小尺寸应变SOI SiGe异质结双极晶体管
2021-12-21苗乃丹王冠宇文剑豪于明道周春宇
苗乃丹,王冠宇,文剑豪,于明道,周春宇,王 巍
(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 秦皇岛 066004)
0 引 言
高性能的异质结双极型晶体管(hetero-junction bipolar transistor, HBT)与低功耗的互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)大规模集成使得BiCMOS技术在电子工业得到了广泛的应用。随着SiGe HBT技术的不断发展,其优异的高频特性和与成熟硅工艺相兼容的优势,广泛应用于高性能微波射频器件与电路之中[1-2]。目前国内外的研究机构和学者都致力于利用各种技术手段优化SiGe HBT的频率性能,充分挖掘其在高频应用中的潜力[3-6]。
随着集成电路的特征尺寸不断减小、集成度不断提高,器件的小尺寸化成为主流趋势。为了与CMOS性能匹配,SiGe HBT的横向和纵向尺寸也相应减小。由文献[7]可知,当SiGe HBT的横向几何尺寸,尤其是发射极宽度向着更小的节点发展,器件的频率特性会大幅度提高。
鉴于此,为了使SiGe HBT能更好满足现代通信系统对高工作频率的要求,在缩小器件尺寸的同时,可以将传统的绝缘体上硅(silicon on insulator, SOI)技术和应变硅技术相结合。SOI技术可以有效抑制闩锁效应,并且具有工作速度快、功耗低、成本低、抗辐照性能好等优点,因此,SOI衬底相比于传统的体硅衬底具有相当明显的优势。印度理工学院团队学者P.K.Misra, S.Qureshi[8-9]对SOI HBT进行了模拟研究,提出了一种利用N+埋层提高薄膜SOI SiGe HBT性能的方法,并可以兼容于130 nm SOI CMOS技术。另外,在先进的半导体器件技术中,通过引入全局应变或者局部应变改变了硅的能带结构,提高了器件载流子迁移率,因此,可以作为附加特性来进一步提高载流子的输运性能。……
