SiGe BiCMOS低噪声放大器激光单粒子效应研究

随着CMOS工艺的日益成熟和SiGe外延技术水平的不断提高,SiGe BiCMOS低噪声放大器(LNA)广泛应用于空间射频收发系统的第一级模块.SiGe HBT作为SiGe BiCMOS LNA的核心器件,天然具有优异的低温特性、抗总剂量效应和抗位移损伤效应的能力,然而,其瞬态电荷收集引起的空间单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题.本文基于SiGe BiCMOS工艺低噪声放大器开展了单粒子效应激光微束实验,并定位了激光单粒子效应敏感区域.实验结果表明,SiGe HBT瞬态电荷收集是引起SiGe BiCMOS LNA单粒子效应的主要原因.TCAD模拟表明,离子在CMOS区域入射时,电离径迹会越过深沟槽隔离结构,进入SiGe HBT区域产生电子空穴对并引起瞬态电荷收集.ADS电路模拟分析表明,单粒子脉冲瞬态电压在越过第1级与第2级之间的电容时,瞬态电压峰值骤降,这表明电容在传递单粒子效应产生的瞬态脉冲过程中起着重要作用.本文实验和模拟工作为SiGe BiCMOS LNA单粒子效应抗辐射设计加固提供了技术支持.

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的4GS/s、14 bit数模转换器

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计了超高速高精度数模转换器(DAC),其时钟采样率为4 GS/s、精度为14 bit。为满足4 GHz处理速度,该DAC中所有电路均采用异质结晶体管(HBTs)搭建。为了降低功耗和节约面积,本设计采用10+4分段译码的方式,其中低10位电流舵使用R-2R梯形电阻网络,而高4位使用温度计码结构。仿真结果表明,所设计DAC的DNL、INL分别为0.54 LSB和0.39 LSB,全奈奎斯特频域内的无杂散动态范围均大于82 dBc。在3.3 V和5 V混合电源供电下,整个DAC的平均功耗为2.39 W。芯片总面积为11.22 mm^(2)。

烟曲霉sIgE、嗜酸性粒细胞和总IgE联合检测对变应性支气管肺曲霉菌病的诊断价值

目的探讨血清烟曲霉特异性IgE(sIgE)、嗜酸性粒细胞和总IgE联合检测对变应性支气管肺曲霉菌病(ABPA)的诊断价值。方法收集2021年6月至2023年4月皖北煤电集团总医院就诊且经临床诊断为ABPA患者26例作为ABPA组,支气管炎患者22例作为支气管炎组,另选取体检健康者30例作为健康人对照组。采用荧光酶联技术测定3组受试者血清中烟曲霉sIgE和总IgE含量,仪器法测定外周血细胞中嗜酸性粒细胞数,并比较3组受试者血清烟曲霉sIgE、总IgE及外周血嗜酸性粒细胞水平;采用ROC曲线评估各项指标对ABPA诊断的效能;采用Pearson相关分析肺曲霉菌病患者血清烟曲霉sIgE、嗜酸性粒细胞与总IgE的相关性。结果ABPA组患者血清烟曲霉sIgE、嗜酸性粒细胞与总IgE水平分别为2.96(0.21,8.34)kU A/L、0.10(0.05,0.15)×10^(9)/L、206.00(31.55,377.00)kU/L;支气管组分别为0.015(0.01,0.08)kU A/L、0.075(0.01,0.20)×10^(9)/L、25.60(16.17,106.25)kU/L,健康人对照组分别为0.013(0.01,0.06)kU A/L、0.064(0.01,0.17)×10^(9)/L、15.30(11.21,26.16)kU/L。ABPA组患者血清烟曲霉sIgE和总IgE水平显著高于支气管炎组(Z分别为-2.416、-3.237,P均<0.05)和健康人对照组(Z分别为-2.642、-3.832,P均<0.05),支气管炎组患者血清总IgE水平高于健康人对照组(Z=-1.981,P均<0.05);3组受试者嗜酸性粒细胞水平比较差异无统计学意义(P>0.05);ABPA组患者血清总IgE与嗜酸性粒细胞水平呈正相关(r=0.676,P<0.05);ROC曲线分析结果显示,血清烟曲霉sIgE、嗜酸性粒细胞与总IgE诊断ABPA的ROC曲线下面积(AUC ROC)分别为0.813、0.523、0.829,总IgE的AUC^(ROC)最高,其敏感性和特异性分别为84.6%和81.4%,三项指标联合检测可将AUC ROC提高至0.840;血清烟曲霉sIgE、总IgE和嗜酸性粒细胞联合检测诊断ABPA的AUC^(ROC)、敏感性、特异性均高于单一指标检测。结论ABPA患者血清烟曲霉sIgE与总IgE水平升高,三项指标联合诊断ABPA的效能较高,可作为评估ABPA感染和诊疗的血液标志物。

