高頻功率SiGe異質結雙極晶體管的設計與優(yōu)化.pdf

1、本論文主要論述了高頻大功率SiGeHBT的設計方法，包括縱向結構及橫向結構設計。詳細介紹了器件制備的工藝流程，包括島形隔離及掩埋金屬自對準工藝的具體實施步驟。 簡述了SiGeHBT的發(fā)展歷史，特別介紹了大功率SiGeHBT的發(fā)展歷史，以及SiGeHBT的發(fā)展應用前景。 簡要介紹了Si1-xGex材料的幾種基本特性。為了減小器件的集電極串聯(lián)電阻，對高阻襯底進行亞集電區(qū)擴散，計算擴散條件，對擴散結果用電化學C-V測試手段進行

2、分析。介紹了超高真空氣相外延材料生長方法以及對材料生長質量進行分析的有效方法：SIMS分析方法和DCXRD分析方法。 詳細介紹了SiGeHBT的設計方法及高阻襯底的優(yōu)越性。針對共發(fā)射極直流電流增益β、特征頻率fT、功率增益Gp和最高振蕩頻率fmax等重要的參數(shù)指標設計出各縱向結構參數(shù)的合理設計范圍。器件的縱向結構設計包括各層的厚度及摻雜濃度，特別介紹了基區(qū)Ge和B的摻雜水平和摻雜模式。橫向結構設計主要介紹了發(fā)射極版圖的設計，包括

3、發(fā)射區(qū)的面積，周長，以及發(fā)射區(qū)的條寬、條長。 為了降低襯底對器件性能的影響，減小寄生參數(shù)，采用了以高阻襯底和大面積深刻蝕工藝為基礎的島型隔離方法。詳細介紹了掩埋金屬自對準工藝的工藝流程。掩埋金屬自對準工藝與傳統(tǒng)雙臺面工藝比較，在不提高光刻設備分辨率和精度的前提下，將發(fā)射極金-半接觸面積提高87.5％、周長面積比提高44％，發(fā)射結面積(發(fā)射極臺面面積)和固定條長下的等效條寬均降低44％，基極接觸面積不變時集電結面積(基極臺面面積)

4、降低50％以上，集電極接觸面積提高一倍以上，為提高器件性能、降低工藝難度和提高版圖設計靈活性打下堅實的基礎，而且用剝離金屬的方法可以使整個工藝流程在低溫下進行。 最后，用模擬軟件BEBSimulator3.0對器件的高頻特性進行模擬，用PSPICE軟件對器件的直流特性進行模擬分析。器件的最高振蕩頻率fmax達4GHz，在最高振蕩頻率為1GHz時器件的功率增益達25dB。在VCE=4V時器件的輸出功率達800mW。對器件的制備結果