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SOI SiGe HBT结构设计及频率特性研究

宋建军 杨超 朱贺 张鹤鸣 宣荣喜 胡辉勇 舒斌

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SOI SiGe HBT结构设计及频率特性研究

宋建军, 杨超, 朱贺, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 舒斌

Structure design and frequency characteristics of SOI SiGe HBT

Song Jian-Jun, Yang Chao, Zhu He, Zhang He-Ming, Xuan Rong-Xi, Hu Hui-Yong, Shu Bin
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  • 将SOI技术优势引入SiGe HBT,可满足当前BiCMOS高速低功耗的应用需求. SOI SiGe HBT作为BiCMOS工艺的核心器件,其频率特性决定了电路所能达到的工作速度. 为此,本文针对所提出的SOI SiGe HBT 器件结构,重点研究了该器件的频率特性,并通过所建立的集电区电容模型予以分析. 规律和结果为:1)SOI SiGe HBT特征频率随集电区掺杂浓度的升高而增加;2)SOI SiGe HBT特征频率与集电极电流IC之间的变化规律与传统SiGe HBT的相一致;3)正常工作状态,SOI SiGe HBT(集电区3×1017 cm-3 掺杂)最高振荡频率fmax大于140 GHz,且特征频率fT大于60 GHz. 与传统SiGe HBT相比,特征频率最大值提高了18.84%. 以上规律及结论可为SOI SiGe HBT及BiCMOS的研究设计提供重要依据.
    Lately much interest is focused on SOI SiGe HBT in high-speed low-power BiCMOS applications. The frequency characteristics of the core device, SOI SiGe HBT in BiCMOS, determine its operating speed. So, this paper studies the frequency characteristics of SOI SiGe HBT on the basis of our proposed device structure, and analyzes the frequency characteristics in terms of the collector capacitance model we established. It is found that: 1) The characteristic frequency of SOI SiGe HBT increases with increasing doping concentration in the collector; 2) variations between the characteristic frequency and collector current of SOI SiGe HBT are consistent with those of the traditional SiGe HBT; 3) under the normal operating conditions, the maximum oscillation frequency of SOI SiGe HBT (a collector region with 3×1017 cm-3 dopant) is greater than 140 GHz, and the characteristic frequency is greater than 60 GHz. Compared with the traditional SiGe HBT, the maximum value of the characteristic frequency is increased by 18.84%. The conclusions above can provide important references to the design and research of SOI SiGe HBT and BiCMOS.
    • 基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和中央高校基本科研业务费(批准号:72125499)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. JY0300122503), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (Grant No. 72125499).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-08
  • 修回日期:  2014-01-25
  • 刊出日期:  2014-06-05

SOI SiGe HBT结构设计及频率特性研究

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件重点实验室, 西安 710071
    基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和中央高校基本科研业务费(批准号:72125499)资助的课题.

摘要: 将SOI技术优势引入SiGe HBT,可满足当前BiCMOS高速低功耗的应用需求. SOI SiGe HBT作为BiCMOS工艺的核心器件,其频率特性决定了电路所能达到的工作速度. 为此,本文针对所提出的SOI SiGe HBT 器件结构,重点研究了该器件的频率特性,并通过所建立的集电区电容模型予以分析. 规律和结果为:1)SOI SiGe HBT特征频率随集电区掺杂浓度的升高而增加;2)SOI SiGe HBT特征频率与集电极电流IC之间的变化规律与传统SiGe HBT的相一致;3)正常工作状态,SOI SiGe HBT(集电区3×1017 cm-3 掺杂)最高振荡频率fmax大于140 GHz,且特征频率fT大于60 GHz. 与传统SiGe HBT相比,特征频率最大值提高了18.84%. 以上规律及结论可为SOI SiGe HBT及BiCMOS的研究设计提供重要依据.

English Abstract

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