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。

非掺杂型Si/SiGe异质结外延与表征

以自旋为编码单元的硅基半导体量子计算与传统微电子工艺兼容,易拓展且可以同位素纯化提高退相干时间,因而备受关注.本研究工作通过分子束外延生长了高质量非掺杂型Si/SiGe异质结并测试了二维电子气迁移率.球差电镜观察到原子级尖锐界面,原子力显微镜表征显示其表面均方根粗糙度仅为0.44 nm,低温下迁移率达到20.21×10^(4)cm^(2)·V^(–1)·s^(–1).不同栅压下载流子浓度和迁移率的幂指数为1.026,材料丁格比值在7—12之间,表明载流子主要受到背景杂质散射和半导体/氧化物的界面散射.

基于SiGe BiCMOS工艺的8 GS/s采样保持电路

为实现数字通信对高速模数转换器的要求,基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺提出了一款8 GS/s采样率、6 bit的采样保持电路。电路采用全差分开环结构,利用射极跟随型采样开关实现了电路高采样率。采样开关中采用晶体管线性补偿技术,有效地提高了采样保持电路的线性度。输出缓冲电路采用级联结构实现高线性度,并提高了电路的驱动能力。测试结果发现,在采样模式下单端输入信号频率4 GHz、采样时钟频率8 GHz条件下,有效位数为5.4 bit,无杂散动态范围为37.6 dB,总谐波失真为37.5 dB,总功耗为450 mW,芯片尺寸为0.68 mm×0.68 mm。

基于SiGe工艺多抽头电感结构的紧凑型Wilkinson功分器

为了解决传统Wilkinson功分器损耗高、尺寸大的问题,从功分器的理论分析出发,将传统的微带线结构和LC集总式结构进行改进,在隔离电阻处引入频率补偿电容,设计一种新型的多抽头电感结构的紧凑型宽带二等分功分器。所设计的功分器基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺。射频/微波电磁仿真显示,在8~16 GHz的频带范围内,功分器的分配损耗小于0.8 dB,隔离度大于20 dB,端口回波损耗大于15 dB,核心电路版图面积仅为0.30 mm×0.25 mm,可满足宽带功分器低损耗、小型化、高隔离度的设计要求。

Ge/SiGe非对称耦合量子阱强度调制特性仿真

硅基光子学已被广泛认为是能实现片上光电子集成的有效平台,然而迄今为止,对硅基光源、探测器以及调制器等硅基有源器件的研究仍然具有一定的挑战性。为此,提出并仿真分析了一种可以用于实现硅基强度调制的Ge/SiGe非对称耦合量子阱结构。首先,利用8带k·p理论模型对耦合量子阱的能带结构和电子波函数进行了仿真计算;然后,详细分析了外加电场强度在0 kV/cm至60 kV/cm范围内,非对称耦合量子阱对TE和TM偏振模式的传输光的光吸收谱随外加电场强度的变化。仿真结果表明,对于TE偏振模式的传输光,在无外加电场强度条件下,非对称耦合量子阱的第一个吸收带边约在1449 nm处;而在30 kV/cm外加电场下,该量子阱的吸收带边相比于无外加电场情况向长波方向移动约22 nm,比相同外加电压下的普通量子阱显著。本工作所提出的Ge/SiGe非对称耦合量子阱结构是一种有望实现更低工作电压、更高速和更低损耗硅基强度调制器的结构。

