平臺式矽鍺異質接面雙載子電晶體研製與分析

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吳昭羲(Chao-Hsi Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

平臺式矽鍺異質接面雙載子電晶體研製與分析
(Mesa Type SiGe HBTs Fabrication and Analysis)

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摘要(中)

本論文主要提出以平臺式(Mesa-type)非自我對準(non self-aligned)的製程方法製作完成矽鍺異質接面雙載子電晶體(Silicon Germanium Heterojunction Bipolar Transistors；SiGe HBTs)。並對電晶體進行量測、分析、模擬與討論。所有元件製程均於國立中央大學光電科學研究中心完成；之後進行元件的特性量測。量測部份主要包括元件直流特性、高頻特性、溫度直流特性；量測的射極面積主要有AE = 75×75 μm2，AE = 3×12 μm2和AE = 4×12 μm2，之後對量測結果進行討論和分析。模擬部分以模擬軟體TMA MEDICI進行2-D(two-dimensional)結構模擬。先對量測結果進行直流特性的fitting，之後設計並模擬不同鍺成份(different Ge composition)對元件特性之影響，並對結果進行討論。
量測所得到的AE = 75×75 μm2元件，在IC = 10.3mA時的電流增益約為83，崩潰電壓BVCEO>5V。AE = 4×12 μm2之最大直流增益(βmax)為39.3，fT為10.43GHz，fmax為2.85GHz，BVCEO>5V。AE = 3×12 μm2之最大直流增益為34.8，fT為8.95GHz，fmax為2.55GHz，BVCEO>5V。

關鍵字(中)

★ 電晶體
★ 平臺式
★ 分析
★ 矽鍺
★ 異質接面

關鍵字(英)

★ hbt
★ mesa type
★ analysis
★ sige

論文目次

第一章導論…………………………………………………………… 1
1.1 研究動機……………………………………………………… 1
1.2 SiGe HBT的優缺點…………………………………………… 3
1.3 SiGe HBT的應用……………………………………………… 5
1.4 研究摘要……………………………………………………… 7
第二章矽鍺異質接面雙載子電晶體材料特性及製程……………… 8
2.1 SiGe 材料介紹……………………………………………… 8
2.1.1 成長厚度與晶格的關係……………………………………… 8
2.1.2 能帶結構………………………………………………………11
2.2 SiGe HBT結構與元件工作原理介紹…………………………13
2.2.1 SiGe HBT結構…………………………………………………13
2.2.2 元件工作原理…………………………………………………15
2.3 SiGe HBT元件製作流程與元件佈局…………………………25
2.3.1 元件製程………………………………………………………25
2.3.2 元件佈局………………………………………………………39
第三章矽鍺異質接面雙載子電晶體特性量測及分析………………41
3.1 直流與高頻特性的量測方法…………………………………41
3.2 電晶體特性量測………………………………………………43
3.2.1 電晶體直流特性量測…………………………………………43
3.2.2 電晶體高頻特性量測…………………………………………47
3.3 電晶體溫度特性量測及分析比較……………………………55
3.4 異質接面雙載子電晶體之特性分析…………………………61
3.4.1 硼離子擴散效應(Boron outdiffusion effect)………… 61
3.4.2 集極電流飽和(current saturation in Collector
region)………………………………………62
3.5 結果討論………………………………………………………66
第四章矽鍺層中鍺成份分佈變化模擬與分析………………………67
4.1 元件結構之特性模擬…………………………………………67
4.1.1 元件結構模擬…………………………………………………67
4.1.2 模擬結果與討論………………………………………………72
4.2 鍺成份分佈模擬與分析………………………………………77
4.2.1 鍺成份分佈設計………………………………………………77
4.2.2 模擬結果與討論………………………………………………80
4.3 結果討論………………………………………………………85
第五章結論……………………………………………………………86
參考文獻 …………………………………………………………………………………………87

