高频小功率硅双极器件ESD潜在失效的无损检测方法

目前国内外研究人员多集中于研究MOS器件和GaAs器件的静电放电(ESD)潜在性失效,而对高频小功率硅双极晶体管的静电放电潜在性失效则研究较少。为此,参考国内外研究人员的研究结果,选择采用高温反偏法、低频噪声法以及电参数测量法来对高频小功率硅双极晶体管静电放电潜在性失效的无损检测方法进行了较为细致的分析研究。通过详细比较后可以确定,高温反偏法和低频噪声法均不能用来检测高频小功率硅双极晶体管的静电放电失效,也就更不能用来检测判别此类器件的静电放电潜在性失效。最后,通过对多个电参数的测量与对比发现,高频小功率硅双极晶体管集电极-基极反偏结漏电流的大范围变化可以表征此类器件静电放电潜在性失效的存在。

不同特征频率高频硅双极晶体管静电放电机器模型敏感特性

为了发掘不同特征频率的高频硅双极晶体管在静电放电(ESD)机器模型(MM)作用下敏感特性的相关规律,选取了12种典型的高频硅双极晶体管进行静电放电效应试验。试验结果表明:由于发射极E基极B之间的PN结(EB结)基区宽度比集电极C和基极B之间的PN结(CB结)窄,因而反偏注入MM ESD时,高频硅硅双极晶体管(BJT)的ESD最敏感端对是EB反偏结;当特征频率fT=600 MHz时,失效电压最大,并且随着fT的升高或降低,器件的失效电压逐渐减小;随着注入电压的升高,当fT≤600 MHz时,共发射极电流增益hFE突变至失效,当fT>600MHz时,hFE渐变至失效。该研究结果对于分析高频硅BJT在ESD作用下的敏感特性具有指导意义。

1．2～1．4GHz370W硅双极型晶体管研制

通过进一步优化芯片设计与工艺设计，研制出L波段370W硅双极型功率晶体管。该器件在42V工作电压下，脉宽150μs，占空比10％，频率1．2～1．4GHz全带内，输出功率可达370W以上，增益达8．7dB，效率大于55％，具有良好的抗失配性能。

一种高性能的低温硅双极晶体管

本文设计并研制出在液氮温度（７７Ｋ）下，ｈＦＥ≈３００；在１０Ｋ下，ｈＦＥ＝２１．７的高性能硅双极晶体管，此值优于文献报导的水平［７］．测量了该器件在７７Ｋ的ＩＣ，ＩＢ－ＶＢＥ特性和ｈＦＥ－１／Ｔ特性，并对这些曲线的解释进行了新的理论探讨。

硅双极晶体管直流特性低温效应的研究

从理论和实验上研究了硅双极晶体管直流特性的低温效应,建立了不同发射结结深的硅双极晶体管电流增益的温度模型,讨论了不同工作电流下H_(FE)的温度特性,并分析了大电流下基区展宽效应的温度关系。

低温硅双极晶体管电流增益研究

着重分析了多晶硅发射极对提高电流增益的作用和低温下集电区中性杂质碰撞电离引起的电流倍增效应。导出多晶硅发射极晶体管电流增益的表达式，很好地解释了实验结果。

一种提高硅双极器件频率和功率的新技术

提出了一种能同时提高硅双极器件频率和功率的新技术——具有深阱终端结构的新型梳状深阱结构技术。采用 MEDICI模拟分析表明 ,该技术可将双极器件的击穿电压 BVCB0 提高到平行平面结的 90 %以上 ;可减小寄生效应和漏电流 ,有助于提高小电流β0 ;可适当地增加集电区掺杂浓度 ,减小 τd,同时提高 ICM和 Po。采用该技术后 ,有效集电结的面积约为无阱器件的 50 % ,结电容较小 ,截止频率可提高一倍以上。该技术大大缓解了频率和功率的矛盾 。

低温高注入硅双极晶体管电流增益的定量模拟

本文考虑了基区复合电流，发射结空间电荷区复合电流，基区高注入引起的禁带变窄效应，Ｅａｒｌｙ效应，基区和发射区电导调制效应，有效基区展宽效应以及发射区电流集边效应，定量地模拟了硅双极晶体管电流增益在７７Ｋ和３００Ｋ时与集电极电流的关系，并且与实验结果相吻合，计算还表明在低温７７Ｋ时，电流增益的大注入效应由基区电导调制效应和发射区电流集边效应决定，而在３００Ｋ时则由有效基区展宽效应决定。

高性能硅双极器件的发展

以ECL电路为主,讨论了硅双极器件近期的发展。简述了VLSI中ECL电路结构和性能之后,着重讨论双极器件的按比例缩小、结构的改进以及相关的工艺技术的发展,最后分析了双极器件的低温工作性能。

