多发射极SiSiGe异质结晶体管
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第19卷第2期 2003午6月
北京 J 业.^=学学扭
JoURML oF B£L丌NG UNⅣERs丌|Y oF TECl{mLo(Ⅳ
V01 29№2
Junt 2003
多发射极Si/SiGe异质结晶体管
邹德恕,袁 颖,史 辰,徐 晨,杜金玉,陈建新,董 欣,王东风,高 国,沈光地
r北康工业大学电,信息与控制工程学院,北京100022)
表l Si,同l一。Ge,lIBT纵向结{驽参数
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基尻厚度,nm
圈I sl/s】I肚。HBT基匹厚度
锗组分期掺杂浓度分布
收稿珏期:2002.10。1 6 基金项日:国家自然科学基金资助项目(6989260。06),国家“973”基金资助项目(G2000683—02) 作者简介:邹德恕(194沪).男,研究员.
引证文献(1条)
1.杨维明.陈建新.邹德恕.史辰.李振国.高铭洁 Si/SiGe异质结晶体管的参数提取与特性模拟[期刊论文]-半导体技
术 2004(11)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bjgydxxb200302014.aspx 授权使用:武汉大学(whdx),授权号:98892e6f-9f9b-43b3-bc1d-9e61014508e6
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虻/mA 图5 si/Sil。Ge。ImT卢随,c变化曲线
从上述交、直流电参数的测量结果可以明显看出,sl/Si-一,(砸,HBT用于制作高频夫功率异质结晶体 管具有独特的优点.优化设计基区锗的组分及其分布,加之适当改变基区的掺杂浓度,可以更加方便地设 计出满足各种性能需要的高频大功率晶体管以满足』“泛的市场需求.
(c01legc of吲ec盯0Ilic Infom州0n and鼢n们l Engincenng,
BeIjing unjversity('f Technology,Be的1ng 100022,C鼬na)
Abstract: T11e development or inf011na廿on 【ccllnology rcquires deVices with hi坚her speed, 11igher rrequencv, atⅡ1e same 6me with mom power and better themlal smbility The convcn“onal devjces based on sⅢcon can hard】y saⅡsfy the rcq uires above because of i把 inhouse physical characters Si,SiGe HRl、is the而ght ddng∞s 01ve this problem. S{(谛alloy gTown on小1icon substra忙5 has
3 结论
利用梳状电板结构设计的10指Si,siGe}mT获得了电流增益卢≥26、是”≥1 80mA.r作点%E=3V、 ,【=20 mA时/,≥2 G}Iz,是具有很好放大特性、宽动态范围的功率器件.如果r艺条件得到改善,si/siGe 异质结晶体管可以得到更加优秀的电学参数‘”.si/siGe技术在微电子学领域有着很好术来.
band gap whjch nan.0ws down witll t}1c increaSe旷(碡comr'【)nenL High rrequerlc¨ “gh speed and
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下载时间:2011年1月4日
S㈣Ge珊n; Key words:
comb s咖cture; double—mesa technological process
万方数据
多发射极Si/SiGe异质结晶体管
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
邹德恕, 袁颖, 史辰, 徐晨, 杜金玉, 陈建新, 董欣, 王东风, 高国, 沈光地 北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100022
普通硅材料由于物理性质的制约,在制造高频人功率方面有很大困难,而si,SiGe材料在这方面具
真很大优势.由于si,sicb材料的箍格常数根接近,在硅衬底上外延牛长的Si—Q。合金材料带隙随锗
组分增加而变窄.如果采用窄带si。 Gc,作为晶体管基区,利用硅作为集电极和发射极就可以构成双异 质结晶体管.利用“能带』=稃”和“掺杂工程”两个方法设计晶体管,可以很好地实现高频、商速、大功率、全 温区等特性.利用si/siGe}lBT基区si,Ge、带隙窄,且价带上移变窄的特性,基区空穴向发射区扩散 遭到比电子从发射区扩散到基医更高的势垒,使得在相同条件下,异质结比同质结的电于、空穴注入比尢 碍多,因斯夫夫提离了晶体管的电流增益.即可以通过政变si,Ge,基区锗组分调节电流增益,两不再受 到基区掺杂的影响.因此在功率晶体管的设计巾,就可以适当提高基区掺杂,以减少基医电阻,克服大注 入下的草送电导瀚制效应,扶丽在傈持较高[作颇率的骑提F提高功率晶体管的输出功率,
摘要:在硅衬底上外延生长一层si.一芦气台金辩料,它的带隙随组分x的增攮褥变窜,如果崩si;一,Gc,窄带材 料作晶体管基I蔓,利用硅作为集电极和发射极构成双极晶体管,就可以根容易实现器件的高频、高速、大功率.
