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10.11936/bjutxb2021070007

SOI基横向SiGe HBT高频功率性能改善技术

引用
为了在高频下兼顾电流增益β 和击穿电压VCBO、VCEO的同步改善,从而有效提升器件的高频功率性能,利用SILVACO TCAD建立了npn型绝缘层上硅(silicon-on-insulator,SOI)基横向硅锗(SiGe)异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistor,HBT)的器件模型.研究结果表明:通过基区Ge的摩尔分数的梯形分布设计,可在基区引入电子加速场,并减小有效基区宽度,一方面有利于缩短基区渡越时间,提高器件的特征频率fT;另一方面也有利于降低电子在基区的复合,提高基区输运系数,从而增大β.然而,在基区Ge的物质的量一定的情况下,随着Ge的摩尔分数的梯形拐点位置向集电结一侧不断靠近,集电结一侧对应的Ge的摩尔分数也将随之增加,此时,器件的集电极电流处理能力将显著下降,因此,需对摩尔分数值进行优化.同时,通过在衬底施加正偏压的衬底偏压结构设计,可在埋氧层上方形成电子积累层,提高发射结注入效率,从而增大β,但会退化击穿特性.进一步通过优化衬底偏压结构,设计出了兼具复合衬底偏压结构和基区Ge的摩尔分数的梯形分布设计的SOI基横向SiGe HBT.结果表明,与常规器件相比,新器件在保持峰值特征频率fTm=306.88 GHz的情况下,峰值电流增益βm提高了84.8,VCBO和VCEO分别改善了41.3%和21.2%.

SOI基横向SiGe HBT、Ge的摩尔分数的梯形分布、衬底偏压结构、电流增益、特征频率、击穿电压

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TN385(半导体技术)

中国博士后科学基金资助项目;北京市教育委员会科研计划科技一般项目

2022-12-22(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)

共9页

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北京工业大学学报

0254-0037

11-2286/T

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2022,48(12)

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