基于IBM SiGe BiCMOS工艺5PAe的2GHz功率放大器设计

采用IBM公司刚刚推出试用的0.35μm SiGe BiCMOS开发性工艺5PAe设计并实现了一个2GHz功率放大器.该放大器采用两级单端结构,除集电极扼流电感外,其余元件全部片上实现,具有集成度高、结构简单的特点.通过在管子基极和匹配电感中串联电阻,实现了全频段稳定.键合测试表明,在所有电源电压下电路均能稳定工作.在VC=3.5V,VB=6V,f=2.0GHz时,小信号增益为20.8dB,输入输出反射系数分别小于-17和-16dB,Pout-2dB约为24dBm.而在输出功率为25.1dBm时,功率附加效率达到21.5%,二次和三次谐波分别小于-45和-52dBc,因而具有较好的线性度.     

基于IBM SiGe BiCMOS工艺5PAe的2GHz功率放大器设计

采用IBM公司刚刚推出试用的0.35μm SiGe BiCMOS开发性工艺5PAe设计并实现了一个2GHz功率放大器. 该放大器采用两级单端结构,除集电极扼流电感外,其余元件全部片上实现,具有集成度高、结构简单的特点. 通过在管子基极和匹配电感中串联电阻,实现了全频段稳定. 键合测试表明,在所有电源电压下电路均能稳定工作. 在VC=3.5V, VB=6V, f=2.0GHz时,小信号增益为20.8dB,输入输出反射系数分别小于-17和-16dB, Pout-2dB约为24dBm. 而在输出功率为25.1dBm时,功率附加效率达到21.5%,二次和三次谐波分别小于-45和-52dBc,因而具有较好的线性度.     

0.35 μm SiGe BiCMOS隔离深槽表面形貌研究

针对0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,对隔离深槽表面形貌进行了研究。仿真及工艺结果表明,多晶硅回刻残留厚度h2、深槽顶部开口宽度Wtp以及刻蚀掩蔽氧化层残留厚度h3是影响深槽表面形貌的主要因素;当h2=220 nm,Wtp=0.7~0.9 μm,h3=150~200 nm时,获得了较好的深槽表面形貌,其隔离漏电流小于0.05 nA/μm,可用于0.35 μm SiGe BiCMOS工艺的隔离。     

基于SiGe BiCMOS工艺的射频ESD电路设计

随着射频电路工作频率的不断升高,ESD已经成为了影响电路可靠性和射频电路性能的重要因素。针对高速射频电路,设计了高速I/O口ESD防护电路和电源到地的箝位电路,并采用斜边叉指型二极管进行版图和性能优化。采用Jazz 0.18μm SiGe BiCMOS工艺对该ESD防护电路进行设计和流片。经过测试得到,ESD保护电压最高可达到3000 V。更改二极管叉指数取得更高的ESD防护级别,改进后保护电压最高可达到4500 V。     

SiGe集成电路工艺技术现状及发展趋势

介绍了基于SiGe材料的集成电路工艺技术概况,包括SiGe HBT器件结构、SiGe HBT特色双极工艺、SiGe BiCMOS工艺等。概述了SiGe工艺技术的应用情况以及国内外发展现状,并结合应用需求,提出了国内模拟集成电路制造用SiGe工艺技术的发展趋势。     

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。     

2.4GHz SiGe BiCMOS功率放大器核心电路设计

基于宏力半导体有限公司最新的0.18 μm SiGe BiCMOS 1P6M工艺,提出了一种应用于2.4～2.5 GHz频段的功率放大器,采用两级共发射极结构,优化了电路结构和元件参数,并使用片上和片外电感电容进行匹配.仿真结果表明,电路在2.4～2.5 GHz频率范围内,增益(S21)达到21 dB,输入和输出匹配(S11,S22)分别达到-17 dB和-22 dB,1dB输出压缩点为16.7 dBm.在电源电压为3.3V时,电路总消耗电流为275 mA.     

