重离子导致的SOI SiGe HBT的SET效应数值模拟研究

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作者 李府唐 郭刚 +4 位作者 张峥 孙浩瀚 刘翠翠 史慧琳 欧阳晓平 《半导体技术》 北大核心 2025年第7期714-722,共9页

锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有优异的低温性能以及抗总剂量效应和位移损伤的能力,但是其对单粒子效应(SEE)较敏感。利用计算机辅助设计技术(TCAD)构建了SiGe HBT模型,研究了衬底类型、重离子入射位置、器件温度和重离子线性能量转... 锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有优异的低温性能以及抗总剂量效应和位移损伤的能力,但是其对单粒子效应(SEE)较敏感。利用计算机辅助设计技术(TCAD)构建了SiGe HBT模型,研究了衬底类型、重离子入射位置、器件温度和重离子线性能量转移(LET)值对SiGe HBT单粒子瞬态(SET)效应的影响。研究结果表明,集电极/衬底结及其附近是器件的SET效应敏感区域,绝缘体上硅(SOI)工艺的引入有助于提高SiGe HBT的抗SEE能力。此外,载流子迁移率与自由载流子浓度是影响器件SET温度依赖性的最主要因素,随着温度进一步降低至极端低温,杂质不完全电离的影响也愈发凸显。随着LET值升高,SOI SiGe HBT的SET效应显著增强。尤其在低温与高LET耦合作用下,器件的SET电流峰值和电荷收集量远超在其他辐照条件下的。 展开更多

关键词 锗硅异质结双极晶体管(sige hbt) 绝缘体上硅(SOI)工艺 单粒子瞬态(SET) 单粒子效应(SEE) 计算机辅助设计技术(TCAD)

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SiGe HBT低噪声放大器的设计与制造 被引量：5

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作者 沈珮 张万荣 +1 位作者 金冬月 谢红云 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期2028-2032,共5页

该文设计和制作了一款单片集成硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)低噪声放大器(LNA)。由于放大器采用复合型电阻负反馈结构,所以可灵活调整不同反馈电阻,同时获得合适的偏置、良好的端口匹配和低的噪声系数。基于0.35μm Si CMOS平面工艺... 该文设计和制作了一款单片集成硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)低噪声放大器(LNA)。由于放大器采用复合型电阻负反馈结构,所以可灵活调整不同反馈电阻,同时获得合适的偏置、良好的端口匹配和低的噪声系数。基于0.35μm Si CMOS平面工艺制定了放大器单芯片集成的工艺流程。为了进一步降低放大器的噪声系数,在制作放大器中SiGe器件时,采用钛硅合金(TiSi2)来减小晶体管基极电阻。由于没有使用占片面积大的螺旋电感,最终研制出的SiGe HBT LNA芯片面积仅为0.282mm2。测试结果表明,在工作频带0.2-1.2GHz内,LNA噪声系数低至2.5dB,增益高达26.7dB,输入输出端口反射系数分别小于-7.4dB和-10dB。 展开更多

关键词 硅锗异质结双极晶体管 低噪声放大器 单片集成 噪声系数

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SiGe HBT单粒子瞬态TCAD仿真研究 被引量：1

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作者 陈寿面 孙亚宾 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期188-194,227,共8页

借助于TACD数值仿真,对具有交叉指状结构的锗硅异质结双极型晶体管（SiGe HBT）中由重离子辐射诱导的单粒子瞬态（SET）效应展开了详细的研究。首先分析了重离子辐射诱导的电势和场强的变化,阐明了SiGe HBT中单粒子瞬态机制。然后,通过... 借助于TACD数值仿真,对具有交叉指状结构的锗硅异质结双极型晶体管（SiGe HBT）中由重离子辐射诱导的单粒子瞬态（SET）效应展开了详细的研究。首先分析了重离子辐射诱导的电势和场强的变化,阐明了SiGe HBT中单粒子瞬态机制。然后,通过对比重离子入射至器件不同位置时各电极的瞬态电流和感生电荷的收集情况,确定了集电极/衬底（CS）结及附近区域为SiGe HBT单粒子瞬态的敏感区域。结果表明相对于集电极和衬底的电荷收集,基极和发射极收集的电荷可忽略不计。此外,各电极的瞬态电流和电荷收集还具有明显的位置依赖性。上述结果可为SiGe HBT单粒子效应的抗辐射加固提供有力的指导依据。 展开更多

