超高頻SiGe異質結雙極晶體管的可制造性設計.pdf

1、本文首先概括了SiGe HBT的國內外發(fā)展歷史及其研究現(xiàn)狀，提出了本課題的研究意義及應用價值；討論了SiGe合金材料的材料特性并對SiGe HBT的基本工作原理進行了簡單的介紹；對SiGe HBT的性能進行了詳細的討論與分析，包括工作電流、電流增益、特征頻率、最高振蕩頻率、Early電壓等，并給出了相應的計算公式，通過分析發(fā)射極延遲時間、發(fā)射區(qū)存貯時間、基區(qū)渡越時間、集電結空間電荷區(qū)渡越時間、集電極延遲時間等，重點討論了其對特征頻率的影

2、響；根據(jù)理論研究及分析，著重從發(fā)射區(qū)設計、基區(qū)設計和集電區(qū)設計入手，針對SiGe HBT器件的設計規(guī)則及設計要求，以提高電流增益、頻率特性及擊穿電壓等為目的，確定了器件設計所采用的相關工藝技術，對結構尺寸以及工藝參數(shù)等的確定給出了相應的參考指標；對實現(xiàn)超高頻SiGe HBT可制造性設計所采用的新一代TCAD仿真工具(包括工藝級仿真工具Sentaurus Process；網(wǎng)格優(yōu)化工具Sentaurus Structure Editor；器

3、件物理特性模擬工具Sentaurus Device；仿真結果分析工具Inspect及Tecplot SV；集成虛擬化設計平臺Sentaurus WorkBench)進行了簡要介紹；最后使用Sentaurus TCAD仿真工具實現(xiàn)了超高頻SiGe HBT器件的工藝仿真和器件物理特性模擬，選定基區(qū)寬度、基區(qū)摻雜濃度、基區(qū)鍺含量、發(fā)射區(qū)摻雜濃度和集電區(qū)摻雜濃度為控制因素，基于適當?shù)脑囼炘O計(DoE)方法及理論，建立合理的響應表面模型(RSM)

4、，研究了工藝參數(shù)變化對器件物理特性的影響，通過優(yōu)化設計得到了最佳的工藝參數(shù)值；最后對仿真結果進行了簡要的分析及討論，重點討論了器件的增益特性、頻率特性和擊穿特性，最終完成了一款性能優(yōu)良、滿足超高頻應用領域要求的SiGe HBT異質結雙極晶體管的可制造性設計。 本工作對超高頻SiGe HBT的工藝及器件物理特性進行了深入探討，最終完成的這款SiGe HBT異質結雙極晶體管最大電流增益達到265，特征頻率為76GHz，最高振蕩頻率為