设汁了一种以sl,si;一p,,Sl为皱俺结构。橇状lo指发射医为横粕结构的异质锤晶体管,帛l嗣双台茸工艺方法
l 器件的设计与制造
高频功率晶体管在设计中要求窄基区和尽量小的基鼠电阻,这对于纯硅器件是一对矛盾.而用si/
si…&,异质结器件就可以得到解决.适当提高锗组分,使萋厦禁带宽度变窄到保i蠹有足够的电流增益
时,町以尽最提高基区掺杂浓度,在窄基区的情况下,降低基区电阻至足够小,同时也ⅡJ防止出现基区穿 通.器件纵淘结构设汁洋见匿{拳l表l,匿中c为基区硼掺杂浓度.
万方数据
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北京工业人学学报—竺i!
基区靠近发射区一侧硼掺杂提前5 nm时停止,锗在距离发射区2 5 nm时停If:加入,以防止硼杂质外 扩到s1.Ge。合金层的外侧,造成同质结在异质结之前,影响器件特性,特别是使电流增益下降….
高频功率品体管的横向尺寸设汁的关键是提高发射区的周长面积比.作者采用常见的梳状电极结 构,结合实际l:艺条什,设计成10个发射极条的叉指彤发射区(她表2和图2).为进一步减少压焊区分布 电容的影响,加入一个隔离环,把管芯区与压焊区分割开.为了易于集成以及中测,将集电极设计在上丧 面,单管封装时减薄衬底,集电极从背面引出,这样可以减小串联电阻,有利于提高交、直流电学性能.
bI肿Iar Imnmsto舟U1.IFEE Elcctmn Devlce Lettcrs:1 997,l 8(9):426—428-
Multi—emitter Si/SiGe Heterojunction Bipolar Transistors
ZoU I)e—shu,YUAN Ying, SHI Chen,XU Chen,DU J{n—yu, CHEN Jian—xin,DONG Xin, WANG Dong·feng,GAO Guo,SHEN Guang—di
【【:n—nnger emj LIer Si/si(k HBll with parameterS of p=26,瞻B;7 V,^M≥180 mA and厂T≥2 GHz,has been o州mizedly dcsig眦d as comb sⅡ.ucLure,and fabncated by Lhe double—mesa technologic aI process
制造出具有如下参数的器件:电流增=醢卢=26、%B=7V、,咧≥l 80mA、,T≥2GHz,实现了高频大功率,充分 强示出sj,si。一:Ge,材辩的优越陛.
关键词:si/si(诗异质结双板晶体管;梳状结构;双台面_[艺
中围分类号:1N 232.4
文献标识码:A
Leabharlann Baidu
文章编号:0254∞37(2003)02—0179一03
表2 si/sihGe,HBT横向各区尺寸
图2 si/s1.、Ge。}m丁横lq绵构.冬J
器件制造采用双台面】:艺^法”’,此法工艺简单,可以减少分布电容。以及表面的影响.需要说明的 是工艺合金条件要严格掌握,温度低HJ能合金不充分,直¨果温度稍高,可能造成BE结漏电.
2 结果测试与分析
利用HP一4145B测量封装好的单管EB结与cB结的山穿特性(见图3),从图L}r吖以看出反向山穿特 性陡峭,正向特性串联电阻较小.利用HP一4145B及TYPE 370分别测量小_;辛人及大注人r的输出特 性(见图4),从图中可见注入电流很小时电流增茄接近稳定值,当注入电流增大(,c>l 50mA)时电流增
北京工业大学学报 JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2003,29(2) 1次
参考文献(3条) 1.邹德恕.高国.陈建新 基区杂质外扩对SiGe/Si HBT低温特性的影响 1998(03) 2.邹德恕.高国.陈建新 SiGe/Si HBT离子注入自对准的研究 1998(05) 3.Tang R.FORD J.PRYOR B Extrinsic base optimization for high performance RF SiGe heterojunctionbipolar transistors 1997(09)
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(b)大注^下的输出特性
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益才开始F降,因此具有很好的增益线性;厄利电压很高说明器件饱和特性很好,这样就能充分保证器件 的良好放人特性.图5为电流增益随^.变化情;兕,图中可见器件有很宽的动态工作范围.利用高额测试 仪测量了器件的频率特性,在K。=3 v的条件下,止从5 mA~60mA时/t仍能保持在1.5 GHz(弛图6).
