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SiGe/Si外延与SiGe HBT微波单片放大电路研究

作　者: 黄文韬
导　师: 钱佩信；陈培毅
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: SiGe HBT MMIC UHV/CVD 组分渐变应变弛豫低温Si外延电子辐照
分类号: TN722
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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引　用: 4次
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内容摘要

SiGe HBT器件具有优异的性能,在许多领域特别是高速和微波领域具有广泛应用,市场迅速发展。SiGe HBT微波单片放大电路作为一种通用器件,具有结构简单、互换性强以及可以单片集成等优点而发展迅速。本论文在国内首先进行了SiGe HBT微波单片放大电路的研究,开展了从外延设备、材料特性、工艺改进到电路设计和制作的一系列研究工作。在对SiGe外延设备进行大量研究的基础上,对UHV/CVD设备的结构和石墨加热器进行了改进,改善了SiGe/Si薄膜的组分和厚度的均匀性:Ge组分均匀性达到了±5%,SiGe薄膜的厚度均匀性达到了±8%。研究了SiGe薄膜的外延方法,得到了高质量的SiGe薄膜。对SiGe/Si薄膜的应变弛豫进行了研究,结果表明:与退火时间相比,炉温退火的温度对组分渐变和均匀组分的SiGe薄膜的应变弛豫起主要作用,温度越高,越容易弛豫;在910oC以下的快速热退火处理对SiGe薄膜的应变弛豫影响不大。在此基础上改进了SiGe HBT制作工艺,并开发了新的电路制作工艺。在国内首先研制成SiGe HBT微波单片放大电路。电路的S参数分析表明:电路的功率增益在850 MHz处为11.6 dB,在1950 MHz处为8.0 dB,在3000 MHz处为4.7 dB;在3000 MHz处输入端的驻波比为3.01:1,输出端的驻波比为2.66:1。在器件制作工艺中引入钛硅化合物,改善了SiGe HBT器件的欧姆接触;通过研究Ge组分梯度的SiGe HBT器件,表明在SiGe基区中引入Ge组分梯度可以提高SiGe HBT的特征频率fT。对UHV/CVD低温Si外延时的As外扩进行了深入研究,结果表明:在700oC下生长的Si外延层的As外扩0.16 μm,而在500oC下As外扩仅有0.06 μm,只需要较少的厚度就可以达到较高的击穿电压。在国内首先研究了SiGe HBT器件的电子辐照特性,并与Si BJT的电子辐照特性做了对比,结果表明SiGe HBT器件具有优异的抗辐照性能。

SiGe/Si外延与SiGe HBT微波单片放大电路研究

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