关键词 锗硅异质结双极型晶体管(sige hbt) 空间辐射 单粒子瞬态(SET) 电荷收集 TCAD仿真

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宽温区高热稳定性SiGe HBT的基区优化设计

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作者 付强 张万荣 +2 位作者 金冬月 赵彦晓 张良浩 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期686-692,共7页

为了提高SiGe异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistors,HBTs)电流增益和特征频率温度热稳定性,首先研究基区杂质浓度分布对基区Ge组分分布为矩形分布的SiGe HBT电流增益和特征频率温度敏感性的影响,基区峰值浓度位置逐... 为了提高SiGe异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistors,HBTs)电流增益和特征频率温度热稳定性,首先研究基区杂质浓度分布对基区Ge组分分布为矩形分布的SiGe HBT电流增益和特征频率温度敏感性的影响,基区峰值浓度位置逐渐向集电极靠近可削弱器件的电流增益和特征频率对温度变化的敏感性.随后在选取基区峰值杂质浓度靠近集电极处分布的基础上,研究基区Ge组分分布对SiGe HBT的电流增益和特征频率温度敏感性的影响,减小基区发射极侧Ge组分和增加基区Ge组分梯度可削弱SiGe HBT的电流增益对温度变化的敏感性,增加基区发射极侧Ge组分的摩尔分数和减小基区Ge组分梯度可削弱SiGe HBT的特征频率对温度变化的敏感性.在此研究结果基础上,提出了一种新型基区Ge组分分布的SiGe HBT,它拥有较高的电流增益和特征频率且其温度敏感性较弱. 展开更多

关键词 sige异质结双极型晶体管(hbts) 温度敏感性 杂质浓度分布 GE组分分布

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基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的4GS/s、14 bit数模转换器

5

作者 张翼 戚骞 +4 位作者 张有涛 韩春林 王洋 张长春 郭宇锋 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第3期42-47,共6页

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计了超高速高精度数模转换器(DAC),其时钟采样率为4 GS/s、精度为14 bit。为满足4 GHz处理速度,该DAC中所有电路均采用异质结晶体管(HBTs)搭建。为了降低功耗和节约面积,本设计采用10+4分段译码的方式,... 基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计了超高速高精度数模转换器(DAC),其时钟采样率为4 GS/s、精度为14 bit。为满足4 GHz处理速度,该DAC中所有电路均采用异质结晶体管(HBTs)搭建。为了降低功耗和节约面积,本设计采用10+4分段译码的方式,其中低10位电流舵使用R-2R梯形电阻网络,而高4位使用温度计码结构。仿真结果表明,所设计DAC的DNL、INL分别为0.54 LSB和0.39 LSB,全奈奎斯特频域内的无杂散动态范围均大于82 dBc。在3.3 V和5 V混合电源供电下,整个DAC的平均功耗为2.39 W。芯片总面积为11.22 mm^(2)。 展开更多

关键词 数模转换器 sige hbt 电流模逻辑 电流舵

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SiGe HBT高增益宽带低噪声放大器设计 被引量：2

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作者 李国军 徐永祥 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期259-262,296,共5页

基于锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)工艺设计了一款单片集成高增益宽带低噪声放大器(LNA)。该放大器采用复合型电阻负反馈结构,通过调整不同的反馈电阻,同时实现了良好的端口匹配、低噪声系数和高增益等特性,适合于射频或中频信号处理... 基于锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)工艺设计了一款单片集成高增益宽带低噪声放大器(LNA)。该放大器采用复合型电阻负反馈结构,通过调整不同的反馈电阻,同时实现了良好的端口匹配、低噪声系数和高增益等特性,适合于射频或中频信号处理系统。芯片采用板上芯片(COB)方式测试,结果表明:在10～800 MHz工作频带内,单片集成低噪声放大器的噪声系数为1.62～1.90 dB,增益35 dB,输入输出端口反射系数分别小于-16 dB和-13 dB,1 dB压缩点输出功率为13 dBm,工作电流35 mA。单片集成低噪声放大器的芯片面积仅为0.48 mm×0.38 mm。 展开更多

关键词 锗硅异质结双极晶体管(hbt) 高增益 宽带 低噪声放大器(LNA) 噪声系数(NF)

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SiGe HBT小信号和大信号建模与分析 被引量：3

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作者 孟煜晗 何庆国 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期520-526,共7页

