基于锗硅异质结双极晶体管的低噪声放大器及其反模结构的单粒子瞬态数值仿真研究

针对锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行TCAD仿真建模,基于SiGe HBT器件模型搭建低噪放大器(LNA)电路,开展单粒子瞬态(SET)的混合仿真,研究SET脉冲随离子不同LET值、入射角度的变化规律.结果表明:随着入射离子LET值的增大,LNA端口的SET脉冲的幅值增大,振荡时间延长;随着离子入射角的增大,LNA端口的SET脉冲的幅值先增大后减小,振荡时间减小.使用反模(IM)共射共基结构(Cascode)降低LNA对单粒子效应的敏感度,验证了采用IM结构的LNA电路的相关射频性能.针对离子于共基极(CB)晶体管、共发射极(CE)晶体管两种位置入射进行SET实验.实验结果与本实验中的正向模式相比,IM Cascode结构的LNA电路的瞬态电流持续时间明显减少,并且峰值减小了66%及以上.

锗硅基区异质结双极型晶体管(GeSi-HBT)的研制

GeSi/Si异质结构材料因其物理特性及其与硅平面工艺的相容性,是制备一系列高频、高速、低温器件的新型半导体材料,可用于通讯、雷达、遥感、计算机、低温电子学等领域。 南京大学与南京电子器件研究所合作,在国内首次研制出GeSi-HBT器件。该器件结构如图1所示。在N^+-Si(100)衬底上外延n-Si层作为集电区,采用快速辐射加热/超低压化学气相淀积(RRH/VLP-CVD)外延方法制备掺硼的GeSi基区,用PECVD方法生长掺磷的p-Si:H发射区。工艺上采取了一系列措施,完成了GeSi-HBT器件的制备。

硅锗基区异质结双极型晶体管的研究进展

本文综述了SiGe-HBT工艺及性能研究的最新进展,提出了若干重要的研究课题.

锗硅异质结晶体管单粒子效应激光微束模拟

对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行了单粒子效应激光微束辐照试验,观测SiGeHBT单粒子效应的敏感区域,测试不同外加电压和不同激光能量下SiGe HBT集电极瞬变电流和电荷收集情况,并结合器件结构对试验结果进行分析。试验结果表明:国产SiGe HBT位于集电极/衬底结内的区域对单粒子效应敏感,波长为1064nm的激光在能量约为1.5nJ时诱发SiGe HBT单粒子效应,引起电流瞬变。入射激光能量增强,电流脉冲增大,电荷收集量增加;外加电压增大,电流脉冲的波峰增大;SiGe HBT的单粒子效应与外加电压大小和入射激光能量都相关,电压主要影响瞬变电流的峰值,而电荷收集量主要依赖于入射激光能量。

5 GHz无线局域网的锗硅异质结晶体管功率放大器

采用IBM 0.35μm SiGe BiCMOS工艺设计了一种应用于5 GHz无线局域网的射频功率放大器。功率放大器工作在A类状态,由两级共发射极放大电路组成,并利用自适应偏置技术改善了功放的线性度。输入输出和级间匹配网络都采用片内元件实现。在3.3 V的电源电压下,模拟得到的功率增益为32.7 dB;1 dB压缩点输出功率为25.7 dBm;最大功率附加效率(PAE)为15%。

锗硅异质结双极晶体管空间辐射效应研究进展

异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管(SiGeHBT)具有良好的温度特性,可承受-180~+200℃的极端温度,在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而,SiGeHBT器件由于材料和工艺结构的新特征,其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了SiGeHBT的空间辐射效应研究现状,重点介绍了国产工艺SiGeHBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明,SiGeHBT作为双极晶体管的重要类型,普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力,但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同,国产SiGeHBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。

偏置条件对NPN型锗硅异质结双极晶体管电离辐射效应的影响

本文研究了不同偏置条件下国产商用NPN型锗硅异质结双极晶体管(Silicon germanium hetero-junction bipolar transistors,SiGe HBTs)在60Coγ辐射环境中电离辐照响应特性和变化规律。实验结果表明,在0.8 Gy(Si)·s-1剂量率辐照下,总累积剂量达到1.1×104 Gy(Si)时,发射结反向偏置条件下60Coγ射线辐照对SiGe HBTs造成的损伤最大,零偏次之,正偏损伤最小;经过一定时间的退火后,零偏恢复程度最小,而正偏和反偏时的恢复趋势以及程度相同。分析了不同偏置状态下其电离辐照敏感参数随累积总剂量以及退火时间的变化关系,讨论了引起电参数失效的潜在机理。