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。

SiGe半导体在微电子技术发展中的重要作用

从Si-BJT和Si-FET集成电路在提高频率、速度上的困难,到SiGe-HBT和SiGe-FET及其集成电路的优异特性,论述了SiGe半导体在Si基微电子技术发展中的重要作用;特别强调了应变增强载流子迁移率—应变工程技术的重要作用。介绍了SiGe器件及其集成电路的发展概况。

UHV/CVD生长SiGe/Si材料分析及应用研究

以Si2H6和GeH4为生长气源,采用UHV/CVD系统在Si(100)衬底上生长了Si1-xGex合金和Si1-xGex/Si多量子阱结构。采用X射线双晶衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等仪器设备对样品的组份、界面和表面形貌等晶体质量进行了研究。SiGe合金中Si和Ge摩尔分数的比值随着Si2H6和GeH4流量比的增加按比例线性增加,比例因子为2.57。生长的Si0.88Ge0.12合金样品的界面清晰,表面平整,平均粗糙度仅为0.4 nm,位错密度低于104/cm2。六周期Si0.88Ge0.12/Si多量子阱的X射线双晶衍射摇摆曲线中存在多级卫星峰和Pendellosung条纹。这些结果表明SiGe合金和SiGe/Si多量子阱均具有很好的晶体质量。

环栅晶体管制备中SiGe选择性刻蚀技术综述

环栅(Gate-all-around,GAA)晶体管是3 nm以下节点替代现有鳍式晶体管(FinFET)最有竞争力的器件结构,能有效改善器件尺寸不断微缩带来的短沟道效应。与FinFET相比,GAA器件制备的工艺流程中内侧墙制备和沟道释放是新引入的工艺模块,均需要SiGe选择性刻蚀技术。工艺要求SiGe作为牺牲层被选择性刻蚀去除,且尽可能减少对Si沟道的损伤。本文对环栅晶体管制备工艺中所需的SiGe选择性刻蚀技术进行了综述,主要分析了器件结构的发展趋势及SiGe选择性刻蚀的应用,并分类综述了常规SiGe选择性刻蚀方法以及新型选择性刻蚀技术的发展历程,分析了各种技术的优点和不足。最后对SiGe选择性刻蚀技术面临的挑战进行了分析,并对其未来可能的发展趋势进行了展望。

SiGe电光调制器研究进展

光子调制器是光纤通信系统中的核心器件,主要对光信号进行调制,实现信号从电域到光域的转换。随着硅基半导体工艺的发展,硅基光子调制器逐渐成为了主流硅光子器件,基于硅工艺技术的GHz带宽调制器的实现也为硅光子学的发展奠定了基础。作为一种用于短距离光互连的高性能光调制器,SiGe光吸收调制器受到了较多关注。文中讨论了高性能SiGe电光调制器的发展现状,对国内外硅基光子调制器的研究进展进行分析,讨论了PIN、PN结等电学调制结构,为研发高速率、低损耗的光子调制器提供了思路。

