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现代社会已经进入信息时代,电子信息系统日新月异、一日千里,功能越来越强,速度也越来越快。作为电子工业基础的半导体工业为社会研发了各种各样的半导体器件,为信息技术的进步作出了卓越的贡献,提供了强大的动力。其中,SiGe HBT(异质结双极晶体管)具有很多优越的性能,比如高性能、高集成度、高功率、高频率、低噪声、低成本等,而且与传统Si生产工艺进行兼容,容易与现代常用的CMOS工艺集成,所以现在SiGeHBT得到大萱应用,同时成为半导体器件领域研究的热点之一。
本文首先阐述了SiGe器件的特点与优势,说明SiGe器件的研究意义,随后介绍了国内外有关SiGe器件的发展历史与近期有关的科研进展,以及主要的问题,并提出了自己的设计思想。对SiGe材料的性质、HBT基本理作了说明。在器件结构设计方面,本文采用双台面结构、双发射区和双集电区,器件的基区采用双隔离层。在器件制备工艺方面,利用分子束外延工艺技术制备器件,重点介绍了最新的分子束外延技术(MBE)、增强等离子体化学气相淀积(PECVD)、反应离子刻蚀技术(RIE)以及金属溅射工艺(Sputtering)。
在器件模型方面,综合考虑了发射区和基区禁带变窄效应、基区复合电流效应和速度饱和效应,建立了主要参数的表达式,包括集电极电流J、含复合效应的基区电流I、电流增益和基区渡越时间Τb等,并与实验提取的结果进行了比较。考虑到器件的基区比较薄,所以运用了能量平衡模型进行分析,同时与传统的漂移扩散模型进行了比较。