基于集成電路工藝的SiGe HBTs及其高頻噪聲特性.pdf

1、SiGe HBT是基于Si能帶工程的一種異質(zhì)結(jié)晶體管，它一出現(xiàn)就引起了世界普遍關(guān)注。由于基于Si工藝，與Ⅲ-Ⅴ化合物器件比，SiGe HBT在性能/價(jià)格比、功耗、噪聲、集成度等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。在文獻(xiàn)中關(guān)于器件的直流、頻率特性的報(bào)道較多，有關(guān)器件噪聲特性的報(bào)道較少，在國內(nèi)報(bào)道得就更少了。論文研究了基于BiCMOS集成電路平面工藝的SiGe HBT的設(shè)計(jì)、工藝流程，從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了影響其噪聲性能的因素。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．對(duì)

2、晶體管的最小噪聲系數(shù)(NFmin)進(jìn)行了研究，分別給出了最小噪聲系數(shù)在高頻區(qū)和低頻區(qū)的表達(dá)式。模擬了最小噪聲系數(shù)與頻率、電流的關(guān)系。 2．開發(fā)了基于集成電路平面工藝的SiGe HBT的制備技術(shù)，設(shè)計(jì)了器件的橫向結(jié)構(gòu)參數(shù)和縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)。用MBE法生長(zhǎng)了SiGe HBT的材料，并成功完成器件的制備。 3．使用Agilent 4155C半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試了器件的直流特性，結(jié)果表明器件具有低的開啟電壓、優(yōu)良的放大性能和好的耐壓

3、特性。 4．使用CASCADE MICROTECH射頻芯片探針測(cè)試臺(tái)、HP8510C Vector NETWORK ANALYZER，HP8515A和Agilent N8975A Noise Figure Analyzer對(duì)器件進(jìn)行了在片測(cè)試。結(jié)果表明，器件具有良好的頻率特性和噪聲特性。例如，對(duì) XN2×10<,121>器件，特征頻率可以達(dá)到7GHz，最大振蕩頻率為6.93GHz。對(duì) XN1×40<,254>、XN2×40<,2

4、54>、XN2×40<,298>器件，頻率從0.2GHz增加到1.2GHz，噪聲系數(shù)在2.5-4.6之間變化。 5．從發(fā)射極條寬、發(fā)射極條長(zhǎng)、基極條數(shù)、發(fā)射極與基極間距四個(gè)方面分析了橫向尺寸變化對(duì)SiGe HBT高頻噪聲的影響。結(jié)果表明增加發(fā)射極條長(zhǎng)、基極條數(shù)和減小發(fā)射極與基極間距可以較為有效地減小晶體管噪聲，而減小發(fā)射極與基極間距對(duì)噪聲的改善效果比較顯著。通過S參數(shù)提取噪聲系數(shù)表明，發(fā)射極與基極間距從1μm減小到0.5μm，2