参考文献: 【1]邹德翘.高国,陈建新.等.基医杂质外扩科siGe,s1 l{BT低温特性的影响【J】.半导体技术,1998,23(3):9一13. 【2 J邹德恕,高国,陈建新,等.siGe/sl HBT离子注入自对准的研究【JJ半导体技术,l 998,23(5):36—39 【3 J TANG K H)RD J,PRYoR B,ct a】. ExⅢnsic base opⅡn11za“on for“gh I)e—b咖ance RP s1(k he㈣训unc“on
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多发射极Si/SiGe异质结晶体管
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收稿珏期:2002.10。1 6 基金项日:国家自然科学基金资助项目(6989260。06),国家“973”基金资助项目(G2000683—02) 作者简介:邹德恕(194沪).男,研究员.
引证文献(1条)
1.杨维明.陈建新.邹德恕.史辰.李振国.高铭洁 Si/SiGe异质结晶体管的参数提取与特性模拟[期刊论文]-半导体技
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本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bjgydxxb200302014.aspx 授权使用:武汉大学(whdx),授权号:98892e6f-9f9b-43b3-bc1d-9e61014508e6
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BeIjing unjversity('f Technology,Be的1ng 100022,C鼬na)
Abstract: T11e development or inf011na廿on 【ccllnology rcquires deVices with hi坚her speed, 11igher rrequencv, atⅡ1e same 6me with mom power and better themlal smbility The convcn“onal devjces based on sⅢcon can hard】y saⅡsfy the rcq uires above because of i把 inhouse physical characters Si,SiGe HRl、is the而ght ddng∞s 01ve this problem. S{(谛alloy gTown on小1icon substra忙5 has
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多发射极Si/SiGe异质结晶体管
作者: 作者单位: 刊名:
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普通硅材料由于物理性质的制约,在制造高频人功率方面有很大困难,而si,SiGe材料在这方面具
真很大优势.由于si,sicb材料的箍格常数根接近,在硅衬底上外延牛长的Si—Q。合金材料带隙随锗
组分增加而变窄.如果采用窄带si。 Gc,作为晶体管基区,利用硅作为集电极和发射极就可以构成双异 质结晶体管.利用“能带』=稃”和“掺杂工程”两个方法设计晶体管,可以很好地实现高频、商速、大功率、全 温区等特性.利用si/siGe}lBT基区si,Ge、带隙窄,且价带上移变窄的特性,基区空穴向发射区扩散 遭到比电子从发射区扩散到基医更高的势垒,使得在相同条件下,异质结比同质结的电于、空穴注入比尢 碍多,因斯夫夫提离了晶体管的电流增益.即可以通过政变si,Ge,基区锗组分调节电流增益,两不再受 到基区掺杂的影响.因此在功率晶体管的设计巾,就可以适当提高基区掺杂,以减少基医电阻,克服大注 入下的草送电导瀚制效应,扶丽在傈持较高[作颇率的骑提F提高功率晶体管的输出功率,
摘要:在硅衬底上外延生长一层si.一芦气台金辩料,它的带隙随组分x的增攮褥变窜,如果崩si;一,Gc,窄带材 料作晶体管基I蔓,利用硅作为集电极和发射极构成双极晶体管,就可以根容易实现器件的高频、高速、大功率.
