SiGe HBT具備高增益,高頻,低噪聲的優(yōu)勢(shì),且成本低,與硅工藝兼容,近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。論文提出了一種新型集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)SiGe HBT器件。新結(jié)構(gòu)SiGe HBT工作時(shí),基于場(chǎng)板電位連接方式,有三種工作模式:集電極工作模式、基極工作模式和發(fā)射極工作模式。多種工作模式為器件的靈活應(yīng)用提供了多樣性。首先,對(duì)新型集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)SiGe HBT器件的電流輸運(yùn)機(jī)制進(jìn)行研究。新結(jié)構(gòu)中集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的引入,改善了集電區(qū)電場(chǎng)的分布,基區(qū)的復(fù)合電子電流減小,從發(fā)射區(qū)經(jīng)基區(qū)注入到集電區(qū)的電子電流增加,集電極電流增大,器件的增益提高。集電極電流增加時(shí),發(fā)射極延遲時(shí)間減小。集電區(qū)電場(chǎng)分布發(fā)生改變,載流子渡越時(shí)間減小,器件的頻率特性得到改善。其次,對(duì)新型集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)SiGe HBT器件特性進(jìn)行研究。對(duì)比分析了不同工作模式下,新結(jié)構(gòu)SiGe HBT器件的直流特性和頻率特性。結(jié)果表明,集電極工作模式下,器件的電流增益達(dá)到193,相對(duì)于常規(guī)SiGe HBT器件提升了 22%。基極工作模式下,器件的特征頻率和最高振蕩頻率分別為72GHz和81GHz,分別提升了 24%和4%。發(fā)射極工作模式下,器件的電流增益以及頻率特性改善不明顯。再次,對(duì)新型集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)SiGe HBT器件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),考慮不同工作模式下,場(chǎng)板尺寸變化對(duì)器件電學(xué)特性的影響。集電極工作模式下,電流增益和特征頻率都會(huì)隨著場(chǎng)板寬度、長(zhǎng)度的增加而增大,但是器件的最高振蕩頻率由于寄生電容的存在會(huì)有一定幅度的下降。基極工作模式下,電流增益、特征頻率和最高振蕩頻率都會(huì)隨著場(chǎng)板寬度和長(zhǎng)度的增加而增大,因此在基極工作模式下,場(chǎng)板尺寸在工藝允許的條件下,應(yīng)設(shè)計(jì)得盡可能大。最后,對(duì)多指發(fā)射極SiGe HBT結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性進(jìn)行分析。多指發(fā)射極SiGe HBT有利于抑制發(fā)射極電流集邊效應(yīng),器件的電流增益得到改善。發(fā)射極指數(shù)為四指時(shí),器件的增益為252,相較于常規(guī)SiGe HBT結(jié)構(gòu),電流增益提升了大約19%。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN322.8
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容
2 SiGeHBT的基本工作原理
    2.1 SiGe材料的基本性質(zhì)
        2.1.1 晶體結(jié)構(gòu)
        2.1.2 臨界厚度
        2.1.3 能帶結(jié)構(gòu)
    2.2 SiGe異質(zhì)結(jié)的性質(zhì)
    2.3 SiGeHBT的電學(xué)特性
        2.3.1 直流特性
        2.3.2 交流特性
    2.4 本章小結(jié)
3 新型集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)SiGeHBT
    3.1 器件結(jié)構(gòu)與機(jī)理分析
    3.2 直流特性
        3.2.1 Gummel特性
        3.2.2 輸出特性
    3.3 頻率特性
    3.4 本章小結(jié)
4 新型集電區(qū)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)SiGeHBT器件優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 場(chǎng)板尺寸變化對(duì)電流增益的影響
    4.2 場(chǎng)板尺寸變化對(duì)頻率特性的影響
        4.2.1 場(chǎng)板寬度的優(yōu)化
        4.2.2 場(chǎng)板長(zhǎng)度的優(yōu)化
    4.3 本章小結(jié)
5 多指發(fā)射極SiGeHBT器件特性分析
    5.1 多指發(fā)射極SiGeHBT器件結(jié)構(gòu)
    5.2 多指結(jié)構(gòu)電學(xué)特性
        5.2.1 直流特性
        5.2.2 頻率特性
        5.2.3 指間距對(duì)器件電學(xué)特性的影響
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)

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