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氮化物应力膜SOI SiGe异质结双极晶体管的频率特性研究

2021-06-10刘培培文剑豪魏进希王冠宇周春宇

关键词:模型

刘培培,文剑豪,魏进希,王冠宇,周春宇

(1.重庆邮电大学 光电工程学院,重庆 400065;2.燕山大学 理学院 河北省微结构材料物理重点实验室,河北 秦皇岛 066004)

随着集成电路不断向更小的工艺节点挺进,硅基有源器件的截止频率fT和最大振荡频率fmax逐步进入太赫兹频段[1-2]。与传统的Ⅲ-Ⅴ族半导体器件相比,硅基固态太赫兹器件具有成本低廉、易于量产,以及与超大规模集成电路工艺相兼容的技术优势,逐步引起了世界各国的重视。在0.1~1 THz频段内,由于在SiGe BiCMOS基准电路和系统应用中显示了巨大潜力与技术优势,SiGe HBT成为了硅基高频集成电路的核心器件,因此无论是国内还是国外的研究人员都在想尽各种办法来提高其频率性能,充分挖掘其在高频、高速应用领域中的潜力[3-7]。

随着器件尺寸的缩小,SiGe HBT的频率特性有所提高,但是一味地将器件的尺寸减小,会增加器件工艺的复杂度使其制造成本增加,难以按照以前的速度发展。为了更好地发展下去,就必须采用新的技术。诸多研究表明:应变Si技术可以提高载流子的迁移率,缩短载流子的渡越时间,有效地提高器件的性能[8]。SOI/SGOI技术不但可以减小PN结所产生的寄生电容效应、器件的功耗以及降低生产成本,还可以加快器件的工作速度、提高器件的抗辐射能力和晶圆的利用率[9]。2006年,国立成功大学的研究团队利用弛豫的SiGe虚拟衬底作集电极,在其上生长双轴应变硅作为发射极,从而得到了较高的电流增益,但是较厚的虚拟SiGe衬底导致器件的自加热效应十分显著,且特征频率较低,不能满足太赫兹集成电路对器件高频特性的要求[10]。……

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