三维数值仿真研究锗硅异质结双极晶体管总剂量效应

为探索锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)总剂量效应的损伤机理,采用半导体器件三维模拟工具(TCAD),建立电离辐照总剂量效应损伤模型,分析比较电离辐射在SiGe HBT不同氧化层结构的不同位置引入陷阱电荷缺陷后,器件正向Gummel特性和反向Gummel特性的退化特征,获得SiGe HBT总剂量效应损伤规律,并与^(60)Coγ辐照实验进行对比.结果表明:总剂量辐照在SiGe HBT器件中引入的氧化物陷阱正电荷主要在pn结附近的Si/SiO_(2)界面处产生影响,引起pn结耗尽区的变化,带来载流子复合增加,最终导致基极电流增大、增益下降;其中EB Spacer氧化层中产生的陷阱电荷主要影响正向Gummel特性,而LOCOS隔离氧化层中的陷阱电荷则是造成反向Gummel特性退化的主要因素.通过数值模拟分析获得的SiGe HBT总剂量效应损伤规律与不同偏置下^(60)Coγ辐照实验的结论符合得较好.

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fT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,fT提高了39.9%。

高速锗硅异质结双极晶体管HICUM可缩放模型

介绍了一种基于HICUM模型建立高速锗硅异质结双极可缩放模型的流程,结合一批不同物理设计尺寸晶体管的测试数据,建立了HICUM模型参数缩放数学方程。建立的可缩放模型在商用仿真器中进行了仿真验证,模型仿真结果与测试数据有很好的吻合。

非外延集电区的超高压锗硅异质结双极晶体管

介绍了在0.18μm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SiGe HBT,并实现不同击穿电压的超高压SiGe HBT阵列。详细阐述了该器件的制作工艺,并对器件的直流和射频性能作了系统的总结和分析。

高速NPN锗硅异质结双极晶体管的设计与制作

报告了0.18μm高速N型锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)的器件结构和制作工艺。分析了SiGe HBT器件的直流和射频特性,其截止频率为110 GHz,击穿电压为1.8 V,电流增益为270。研究了集电区掺杂及锗硅碳外延基区的厚度与掺杂工艺条件对器件特性的影响,并给出最优化的工艺条件。

用气态源分子束外延生长法制备Si/SiGe/Sinpn异质结双极晶体管

用气态源分子束外延法制备了Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉｎｐｎ 异质结双极晶体管．晶体管基区Ｇｅ 组分为０．１２，Ｂ掺杂浓度为１．５×１０１９ｃｍ － ３，ＳｉＧｅ合金厚度约４５ｎｍ ．直流特性测试表明，共发射极直流放大倍数约５０，击穿电压ＶＣＥ约９Ｖ；射频特性测试结果表明，晶体管的截止频率为７ＧＨｚ，最高振荡频率为２．５ＧＨｚ．

SiGe/Si异质结双极晶体管研究

介绍了一种 Si Ge/Si分子束外延异质结双极晶体管 ( HBT)的研制。该器件采用 3μm工艺制作 ,测量得其电流放大系数β为 50 ,截止效率 f T 为 5.1 GHz,表明器件的直流特性和交流特性良好。器件的单片成品率在 90 %以上。

光辅助超高真空CVD系统制备SiGe异质结双极晶体管研究

介绍了采用紫外光化学汽相淀积 (UVCVD)、超高真空化学汽相淀积 (UHVCVD)和超低压化学汽相淀积 (ULPCVD)技术研制的化学汽相淀积 (CVD)工艺系统 ,简称U3 CVD系统 应用该系统 ,在 4 5 0℃低温和 10 - 7Pa超高真空环境下研制出了硅锗 (SiGe)材料和硅锗异质结双极晶体管 (SiGeHBT)材料 实验表明 。

硅-锗异质合金及其在异质结双极晶体管中的应用

八十年代后期发展起来的硅-锗异质结构材料,得益于成熟的硅技术,正在取得令人鼓舞的成果。采用应变层外延技术,已经获得高质量的Ge_xSi_(1-x)/Si异质膜。这些材料已被应用于各种半导体器件的研究之中。异质结双极晶体管是硅-锗异质结构材料的一个典型应用领域。近期研究结果显示出硅-锗异质结双极晶体管(HBT)巨大的潜在优势和在超高频、超高速及低温应用领域的美好前景。本文考察了这种被称为第二代硅的新材料的生长技术及其在异质结双极晶体管中的应用,并简要介绍了国外在硅锗HBT研究方面的一些成果,展望了这种新型器件的发展前景。

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 。