低温高注入硅双极晶体管电流增益和特征频率的定量模拟

本文定量地模拟了硅双极晶体管电流增益和特征频率与集电极电流在77K和300K时的关系，计算结果与实验相吻合．结果表明在77K时，电流增益大注入效应由基区电导调制效应和发射区电流集边效应决定，而在300K时则由有效基区展宽效应决定，特征频率在300K时主要由基区渡越时间决定，而在77K时，由于发射区禁带变窄效应非常明显，以至于发射区少于存贮时间可能成为主要因素．低温下特征频率蜕变的主要原因是禁带变窄效应，而不是低温浅能级杂质陷阱效应．

国外硅双极分频器发展概况

本文综述了国外近十年来超高速分频器集成电路的发展概况。着重介绍了反馈分频方式的原理。并叙述了采用几种先进硅双极工艺(如SST、SICOS、BSA等)制作的反馈分频方式的分频器和主从D触发器方式的分频器。最后简单介绍了超高速分频器的应用情况。

采用硅双极IC简化VCO设计

蜂窝电话、数字无绳电话、ＰＣＳ等超外差接收机都需要ＰＬＬ频率合成器提供一个稳定的低噪声本地振荡信号进行频率搬移。ＰＬＬ频率合成器由ＶＣＯ（压控振荡器）、相位检测器、环路滤波器等构成，其中ＲＦ（射频）ＶＣＯ是设计难点。虽然可以采用分离元件构成，但由于设...

低温下硅双极晶体管击穿电压的温度特性与分析

给出了从２００～１０Ｋ低温下，硅双极晶体管击穿电压随温度而变化的实验结果，建立了理论模型，并对实验结果作出合理解释。

硅双极型晶体管的可缩放MEXTRAM模型及参数提取

文章在分析Mextram模型缩放性的基础上,介绍了可缩放Mextram模型的参数提取方法。结合不同几何尺寸的硅双极型晶体管的测试数据,进行了参数提取。得到的可缩放Mextram模型的仿真结果与测试数据吻合得很好。

收集区局部掺杂的硅双极晶体管的二维数值分析

对于硅ＮＰＮ晶体管中新型的收集区局部掺杂结构以及常规的收集区均匀掺杂结构，本义采用数值分析，计算出这两种结构的晶体管内部的电势及电场的：二维分布．结果表明：在常规结构中，其浓硼扩散结的弯曲边缘处存在着电场集中效应，收集极雪崩出穿电压ＢＶｃｂｏ深受这种效应的影响．而在新型结构中，上述电场集中效应不复存在，其收集极雪崩击穿电压ＢＶｃｂｏ获得了明显的改善．

DX421系列硅双极模式静电感应晶体管(BSIT)

BSIT是一种新型功率开关器件,在国际上仅在日本有产品销售。 该器件在工作原理及结构设计上均有新的突破,因而该器件不仅具有场效应管工作频率高,输出功率大,无二次击穿,电流负温度系数等优点,而且具有双极管饱和压降小的特点,被誉为新一代的电力电子器件。 目前600V,1A。

77K多晶硅发射区双极型晶体管

本文介绍了适于77K工作的多晶硅发射区双极型晶体管,给出了在不同工作电流条件下的电流增益的温度模型。结果表明在小电流条件下电流增益随温度下降而下降得更为剧烈,并且讨论了在不同注入情况下,浅能级杂质的陷阱作用对截止频率的影响。

微波硅功率双极型管脉冲顶降和增益压缩特性分析

对影响微波硅功率双极型晶体管脉冲波形顶降、顶升和增益压缩特性的器件设计、工艺和使用因素进行了分析。脉冲顶降的本质原因是结温上升,结温又同芯片特性、内匹配电路与芯片键合一致性密切相关;脉冲顶降还与器件在电路中的工作状态相关。脉冲顶升主要是与肖特基势垒接触和较低的器件工作温度有关;影响增益压缩的主要原因是电流饱和与电压饱和,其次还与基区宽变效应、大注入效应和工作状态等因素相关。从器件设计、工艺和电路应用等方面提出了改进器件脉冲顶降和增益压缩特性的途径。

静电放电对高频小功率硅晶体管的双重作用

为了深入研究静电放电对双极晶体管的作用效应是否发生改变,对目前广泛使用的高频小功率硅双极晶体管的静电放电失效进行了实验分析.采用相应的静电放电模拟器,进行不同电压的静电放电注入实验再配合加速寿命实验,一方面验证了低于失效阈值的静电放电注入可能在该类晶体管内部造成潜在性失效,另一方面发现静电放电的注入也可能类似退火,对部分该类晶体管起到了训练加固的作用.