力,证明Si/SiGe/HBT适于大功率应用。     

Ge组分对SiGe HBT直流特性的影响

制作了基区Ge组分分别为0.20和0.23的多发射极指数双台面结构SiGe异质结双极型晶体管(HBT)。实验结果表明,基区Ge组分的微小增加,引起了较大的基极复合电流,但减小了总的基极电流,提高了发射结的注入效率,电流增益成倍地提高。Ge组分从0.20增加到0.23,HBT的最大直流电流增益从60增加到158,提高了约2.6倍。     

高性能锗硅异质结器件击穿特性的研究

对高频下的SiGe HBT器件击穿特性进行了研究。借助TCAD仿真工具,分析了影响器件击穿特性的基区Ge分布与集电区掺杂浓度超结结构。在3种不同Ge分布下,仿真结果表明,基区Ge的均匀分布有利于提高击穿电压;同时将超结结构引入集电区后,SiGe HBT器件的击穿电压提高了36%,由2.5 V提高到3.4 V。     

Simulation of boron diffusion in Si and strained SiGe layers

Boron outdiffusion from the base into the emitter and collector caused by annealing in SiGe heterobipolar transistors (HBTs) has a serious influence on the transit frequency. One solution of the problem of boron outdiffusion is the creation of intrinsic spacers between the base, emitter and collector layers to prevent diffusion of boron across the heterointerface. For optimisation of SiGe HBT properties, several simulators are used. This paper presents a quantitative analysis of a SiGe HBT by process simulators SUPREM IV.GS and ISE TCAD-DIOS. Models for simulation of a boron-doped SiGe base of HBT are discussed and compared.     

SiGe HBT发射极台面湿法腐蚀技术研究

在SiGeHBT的制造工艺中,为了防止干法刻蚀发射极台面对外基区表面造成损伤,从而导致SiGeHBT小电流下较大漏电问题,对SiGeHBT发射极台面的湿法腐蚀技术进行了研究。通过改变超声功率、腐蚀液温度,从中获得了较为理想的腐蚀条件。     

High-speed scaled-down self-aligned SEG SiGe HBTs

A scaled-down self-aligned selective-epitaxial-growth (SEG) SiGe HBT, structurally optimized for an emitter scaled down toward 100 nm, was developed. This SiGe HBT features a funnel-shaped emitter electrode and a narrow separation between the emitter and base electrodes. The first feature is effective for suppressing the increase of the emitter resistance, while the second one reduces the base resistance of the scaled-down emitter. The good current-voltage performance - a current gain of 500 for the SiGe HBT with an emitter area of 0.11 /spl times/ 0.34 /spl mu/m and V/sub BE/ standard deviation of less than 0.8 mV for emitter width down to about 0.13 /spl mu/m - demonstrates the applicability of this SiGe HBT with a narrow emitter. This SiGe HBT demonstrated high-speed operation: an emitter-coupled logic (ECL) gate delay of 4.8 ps and a maximum operating frequency of 81 GHz for a static frequency divider.     

SiGe HBT高频特性研究

从器件结构、工艺条件等方面,对影响SiGe HBT高频特性的因素进行对比分析,并在此基础上,对提高SiGe HBT频率特性的方法进行了总结归纳。渡越时间受温度改变影响,SiGe HBT的高频性能在低温下提高。多种形状的基区Ge分布影响基区渡越时间,对提高频率起关键作用。降低工艺温度能有效减小杂质扩散,优化频率。采用新结构以减小发射极电阻,或增加工艺隔离步骤以抑制寄生参数,均可提高频率。     

16 Gbit/s multiplexer IC using double mesa Si/SiGe heterojunction bipolar transistors

A double mesa Si/SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT) was developed for application in integrated circuits. The HBT is characterised by an emitter base heterojunction and consequently by a high base doping concentration. By using these transistors an integrated digital circuit, a multiplexer, was implemented. The measured bit rate of this first Si/SiGe HBT circuit was 16 Gbit/s.<>     

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的速度优化设计

从理论分析角度介绍了优化SiGe异质结晶体管速度的方法。结合双极晶体管的工艺限制，介绍了SiGeHBT的基本原理，讨论了SiGeHBT的发射区／基区／集电区设计。最后，以一个100GHzfmax和fT的HBT为例，对电路制作工艺参数进行了讨论。     

TiSi2在微波低噪声SiGe HBT中的应用

通过在SiGe HBT外基区和多晶发射极上制作TiSi2,从而使器件的高频噪声系数得到进一步降低.以PD=200mW的SiGe HBT为例,采用TiSi2工艺的噪声系数典型值为F=1.6dB@1.1GHz,明显低于无TiSi2工艺SiGe HBT的2.0dB@1.1GHz,且频率越高,二者差别越大.     

一种测量外延层厚度及掺杂浓度的改进方法

在双台面SiGeHBT加工工艺过程中,采用RIE工艺刻蚀发射极台面时,为了避免等离子轰击对外基区表面造成损伤,同时为了防止过刻到基区,必须严格控制发射极台面的高度,从而必须准确知道未刻蚀前的厚度和刻蚀后的厚度。现有的许多对材料厚度及掺杂浓度的分析方法,具有各自的优缺点。本文提出了一种可以同时检测外延层的厚度及掺杂浓度分布的方法,这种方法具有简单、高效、低成本的优点。