高頻功率SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、本論文主要論述了高頻大功率SiGeHBT的設(shè)計(jì)方法，包括縱向結(jié)構(gòu)及橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。詳細(xì)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(duì)準(zhǔn)工藝的具體實(shí)施步驟。 簡(jiǎn)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(yīng)用前景。 簡(jiǎn)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(duì)高阻襯底進(jìn)行亞集電區(qū)擴(kuò)散，計(jì)算擴(kuò)散條件，對(duì)擴(kuò)散結(jié)果用電化學(xué)C-V測(cè)試手段進(jìn)行

2、分析。介紹了超高真空氣相外延材料生長(zhǎng)方法以及對(duì)材料生長(zhǎng)質(zhì)量進(jìn)行分析的有效方法：SIMS分析方法和DCXRD分析方法。 詳細(xì)介紹了SiGeHBT的設(shè)計(jì)方法及高阻襯底的優(yōu)越性。針對(duì)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(biāo)設(shè)計(jì)出各縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理設(shè)計(jì)范圍。器件的縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要介紹了發(fā)射極版圖的設(shè)計(jì)，包括

3、發(fā)射區(qū)的面積，周長(zhǎng)，以及發(fā)射區(qū)的條寬、條長(zhǎng)。 為了降低襯底對(duì)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(chǔ)的島型隔離方法。詳細(xì)介紹了掩埋金屬自對(duì)準(zhǔn)工藝的工藝流程。掩埋金屬自對(duì)準(zhǔn)工藝與傳統(tǒng)雙臺(tái)面工藝比較，在不提高光刻設(shè)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(zhǎng)面積比提高44％，發(fā)射結(jié)面積(發(fā)射極臺(tái)面面積)和固定條長(zhǎng)下的等效條寬均降低44％，基極接觸面積不變時(shí)集電結(jié)面積(基極臺(tái)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(shè)計(jì)靈活性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且用剝離金屬的方法可以使整個(gè)工藝流程在低溫下進(jìn)行。 最后，用模擬軟件BEBSimulator3.0對(duì)器件的高頻特性進(jìn)行模擬，用PSPICE軟件對(duì)器件的直流特性進(jìn)行模擬分析。器件的最高振蕩頻率fmax達(dá)4GHz，在最高振蕩頻率為1GHz時(shí)器件的功率增益達(dá)25dB。在VCE=4V時(shí)器件的輸出功率達(dá)800mW。對(duì)器件的制備結(jié)果