SiGe HBT及其应用

介绍SiGe异质结双极晶体管HBT的优点、特性、结构、工艺和应用。

SiGe技术、器件及其应用

SiGe技术和SOI技术将是21世纪硅集成的重要技术,它们相互补充,改善晶体管的速度 和性能。本文介绍了SiGe技术、器件和应用。

穴位敷贴对过敏性鼻炎小鼠血细胞分类和血清SIgE的影响

【目的】观察穴位敷贴对过敏性鼻炎模型小鼠外周血嗜酸性粒细胞(EOS)和血清卵白蛋白(OVA)特异性IgE(SIgE)的影响。【方法】选用BALB/C小鼠60只,随机分成5组:正常对照组、模型组、穴位敷贴组、激素阳性对照组(激素组)和磷酸盐缓冲液(PBS)阴性对照组(PBS组);除正常对照组以外,其他组均采用OVA致敏及攻击方法复制过敏性鼻炎模型,穴位敷贴组以中药(白芥子、玄胡、细辛、甘遂、苍耳子)敷贴大椎穴,激素组以100mg/L地塞米松腹腔注射,PBS组采用大椎穴假治疗同时腹腔注射PBS。以苏木素—伊红(HE)染色检测各组小鼠外周血EOS计数及百分率,酶联免疫吸附(ELISA)法检测各组小鼠血清SIgE水平。【结果】模型组小鼠外周血EOS计数与百分率、血清SIgE水平均显著性升高(P<0.05或P<0.01);穴位敷贴组和激素组的治疗均可显著性降低模型小鼠EOS计数与百分率及SIgE水平(P<0.05),两治疗组作用相仿(P>0.05)。【结论】穴位敷贴治疗过敏性鼻炎的作用可能与其能降低外周血EOS计数及血清SIgE水平有关。

基于SiGe BiCMOS的全集成射频功率放大器设计

提出了一种基于SiGe BiCMOS工艺的适用于移动设备的紧凑全集成功率放大器.设计采用cascode驱动级与共发射极功率级级联以提高放大器的功率增益,片上集成CMOS电源以提供偏置电流,采用分布式的镇流电阻和具有热负反馈效果的偏置电路补偿结温以防止放大器在高温工作时失效,并且采用一种紧凑的电路级的热耦合模型对所提出的热稳定措施进行仿真验证.后仿结果表明:PA在3.3 V供电下、2.4~2.5 GHz的工作范围内输出增益为32.5 dB,S11&S22<-10 dB,1 dB压缩点处的输出功率为25.4 dBm,在25℃的环境温度下最高结温小于65℃(饱和).芯片面积仅为1.25×0.76 mm^(2).测试结果表明:在-45~85℃的工作环境下,可以在增益要求为26.5~32.9 dB的应用中正常工作.1 dB压缩点处的输出功率为24.3 dBm.采用20 MHz 64-QAM OFDM信号测试,DEVM达到-30 dB的输出功率为18.1 dBm.

SiGe热电材料的发展与展望

热电材料是利用热电效应将电能和热能直接相互转换的功能材料,在热电发电和热电制冷领域都有巨大的应用前景,而SiGe热电材料则是高温域一种很有前途的热电材料。论述了SiGe热电材料的热电特性及制备工艺,阐述了提高材料热电性能的主要途径。

电子辐照SiGe HBT和SiBJT的直流特性分析

研究了 1 MeV 不同剂量电子辐照前后 SiGe 异质结晶体管(HBT)的直流特性,并与 Si 双极晶体管(BJT)进行了比较。结果表明辐照后 SiGe HBT 的 IB基本不变,IC和β 都下降;随电子辐照剂量的增加,Ic和β 都减小。对 Si BJT 而言,IB和 IC与在相同辐照剂量辐照后的 SiGe HBT 相比都增大很多,β 下降幅度也很大。这说明 SiGe HBT 具有比 Si BJT 更好的抗辐照性能。对电子辐照后器件电学性能的变化机制进行了初步分析。

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的高线性射频功率放大器

采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计应用于无线局域网(WLAN)802.11b/g 2.4GHz频段的Class AB射频功率放大器。该放大器采用两级放大结构,具有带温度补偿的线性化偏置电路。仿真结果显示:电路的输入匹配S11小于-13 dB,输出匹配S22小-于20 dB,功率增益达27.3 dB,输出1 dB压缩点为23 dBm,最大功率附加效率(PAE)为21.3%;实现了匹配电路、放大电路和偏置电路的片上全集成,芯片面积为1 148μm×1 140μm。