设汁了一种以sl,si;一p,,Sl为皱俺结构。橇状lo指发射医为横粕结构的异质锤晶体管,帛l嗣双台茸工艺方法
l 器件的设计与制造
高频功率晶体管在设计中要求窄基区和尽量小的基鼠电阻,这对于纯硅器件是一对矛盾.而用si/
si…&,异质结器件就可以得到解决.适当提高锗组分,使萋厦禁带宽度变窄到保i蠹有足够的电流增益
时,町以尽最提高基区掺杂浓度,在窄基区的情况下,降低基区电阻至足够小,同时也ⅡJ防止出现基区穿 通.器件纵淘结构设汁洋见匿{拳l表l,匿中c为基区硼掺杂浓度.
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基区靠近发射区一侧硼掺杂提前5 nm时停止,锗在距离发射区2 5 nm时停If:加入,以防止硼杂质外 扩到s1.Ge。合金层的外侧,造成同质结在异质结之前,影响器件特性,特别是使电流增益下降….
高频功率品体管的横向尺寸设汁的关键是提高发射区的周长面积比.作者采用常见的梳状电极结 构,结合实际l:艺条什,设计成10个发射极条的叉指彤发射区(她表2和图2).为进一步减少压焊区分布 电容的影响,加入一个隔离环,把管芯区与压焊区分割开.为了易于集成以及中测,将集电极设计在上丧 面,单管封装时减薄衬底,集电极从背面引出,这样可以减小串联电阻,有利于提高交、直流电学性能.
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Multi—emitter Si/SiGe Heterojunction Bipolar Transistors
ZoU I)e—shu,YUAN Ying, SHI Chen,XU Chen,DU J{n—yu, CHEN Jian—xin,DONG Xin, WANG Dong·feng,GAO Guo,SHEN Guang—di
【【:n—nnger emj LIer Si/si(k HBll with parameterS of p=26,瞻B;7 V,^M≥180 mA and厂T≥2 GHz,has been o州mizedly dcsig眦d as comb sⅡ.ucLure,and fabncated by Lhe double—mesa technologic aI process
制造出具有如下参数的器件:电流增=醢卢=26、%B=7V、,咧≥l 80mA、,T≥2GHz,实现了高频大功率,充分 强示出sj,si。一:Ge,材辩的优越陛.
关键词:si/si(诗异质结双板晶体管;梳状结构;双台面_[艺
中围分类号:1N 232.4
文献标识码:A
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表2 si/sihGe,HBT横向各区尺寸
图2 si/s1.、Ge。}m丁横lq绵构.冬J
器件制造采用双台面】:艺^法”’,此法工艺简单,可以减少分布电容。以及表面的影响.需要说明的 是工艺合金条件要严格掌握,温度低HJ能合金不充分,直¨果温度稍高,可能造成BE结漏电.
2 结果测试与分析
利用HP一4145B测量封装好的单管EB结与cB结的山穿特性(见图3),从图L}r吖以看出反向山穿特 性陡峭,正向特性串联电阻较小.利用HP一4145B及TYPE 370分别测量小_;辛人及大注人r的输出特 性(见图4),从图中可见注入电流很小时电流增茄接近稳定值,当注入电流增大(,c>l 50mA)时电流增
北京工业大学学报 JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2003,29(2) 1次
参考文献(3条) 1.邹德恕.高国.陈建新 基区杂质外扩对SiGe/Si HBT低温特性的影响 1998(03) 2.邹德恕.高国.陈建新 SiGe/Si HBT离子注入自对准的研究 1998(05) 3.Tang R.FORD J.PRYOR B Extrinsic base optimization for high performance RF SiGe heterojunctionbipolar transistors 1997(09)
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益才开始F降,因此具有很好的增益线性;厄利电压很高说明器件饱和特性很好,这样就能充分保证器件 的良好放人特性.图5为电流增益随^.变化情;兕,图中可见器件有很宽的动态工作范围.利用高额测试 仪测量了器件的频率特性,在K。=3 v的条件下,止从5 mA~60mA时/t仍能保持在1.5 GHz(弛图6).
参考文献: 【1]邹德翘.高国,陈建新.等.基医杂质外扩科siGe,s1 l{BT低温特性的影响【J】.半导体技术,1998,23(3):9一13. 【2 J邹德恕,高国,陈建新,等.siGe/sl HBT离子注入自对准的研究【JJ半导体技术,l 998,23(5):36—39 【3 J TANG K H)RD J,PRYoR B,ct a】. ExⅢnsic base opⅡn11za“on for“gh I)e—b咖ance RP s1(k he㈣训unc“on