应用于TD-LTE的SiGe BiCMOS功率 放大器的设计

针对准第四代无线通信技术TD-LTE中2.570~2.620 GHz频段的应用,设计了一款基于IBM SiGe BiCMOS7WL工艺的射频功率放大器。该功率放大器工作于AB类,采用单端结构,由两级共发射极电路级联构成,带有基极镇流电阻,除两个谐振电感采用片外元件外,其他全部元件均片上集成,芯片面积为(1.004×0.736)mm2。测试结果表明,在3.3 V电源电压下,电路总消耗电流为109 mA,放大器的功率增益为16 dB,输出1 dB增益压缩点为15 dBm。该驱动放大器具有良好的输入匹配,工作稳定。     

基于SiGe BiCMOS技术的低功耗23G VCO

A 23 GHz voltage controlled oscillator(VCO) with very low power consumption is presented.This paper presents the design and measurement of an integrated millimeter wave VCO.This VCO employs an on-chip inductor and MOS varactor to form a high Q resonator.The VCO RFIC was implemented in a 0.18μm 120 GHz f_t SiGe hetero-junction bipolar transistor(HBT) BiCMOS technology.The VCO oscillation frequency is around 23 GHz,targeting at the ultra wideband(UWB) and short range radar applications.The core of the VCO circuit consumes 1 mA current from a 2.5 V power supply and the VCO phase noise was measured at around -94 dBc/Hz at a 1 MHz frequency offset.The FOM of the VCO is -177 dBc/Hz.     

超高速高精度模拟电路SOI上的5V互补SiGe BiCMOS技术

技术概览 第二三代完全电介质绝缘的互补SiGe BiCMOS工艺(BiCom 3)是针对超高速高精度模拟集成电路而设计的。上述器件的工作电压为5V,可在广泛的温度范围内工作,其fT的范围为15～20GHz,fmax的值在40～50GHz的范围,最小化了集电极到基板的寄生现象。fT的值反应出其性能比前一代互补技术提高了近三倍。     

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 BiCMOS技术发展现状

以通讯领域的需求和技术发展为背景,介绍了SiGe HBT器件以及SiGe BiCMOS技术的发展历程。总结了SiGe HBT器件在器件结构和工艺步骤上的共同点。以IBM公司0.5μmSiGe BiCMOS为例,介绍了SiGe BiCMOS典型工艺步骤,分析了BDG和BAG两种工艺集成方式在不同技术节点上应用的利弊。最后,以捷智半导体和IBM产品线为例,对SiGe HBT器件以及SiGe BiCMOS技术划分技术节点。     

一种5位10 GHz SiGe BiCMOS比较器

SiGe BiCMOS提供了性能极其优异的异质结晶体管(HBT),其ft超过70 GHz,β>120,并具有高线性、低噪声等特点,非常适合高频领域的应用。基于SiGe BiCMOS工艺,提出了一种高性能全差分超高速比较器。该电路由宽带宽前置放大器和改进的主从式锁存器组成,采用3.3 V单电压源,比较时钟超过10 GHz,差模信号电压输入量程为0.8 V,输出差模电压0.4 V,输入失调电压约2.5 mV;工作时钟10 GHz时,用于闪烁式A/D转换器可以达到5位的精度。     

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。     

370～390 MHz SiGe BiCMOS功率放大器设计

给出了应用于"Witone数字集群移动通信系统"的移动用户台发射部分的功率放大器的设计。该功率放大器基于AMS 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,采用单端两级放大结构,工作于AB类。测试结果显示,设计的功率放大器的功率增益为22.9 dB,输入1 dB压缩点功率为-10.1dBm,对应的输出功率为11.8 dBm,饱和输出功率25.5 dBm,最大功率附加效率18.6%。     

一种采用BiCMOS工艺的SiGe HBT基区生长方法

为抑制SiGeHBT基区生长过程中岛状物生成,降低位错密度,基于渐变温度控制方法和图形外延技术,结合BiCMOS工艺,研发了在Si衬底上制备高质量Si1-xGex基区的外延生长方法。通过原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线双晶衍射(XRD)测试,显示所生长的Si1,Gex基区表面粗糙度为0.45nm,穿透位错密度是0.3×103～1.2×103cm-2。,在窗口边界与基区表面未发现位错堆积与岛状物。结果表明,该方法适宜生长高质量的SiGeHBT基区,可望应用于SiGeBiCMOS工艺中HBT的制备。     

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。     

基于1.5 μm BiCMOS 工艺的SiGe HBT器件设计优化

基于非选择性外延,自对准注入技术,集电区选择性注入和快速热退火工艺,提出了一种适用于1.5μm BiCMOS集成技术的SiGe HBT器件结构。该结构具有内基区薄,外基区厚,B/E结两侧杂质浓度低,发射极/基极自对准诸优点。利用TSuprem4和Medici进行工艺模拟和电学特性仿真。结果表明,所设计的的SiGe HBT具有良好的电学特性,其最大电流增益为210,当Vce=2.5 V时,截止频率达到65 GHz,验证了器件结构设计的合理性。