參考文獻

[1]洪志明,“高速磷化銦異質接面雙載子電晶體之研製” 碩士論文, 國立中央大學, 民國92年。
[2]Jiann S. Yuan, SiGe, GaAs, and InP Heterojunction Bipolar Transistors. John Wiley and Sons, Inc. 1999.
[3]John D. Cressler, Guogu Niu, Silicon-Germanium Heterojunction Bipolar Transistors. Boston, MA: Artech House, 2003.
[4]蔡亭林,“矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體之設計與特性分析” 碩士論文, 國立中央大學, 民國93年。
[5]Peter Ashburn, SiGe Heterojunction Bipolar Transistors. John Wiley and Sons, Inc. 2003.
[6]林上偉,“應用於單電子電晶體之矽/鍺量子點研製” 碩士論文, 國立中央大學, 民國93年。
[7]張佳彥,“砷化鎵雙載子電晶體之集極設計對功率效率之研究”碩士論文, 國立中央大學, 民國92年。
[8]范振中,“磷化銦鎵/砷化鎵異質接面雙極性電晶體之研製及其集極調變對元件特性的影響” 碩士論文,國立中央大學,民國89年。
[9]梁虔碩,“AlGaAs/GaAs PIN/HBT 光檢測器轉阻放大器之積體化光接收器” 碩士論文, 國立中央大學, 民國89年。
[10]Zhenqiang Ma, Saeed Mohammadi, Pallab Bhattacharya, Linda P. B. Katehi, Samuel A. Alterovitz, George E. Ponchak, “A High-Power and High-Gain X-Band Si/SiGe/Si heterojunction bipolar Transistor,” IEEE Transactions On Microwave Theory And Techniques., vol. 50, no. 4, pp. 1101-1108, Apr. 2002.
[11]Jae-Sung Rieh, Liang-Hung Lu, Linda P. B. Katehi, Pallab Bhattacharya, Edward T. Croke, George E. Ponchak, and Samuel A. Alterovitz, “X- and Ku-Band Amplifiers Based on Si/SiGe HBT’s and Micromachined Lumped Components,” IEEE Transactions On Microwave Theory And Techniques, vol. 46, no. 5, pp.685-694, May 1998.
[12]Jae-Sung Rieh, Liang-Hung Lu, Linda P. B. Katehi, Pallab Bhattacharya, Edward T. Croke, George E. Ponchak, and Samuel A. Alterovitz, “High Yield Reduced Process Tolerance Self-Aligned Double Mesa Process Technology for SiGe Power HBTs,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp.Dig, vol. 2, pp.963-966, Jun. 2004.
[13]Liang-Hung Lu , Saeed Mohammadi , Zhenqiang Ma , George E.Ponchak, Samuel A. Alterovitz , Karl M. Strohm , Johann-Friedrich Luy , Pallab Bhattacharya and Linda P. B. Katehi, “SiGe Power Heterojunction Bipolar Transistors(HBT’s) Fabricated by Fully Self-Aligned Double Mesa Technology,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp.Dig, vol. 3, pp.1709-1712, Jun. 2001.
[14]John D. Cressler, H. Comfort, Emmanuel F. Crabbe, Gary L. Patton, Johannes M. C. Stork, Jack Y. C. Sun and Bernard S. Meyerson, “On the Profile Design and Optimization of Epitaxial Si- and SiGe-Base Bipolar Technology for 77K Application-part I: Transistor DC Design Considerations,” IEEE Transaction On Electron Devices, vol.40, no. 3, pp.525-541, Mar. 1993.
[15]S.M. Sze, Modern Semiconductor Device Physics. John Wiley & Sons, 1998.
[16]水修銓,“異質接面雙載子電晶體之VBIC大訊號模型建立與驗證” 碩士論文, 國立中央大學, 民國93年。
[17]Peter E. Cottrell and Zhiping YU, “Velocity Saturation in the Collector of Si/GexSi1-x/Si HBT’s,” IEEE Electron Device Letters, vol. 11,no. 10, pp.431-433, Oct. 1990.
[18]Sandip Tiwari, “A New Effect at High Currents in Heterostructure Bipolar Transistors,” IEEE Electron Device Letters, vol. 9, no. 3, pp.142-144, Mar. 1988.
[19]Technology Modeling Associates, Inc., TMA MEDICI Two Dimensional Device Simulation Program, User’Manual.
[20]羅闐軒, “應用於混頻器之矽鍺異質接面雙載子電晶體之設計與模擬” 碩士論文, 國立清華大學, 民國88年。

指導教授

辛裕明(Yue-Ming Hsin)

審核日期

2005-6-30

推文