SiGe异质结双极晶体管的研究

燕山大学课程设计说明书题目SiGe异质结双极晶体管的研究学院（系）理学院年级专业：—学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书学号学生姓名专业（班级）设计题目SiGe异质结双极晶体管的研究设计技术参数设计参数：振荡频率fmax特征频率4基区渡越时间g%流放大系数aSiGe中Ge的组分设计要求了解异质结双极晶体管HBT的基本原理，与BJT晶体管的对比，以及SiGeHBT的特性利用Silvaco软件对SiGeHBT进行仿真，准确得到其组成结构，输入输出曲线。并研究As掺杂对SiGeHBT的影响工作量十四个工作日左右每个工作日三到五小时工作计划2012/11/122012/11/15 实验选题2012/11/152012/11/20 实验操作2012/11/212012/11/26 实验论文参考资料[1]刘恩科•半导体物理学（第七版）•电子工业出版社[2]SILVACO-ATLAS操作文档冲山大学微电子实验室[3]陈星弼，唐茂成・晶体管原理与设计[M].成都:成都电讯工程学院出版，1987.院（系）：理学院基层教学单位:指导教师签字基层教学单位主任签字燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计说明书第第#页共12图5SiGeHBT管芯照片二■仿真模拟及研究结果本实验使用Silvaco软件对SiGeHBT进行仿真，模拟其结构以及输入输出特性曲线（即IB与IC关于输入电压的曲线），依此得到电流增益）.二上，并与SiBJTIB输入输出特性曲线做对比。通过改变基区 Si中的6«组分，通过相同的退火处理之后，得到的电流电压关系曲线，来研究6«组分对$16«HBT的影响。SiGeHBT结构仿真图6SiGeHBT结构的Silvaco仿真SIGeHBT与SiBJT输入输出特性对比IO'.flnr-s1gg1CM3三二『三F_二F_三『二一『「「「ATL/gDa1aATLASfrombjteM01_2.log1BaseCLFrentCoilectDrCLrriHri0.3D.4G.SGA图8Si/gDa1aATLASfrombjteM01_2.log1BaseCLFrentCoilectDrCLrriHri0.3D.4G.SGA图8Si8)1输入输出特性曲线0.70A0J,,,0,1，一八 .05 ,06 ,A,,0.7, , 03basebias(V)图7Ge组分为0.20时SiGeBHT输入输出特性曲线basebias(V)6«组分分别为0.05和0.35时的电流-电压图形ATLSDatafromhb1e>05nr-31*4IB^Eifir^E33l©*-6iggM7010-MlIH-T■,IiJ11/WJ,Mnr-31*4IB^Eifir^E33l©*-6iggM7010-MlIH-T■,IiJ11/WJ,M图9Ge组分为0.05时SiGeBHT输入输出特性曲线ATLASDaiafrom^LteiQ5"g51IF-6Cirre-riI幻CalectrarCJjfrent(JJTbis三（VJ图10Ge组分为0.35时SiGeBHT输入输出特性曲线三■实验结果分析SiGeHBT与SiBJT对比由图7经计算可以得到SiGeHBT的电流增益为:HBT121.064最大最大集电极电流为0.830mA:HBT由图8经计算可以得到SiBJT的电流增益为.：i.BJT<-82.883最大最大集电极电流0.398mA。故通过在基区中掺杂Ge,即形成SiGe基区晶体管，可以在同等条件下，达到提高电流增益的目的，与理论相符合。当然经过对比，还可以发现：随着外电压的增加，SiGeHBT的电流增益在不停的发生变化，尤其外电压很小时，增益值特别小，在外电压—0.2V之后逐渐趋于稳定；相对来说 BJT的电流增益值更加稳定，基本上不随外电压的变化而变化。Ge组分对SiGeHBT的影响从图7、9、10可以看出，在一定范围内，最大电流增益随着基区 Si中Ge的组分的增加而迅速提高：6«组分为0.05时，最大电流增益为29.065;6«组分为0.20时，最大电流增益121.061;6«组分为0.35,最大电流增益为156.594。故可以通过基区Si中的Ge的组分的少量增加来提高电流增益。但同时应考虑到，在给定基区厚度情况下，由于Si和SiGe之间存在较大的品格失调，能够允许的最高组分却是有限的。对与普通晶体管，电流放大倍数的设计必须依靠调节发射区和基区的杂质注入

来完成。而对于SiGeHBT,从以上可看出，它可以仅仅通过调节基区掺杂时 Ge的组分来实现。因此，与8。相比，SiGeHBT发射区的物理限制更少。同时，Ge组分的少量变化可影响到电流增益，从而可使掺杂浓度的影响相对减小，理论上，在对电流增益要求不高的应用中也可以通过提高基区的掺杂浓度来减小基区电阻而电流增益不会有明显的下降。四■参考资料[1]刘恩科•半导体物理学(第七版)•电子工业出版社.[2]SILVACO-ATLAS操作文档•中山大学微电子实验室.[3]陈星弼，唐茂成.晶体管原理与设计[M].成都:成都电讯工程学院出版，1987.[4]刘道广，郝跃，徐世六等基于MBE的北酸为157GHz的SiGeHBT器件仃].半导体学报，2005，26(3):528-530.