基于异质结双极晶体管(HBT)优良的微波特性,精确建模对使用该类器件进行电路设计具有重要的意义。介绍了HBT所具有的独特优越性,采用Gummel-Poon等效电路模型对常用HBT进行了小信号和大信号模型的建立,加入了寄生电感等效衬底寄生参数,... 基于异质结双极晶体管(HBT)优良的微波特性,精确建模对使用该类器件进行电路设计具有重要的意义。介绍了HBT所具有的独特优越性,采用Gummel-Poon等效电路模型对常用HBT进行了小信号和大信号模型的建立,加入了寄生电感等效衬底寄生参数,测试了SiGe HBT在不同偏置下的S参数及I-V特性曲线,利用半解析方法分析了非线性模型的参数提取,讨论了本征参数和寄生参数的拟合优化。给出了关于HBT大信号和小信号等效电路模型,对比实测参数进行验证,建立模型在测试频率范围内拟合结果和测试结果吻合良好。 展开更多

关键词 sige 异质结双极晶体管(hbt) 建模 大小信号 参数提取

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Si／SiGe／Si双异质结晶体管异质结势垒效应（HBE）研究 被引量：12

8

作者 张万荣 曾峥 罗晋生 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第11期43-47,共5页

本文研究了不同温度下Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ双异质结晶体管（ＤＨＢＴ）异质结势垒效应（ＨＢＥ），研究发现，集电结（ＢＣ）处价带能量差△Ｅｖ越大，ＨＢＥ越明显，在给定的△Ｅｖ下，随着温度的降低，ＨＢＥ越显著。在低温下ＨＢＥ... 本文研究了不同温度下Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ双异质结晶体管（ＤＨＢＴ）异质结势垒效应（ＨＢＥ），研究发现，集电结（ＢＣ）处价带能量差△Ｅｖ越大，ＨＢＥ越明显，在给定的△Ｅｖ下，随着温度的降低，ＨＢＥ越显著。在低温下ＨＢＥ比常温下更严重地退化器件参数；基于以上研究结果，我们指出了减弱ＨＢＥ的有效方法，本研究结果对设计开发Ｓｉ／ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ，尤其对设计开发低温工作的微波功率Ｓｉ／ＳｉＧｅ／ＳｉＨＢＴ是非常重要的。 展开更多

关键词 应变层 势垒 异质结 双极晶体管 锗化硅

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基于Darlington Cascode结构的SiGe异质结双极晶体管UWB低噪声放大器的设计 被引量：4

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作者 丁春宝 张万荣 +7 位作者 金冬月 谢红云 陈亮 沈佩 张东晖 刘波宇 周永强 郭振杰 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1070-1076,共7页

详细地分析了Cascode结构的线性度和3dB带宽，利用Cascode结构的高线性度和Darlington结构的高增益的优点构成了Darlington—Cascode结构，在此基础上，基于台积电TSMC0．35μm SiGe工艺，设计了一款芯片面积小的满足超宽带（UWB）标准... 详细地分析了Cascode结构的线性度和3dB带宽，利用Cascode结构的高线性度和Darlington结构的高增益的优点构成了Darlington—Cascode结构，在此基础上，基于台积电TSMC0．35μm SiGe工艺，设计了一款芯片面积小的满足超宽带（UWB）标准的无电感SiGe异质结双晶体管（HBT）低噪声放大器（LNA）。该放大器利用电阻反馈结构替代了电感-电容（LC）匹配网络结构，实现了输入、输出阻抗匹配，未采用无源电感，节省了芯片面积，芯片面积仅为0．046mm2，并将Darlington—Cascode结构作为LNA的输出级，既提高了增益，又提高了线性度。LNA版图仿真结果表明，在UWB频带范围内，LNA的增益为19．5～20dB，增益平坦度为4-0．25dB；输入、输出匹配良好；线性度为-5- -2dBm；在整个频段内，无条件稳定。 展开更多

关键词 低噪声放大器(LNA) sige异质结双极晶体管(hbt) 电阻反馈 线性度 共射-共基放大器

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应用于WCDMA的双频单片SiGe BiCMOS功率放大器 被引量：1

10

作者 阮颖 叶波 +1 位作者 陈磊 赖宗声 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期697-700,725,共5页

采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计实现了一款用于3GPP WCDMA 850/2100(band-I/band-V)的双频单芯片功率放大器(PA)。PA采用单端共射级3级级联的结构,具有带模拟开关的片上偏置电路,通过控制偏置电流对两个PA工作状态进行切换。制造的芯... 采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计实现了一款用于3GPP WCDMA 850/2100(band-I/band-V)的双频单芯片功率放大器(PA)。PA采用单端共射级3级级联的结构,具有带模拟开关的片上偏置电路,通过控制偏置电流对两个PA工作状态进行切换。制造的芯片面积为1.82 mm×2.83 mm,片上集成了开关电路、偏置电路和输入匹配、级间匹配电路。在3.3 V电源电压下测试结果表明,对于band-V(CLR)频段,PA的线性输出功率P1 dB为28.6 dBm,5 dBm输入时,功率附加效率PAE,为34%。对于band-I(IMT)频段,PA的P1 dB为26.3 dBm,PAE为31%。 展开更多

