SiGe异质结晶体管技术的发展
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关键词： SiGe 技术； SiGe 外延； SiGe HBT； SiGe BiCMOS； SiGe FET 中图分类号： TN433 文献标识码： A 文章编号： 1003 － 353X （ 2011） 09 － 0672 － 05
Development of SiGe Heterojunction Transistor Technology
Xin Qiming，Liu Yingkun，Jia Sumei
（ The 13th Research Institute，CETC，Shijiazhuang 050051，China）
Abstract： With the background of the global information industry demand and technological development，the history of the SiGe heterojunction transistor technology is reviewed． The MBE，UHV / CVD and the APCVD technology are introduced，the advantages and disadvantages of the three kinds of technology are compared． Based on this，the SiGe HBT technology was summarized and the typical applications is listed． With the BiCMOS technology of the IBM as a example，the research status of the SiGe BiCMOS technology which is the main SiGe heterojunction transistor technology is introduced． Finally，the SiGe FET technology is introduced． The history of the SiGe heterojunction transistor shows that the SiGe heterojunction transistor technology will depend on the ultrathin epitaxy technology of the SiGe base．
Key words： SiGe technology； SiGe epitaxy； SiGe HBT； SiGe BiCMOS； SiGe FET EEACC： 2560
0 引言
近年来，随着全球通信产业的迅猛发展，信息 技术的不断进步，高频、低功耗、低压、低噪声、 小体积、多功能和低价格已成为通信行业追求的热 点。开发商迫切需要高性能的廉价器件及电路以满 足通信市场的发展需求。而以能带工程为基础的 SiGe 异质 结 晶 体 管 技 术，迎 合 通 信 市 场 的 发 展， 展现了广阔的应用前景。
SiGe 异质结晶体管技术，即以传统的 Si 基晶
672 半导体技术第 36 卷第 9 期
体管技术为基础，实现 SiGe 异质结晶体管及其集 成电路的设计制造。与传统的 Si 基晶体管技术相 比，基于 SiGe 异质结晶体管技术的器件及电路具 有更好的频率及噪声特性，展现了良好的微波高频 段工作潜力； 而与 GaAs、InP 技术产品相比，SiGe 异质结晶体管技术产品又具有成本低、导热性好等 优点，特别是可与成熟的 CMOS 技术相兼容，生产 灵活性更强。所以，自 SiGe 异质结晶体管技术产 生以来，便受到广泛关注，各国对其研究不断加 深，推动了 SiGe 异质结晶体管技术的迅猛发展。
材料与器件
Materials and Devices
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DOI： 10. 3969 / j. issn. 1003 － 353x. 2011. 09. 005
SiGe 异质结晶体管技术的发展
辛启明，刘英坤，贾素梅
（ 中国电子科技集团公司 第十三研究所，石家庄 050051）
自 20 世纪 70 年代，分子束外延第一次被用来 进行 SiGe 材料外延以来［1 － 2］，分子束外延已经成 为 SiGe 层外延的一种通用技术。
摘要： 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。
2011 年 9 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
辛启明 等： SiGe 异质结晶体管技术的发展
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1 SiGe 外延技术
早在 20 世纪 60 年代，国外就开始了 SiGe 异 质结晶体管技术的研究，当时的技术主要是针对 SiGe 材料特性及其外延技术。如何得到高质量的 SiGe 外延层成为当时研究的关键。正是基于此目 的，SiGe 外延层的质量随着 SiGe 外延技术的发展 不断提高，SiGe 外延技术发展至今，逐渐形成了 几种典型的外延技术： 分子束外延 （ MBE） 、超高 真空化学气相淀积 （ UHV / CVD） 、常压化学气相 淀积 （ APCVD） 。 1. 1 分子束外延 （ MBE）
Development of SiGe Heterojunction Transistor Technology
Xin Qiming，Liu Yingkun，Jia Sumei
（ The 13th Research Institute，CETC，Shijiazhuang 050051，China）
Abstract： With the background of the global information industry demand and technological development，the history of the SiGe heterojunction transistor technology is reviewed． The MBE，UHV / CVD and the APCVD technology are introduced，the advantages and disadvantages of the three kinds of technology are compared． Based on this，the SiGe HBT technology was summarized and the typical applications is listed． With the BiCMOS technology of the IBM as a example，the research status of the SiGe BiCMOS technology which is the main SiGe heterojunction transistor technology is introduced． Finally，the SiGe FET technology is introduced． The history of the SiGe heterojunction transistor shows that the SiGe heterojunction transistor technology will depend on the ultrathin epitaxy technology of the SiGe base．
Key words： SiGe technology； SiGe epitaxy； SiGe HBT； SiGe BiCMOS； SiGe FET EEACC： 2560
0 引言
近年来，随着全球通信产业的迅猛发展，信息 技术的不断进步，高频、低功耗、低压、低噪声、 小体积、多功能和低价格已成为通信行业追求的热 点。开发商迫切需要高性能的廉价器件及电路以满 足通信市场的发展需求。而以能带工程为基础的 SiGe 异质 结 晶 体 管 技 术，迎 合 通 信 市 场 的 发 展， 展现了广阔的应用前景。
SiGe 异质结晶体管技术，即以传统的 Si 基晶
672 半导体技术第 36 卷第 9 期
体管技术为基础，实现 SiGe 异质结晶体管及其集 成电路的设计制造。与传统的 Si 基晶体管技术相 比，基于 SiGe 异质结晶体管技术的器件及电路具 有更好的频率及噪声特性，展现了良好的微波高频 段工作潜力； 而与 GaAs、InP 技术产品相比，SiGe 异质结晶体管技术产品又具有成本低、导热性好等 优点，特别是可与成熟的 CMOS 技术相兼容，生产 灵活性更强。所以，自 SiGe 异质结晶体管技术产 生以来，便受到广泛关注，各国对其研究不断加 深，推动了 SiGe 异质结晶体管技术的迅猛发展。
材料与器件
Materials and Devices
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DOI： 10. 3969 / j. issn. 1003 － 353x. 2011. 09. 005
SiGe 异质结晶体管技术的发展
辛启明，刘英坤，贾素梅
（ 中国电子科技集团公司 第十三研究所，石家庄 050051）
自 20 世纪 70 年代，分子束外延第一次被用来 进行 SiGe 材料外延以来［1 － 2］，分子束外延已经成 为 SiGe 层外延的一种通用技术。
摘要： 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。
2011 年 9 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
辛启明 等： SiGe 异质结晶体管技术的发展
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1 SiGe 外延技术
早在 20 世纪 60 年代，国外就开始了 SiGe 异 质结晶体管技术的研究，当时的技术主要是针对 SiGe 材料特性及其外延技术。如何得到高质量的 SiGe 外延层成为当时研究的关键。正是基于此目 的，SiGe 外延层的质量随着 SiGe 外延技术的发展 不断提高，SiGe 外延技术发展至今，逐渐形成了 几种典型的外延技术： 分子束外延 （ MBE） 、超高 真空化学气相淀积 （ UHV / CVD） 、常压化学气相 淀积 （ APCVD） 。 1. 1 分子束外延 （ MBE）