超高頻SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的可制造性設(shè)計(jì).pdf

1、本文首先概括了SiGe HBT的國(guó)內(nèi)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(yīng)用價(jià)值；討論了SiGe合金材料的材料特性并對(duì)SiGe HBT的基本工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹；對(duì)SiGe HBT的性能進(jìn)行了詳細(xì)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(yīng)的計(jì)算公式，通過(guò)分析發(fā)射極延遲時(shí)間、發(fā)射區(qū)存貯時(shí)間、基區(qū)渡越時(shí)間、集電結(jié)空間電荷區(qū)渡越時(shí)間、集電極延遲時(shí)間等，重點(diǎn)討論了其對(duì)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(shè)計(jì)、基區(qū)設(shè)計(jì)和集電區(qū)設(shè)計(jì)入手，針對(duì)SiGe HBT器件的設(shè)計(jì)規(guī)則及設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)所采用的相關(guān)工藝技術(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸以及工藝參數(shù)等的確定給出了相應(yīng)的參考指標(biāo)；對(duì)實(shí)現(xiàn)超高頻SiGe HBT可制造性設(shè)計(jì)所采用的新一代TCAD仿真工具(包括工藝級(jí)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(jié)果分析工具Inspect及Tecplot SV；集成虛擬化設(shè)計(jì)平臺(tái)Sentaurus WorkBench)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹；最后使用Sentaurus TCAD仿真工具實(shí)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(dāng)?shù)脑囼?yàn)設(shè)計(jì)(DoE)方法及理論，建立合理的響應(yīng)表面模型(RSM)

4、，研究了工藝參數(shù)變化對(duì)器件物理特性的影響，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)得到了最佳的工藝參數(shù)值；最后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析及討論，重點(diǎn)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(yīng)用領(lǐng)域要求的SiGe HBT異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的可制造性設(shè)計(jì)。 本工作對(duì)超高頻SiGe HBT的工藝及器件物理特性進(jìn)行了深入探討，最終完成的這款SiGe HBT異質(zhì)結(jié)雙極晶體管最大電流增益達(dá)到265，特征頻率為76GHz，最高振蕩頻率為