关键词 功率放大器 双频 偏置电路 锗硅 异质结双极晶体管 宽带码分多址

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SiGe/Si异质结双极晶体管工艺技术研究

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作者 贾素梅 杨瑞霞 +2 位作者 刘英坤 邓建国 高渊 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期276-279,304,共5页

介绍了多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管制作工艺流程。通过对LPCVD在n型Si衬底上外延生长SiGe合金层作为异质结双极晶体管基区、自中止腐蚀工艺制作发射区台面、多晶硅n型杂质掺杂工艺制作发射极、PtSi金属硅化物制作器件欧... 介绍了多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管制作工艺流程。通过对LPCVD在n型Si衬底上外延生长SiGe合金层作为异质结双极晶体管基区、自中止腐蚀工艺制作发射区台面、多晶硅n型杂质掺杂工艺制作发射极、PtSi金属硅化物制作器件欧姆接触等工艺技术进行研究,探索出关键工艺的控制方法,并对采用以上工艺技术制作的多晶硅发射极双台面SiGe/Si异质结双极晶体管进行了I-V特性及频率特性测试。结果显示该器件饱和压降小,欧姆接触良好,直流电流放大倍数β随Ic变化不大,截止频率最高达到11.2 GHz。 展开更多

关键词 sige/SI异质结双极晶体管 能带工程 掺杂工程 台面结构 关键工艺

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一种带新型功率检测电路的SiGe功率放大器设计

12

作者 陈春青 郝明丽 +2 位作者 郭瑞 陈晓哲 杨浩 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期566-570,580,共6页

针对ISO/IEC 18000-6C协议的应用要求,设计了一款应用于手持超高频无线射频识别(UHF RFID)读写器输出端的两级SiGe功率放大器。在设计中采用了一种新型的晶体管面积推算方法,能够根据最大输出功率的要求,较准确的推算出所需要的晶体管... 针对ISO/IEC 18000-6C协议的应用要求,设计了一款应用于手持超高频无线射频识别(UHF RFID)读写器输出端的两级SiGe功率放大器。在设计中采用了一种新型的晶体管面积推算方法,能够根据最大输出功率的要求,较准确的推算出所需要的晶体管发射极面积,对于基于异质结双极晶体管(HBT)工艺的功率放大器设计有一定的参考价值。此外还提出了一种新型的自偏置功率检测电路结构,在保证检测性能的同时减小了芯片面积。实际测试结果显示,在3.3 V的偏压下,功率放大器在1 dB压缩点处的输出功率可以达到24.1 dBm,对应的功率附加效率为26.6%,功率检测电平为2.63 V。整体芯片面积为0.6 mm×0.72 mm。 展开更多

关键词 功率放大器 sige 自偏置 功率检测 异质结双极晶体管(hbt)

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Si1－ZGeZ基区杂质和Ge组份分布对HBT基区渡越时间的影响

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作者 张万荣 曾峥 +1 位作者 罗晋生 西安交通大学 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第8期21-25,共5页

在Ｓｉ１－ＺＧｅＺ基区ＨＢＴ中，Ｇｅ组份Ｚ缓变（进而能隙缓变）产生自建电场，基区杂质浓度向发射极侧的减小产生了阻滞电场，基区杂质浓度向集电极侧的减小产生了加速电场．文中研究了这些电场对基区渡越时间的影响．研究结果表明... 在Ｓｉ１－ＺＧｅＺ基区ＨＢＴ中，Ｇｅ组份Ｚ缓变（进而能隙缓变）产生自建电场，基区杂质浓度向发射极侧的减小产生了阻滞电场，基区杂质浓度向集电极侧的减小产生了加速电场．文中研究了这些电场对基区渡越时间的影响．研究结果表明，随基区发射极侧杂质浓度的不同，因阻滞电场而产生的延迟时间占基区总渡越时间的４０％～８０％．同时还发现，选用无阻滞电场产生的基区杂质分布，采用大的Ｇｅ组份线性缓变和利用集电结空间电荷区电子速度过冲效应。 展开更多

关键词 双极晶体管 hbt 基区渡越时间 基区杂质 锗

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