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SOI基横向SiGe HBT高频功率性能改善技术
被引量：
1
1
作者
金冬月
吴玲
+5 位作者
张万荣
那伟聪
杨绍萌
贾晓雪
刘圆圆
杨滢齐
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期1280-1288,共9页
为了在高频下兼顾电流增益β和击穿电压V_(CBO)、V_(CEO)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 tran...
为了在高频下兼顾电流增益β和击穿电压V_(CBO)、V_(CEO)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f_(T);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f_(Tm)=306.88 GHz的情况下,峰值电流增益βm提高了84.8,V_(CBO)和V_(CEO)分别改善了41.3%和21.2%.
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关键词
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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职称材料
兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管
被引量：
1
2
作者
金冬月
贾晓雪
+5 位作者
张万荣
那伟聪
曹路明
潘永安
刘圆圆
范广祥
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1141-1149,共9页
为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压V_(CBO)与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压V_(CEO),有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor,BCPT)的高压大电流处理能力,利用SILVACO TCAD建立了npn...
为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压V_(CBO)与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压V_(CEO),有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor,BCPT)的高压大电流处理能力,利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型。考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度,首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响。分析表明,BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数,当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时,由于减小了金属-半导体接触的功函数差,降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度,从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度,减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率,因此,达到改善击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)的目的。然而,集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应,增大基区复合,降低β。为此,进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT,通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压,调制发射区和基区有效载流子浓度,达到提高发射结注入效率、增大β的目的。结果表明:与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比,该器件的峰值电流增益改善了21.69%,击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)分别改善了12.78%和56.41%,从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围。
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关键词
电荷等离子体双极晶体管(bipolar
charge
plasma
transistor
BCPT)
金属-半导体接触的功函数差
正
衬底偏压结构
发射结注入效率
电流增益
击穿电压
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职称材料
题名
SOI基横向SiGe HBT高频功率性能改善技术
被引量：
1
1
作者
金冬月
吴玲
张万荣
那伟聪
杨绍萌
贾晓雪
刘圆圆
杨滢齐
机构
北京工业大学信息学部
出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期1280-1288,共9页
基金
中国博士后科学基金资助项目(2015M580951)
北京市教育委员会科研计划科技一般项目(KM201710005027)。
文摘
为了在高频下兼顾电流增益β和击穿电压V_(CBO)、V_(CEO)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f_(T);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f_(Tm)=306.88 GHz的情况下,峰值电流增益βm提高了84.8,V_(CBO)和V_(CEO)分别改善了41.3%和21.2%.
关键词
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
Keywords
silicon-on-insulator(SOI)-based lateral SiGe HBT
trapezoidal profile of Ge mole fraction
substrate bias structure
current gain
cutoff frequency
breakdown voltage
分类号
TN385 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管
被引量：
1
2
作者
金冬月
贾晓雪
张万荣
那伟聪
曹路明
潘永安
刘圆圆
范广祥
机构
北京工业大学信息学部
出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1141-1149,共9页
基金
北京市自然科学基金资助项目(4143059,4192014)
北京市教育委员会科技计划资助项目(KM201710005027)。
文摘
为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压V_(CBO)与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压V_(CEO),有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor,BCPT)的高压大电流处理能力,利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型。考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度,首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响。分析表明,BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数,当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时,由于减小了金属-半导体接触的功函数差,降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度,从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度,减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率,因此,达到改善击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)的目的。然而,集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应,增大基区复合,降低β。为此,进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT,通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压,调制发射区和基区有效载流子浓度,达到提高发射结注入效率、增大β的目的。结果表明:与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比,该器件的峰值电流增益改善了21.69%,击穿电压V_(CBO)和V_(CEO)分别改善了12.78%和56.41%,从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围。
关键词
电荷等离子体双极晶体管(bipolar
charge
plasma
transistor
BCPT)
金属-半导体接触的功函数差
正
衬底偏压结构
发射结注入效率
电流增益
击穿电压
Keywords
bipolar charge plasma transistor(BCPT)
work function difference between metal and silicon
positive substrate bias structure
emission junction injection efficiency
current gain
breakdown voltage
分类号
TN385 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
SOI基横向SiGe HBT高频功率性能改善技术
金冬月
吴玲
张万荣
那伟聪
杨绍萌
贾晓雪
刘圆圆
杨滢齐
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
2
兼具高电流增益和高击穿性能的电荷等离子体双极晶体管
金冬月
贾晓雪
张万荣
那伟聪
曹路明
潘永安
刘圆圆
范广祥
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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