射频bicmos技术的资料

射频bicmos技术的资料第1页/共26页SiGe技术的主要应用领域SiGe技术主要应用于通讯领域射频前端（1GHz～30GHz）※手机（GSM,CDMA,3G）：※无绳电话（DECT）;※蓝牙技术Blue-tooth/Zigbee（IEEE802.15.1）※无线局域网（IEEE802.11b/g/a）

无线保真技术(WirelessFidelity)※高速光电通讯（SONET/SDH）※广播电视网、Internet网

电视信号三种传输途径：卫星传输，有线传输，地面无线传输。第2页/共26页关于无线局域网

相关标准

广域网(WWAN)GPRS/3G(WCDMA/CDMA2000)无线通讯局域网（WLAN）IEEE802.11b/g/a系统

无线个人网(WPAN)第3页/共26页无线局域网几种技术标准性能比较IEEE802.11b802.11a802.11g标准描述2.4GHz频带无线LAN物理层的基本规格2.4GHz频带无线LAN物理层的高速规格5.0GHz频带无线LAN物理层的基本规格最高数据传输率11Mbps54Mbps54Mbps调制方式DSSS,CCKOFDMOFDM使用频带2.4GHzISM2.4GHzISMU-NII2.4GHzISM信道带宽83.5MHz200MHz83.5MHz非重叠可使用信道数38+43兼容性不兼容与802.11b兼容第4页/共26页SiGeRFIC的主要产品SiGeRFIC主要产品有：※功率放大器（PA）：20.5%手机基站※锁相环（PLL）;5.6%※收发器电路（Transceiver）73.8%※变换器※均衡器※放大器：跨阻放大器、限幅放大器第5页/共26页高速光纤通讯网络系统中的

——射频芯片组

（介绍）第6页/共26页第7页/共26页第8页/共26页全套光纤传输收发器芯片组■多路复用器芯片（MUX）■多路解调器芯片（DeMUX）■互阻抗放大器芯片（TIA）■激光驱动器芯片（LaserDriver）■调制驱动器芯片（ModulatorDriver）第9页/共26页10Gbps互阻抗放大器版图第10页/共26页□0.18μm锗化硅（GiGe）BiCMOS技术特征◆高速双极型晶体管fT频率高达60GHz；◆击穿电压BVCE0大于3.3V;◆CMOS工艺为0.18μm;◆有七层金属布线（包括铝线和铜线）；◆掩膜仅15层，掩膜费用低，与硅0.13μm相当；◆射频包括了MIN电容、MOS电容、电感、传输线及变容二极管。◆第11页/共26页采用SiGe的原因SiGe器件的特点Si和Ge都是四价元素，具有相同的金刚石结构，但原子量和原子半径相差很大，若形成SiGe单晶材料，晶体结构应力很大，缺陷很多，不能使用。一般是在Si片表面外延一层Si0.7Ge0.3的外延层。第12页/共26页采用SiGe的原因SiGe器件的特点SiGe层的电子迁移率大约是纯Si材料的2倍，因此若晶体管基区采用这种高迁移率的SiGe合金，将明显降低噪声、偏置电流和使用功率，大大提高工作频率，实现2GHz以上的射频功能集成。SiGe电子迁移率1500cm2/Vsec3900cm2/Vsec空穴迁移率450cm2/Vsec1900cm2/Vsec0.3微米工艺Si双极管SiGe双极管截止频率30GHz50GHz最大振荡频率50GHz70GHz第13页/共26页采用SiGe的原因SiGe器件的特点SiGe还具有良好的热传导特性和低的涉漏电流，能够在很宽的工作温度范围内保持稳定的性能。SiGeIC的工艺兼容性好，只要在标准CMOS工艺增加4道工序、TTL工艺增加5道工序、BiCMOS工艺增加一道工序，就能形成SiGeIC兼容工艺线。欧洲ST公司在2000年建立了第一条SiGe生产线。第14页/共26页HBT—SiGe基极的双极晶体管结构第15页/共26页HBT—SiGe基极的双极晶体管结构第16页/共26页应变硅（Strained-Silicon）的SiGe技术

采用应变硅技术的MOSFETIBM和一些公司开发的这一项技术是：在Si衬底上事先生长数微米厚的SiGe层以释放应力,然后再在SiGe层上淀积全Si层作为MOS管的导电沟道。由于应变Si层载流子迁移率大大提高，因而提高了MOS器件的工作频率。第17页/共26页SiGe外延工艺常用的外延工艺分子束外延（MBE):超高真空（10-12mmHg)

高温（高于1100C)化学汽相淀积（CVD):常压或低压

高温（高于1100C)这两种方法都不适用，因为高温过程容易造成缺陷，也难于产生正确配比的掺杂物。SiGe外延采用的方法：

特高真空化学汽相淀积法：UHV-CVD第18页/共26页IBM推出两种SiGe－CMOS工艺IBM公司(位于纽约州的EastFishkill)为了优化射频与通信系统所用芯片的制造。提高性能，降低功耗，以及价格成本，推出两种工艺：第一种工艺：名为CMOS6RF，是一种RFCMOS工艺技术，它的原型是该公司的0.25umCMOS基本工艺，并且从该公司的SiGeBiCMOSI艺中吸取了模拟／混合信号工艺的特点；它已经被RF芯片所采用。它的工艺特点有以下几项：*和便携式装置所需用的电压相适应的二次氧化层；导电性低的衬底；和具有较好隔离性能的三重阱n型场效应晶体管。*此外，为了满足RF与混合信号线路的需要，CMOS6RF还从该公司的双极工艺中吸取了一套无源元件制造技术，这些无源元件有：高Q一值电感元件，MIM与MOS电容元件，精密阻值电阻元件；以及变容二极管等。

第19页/共26页IBM推出两种SiGe－CMOS工艺

现在该公司可以对客户提供CMOS6RF加工服务，同时还可以提供模拟集成电路的设计工具套件，其中包括丰富的RF模型。该套件中还包括有由IBM提供的数字线路单元库，和由Nurlogic公司提供的逻辑线路单元库(库中有1000多个标准单元)。

第20页/共26页IBM推出两种SiGe－CMOS工艺

第二种工艺，命名为BiCMOS5HPE。这是该公司原有的0．35umSiGe工艺技术的改进。该工艺集成有可以在3．3V工作的，高速SiGeHBT晶体管，可以满足集成电路设计师对于高性能低功耗晶体管的需要。以上两种工艺都可以在200-mm晶圆加工线上进行加工。采用这些工艺的产品已经在线上大批量生产。

第21页/共26页IBMSiGeBiCMOS系列工艺的性能指标

BiCMOS5HPBiCMOS6HPBiCMOS7HPBiCMOS8HPCMOS9HPSiGeHBTLe(μm)0.420.320.20.12NAFT(GHz)4747120210~350NACMOSLg(μm)0.50.250.180.130.1VDD(V)3.32.51.81.51.1延时(pS)1805033NANA开发时间

19941996199820002002第22页/共26页拥有SiGeBiCMOS技术和生产线公司

公司SiGe技术特点

SiGe代工MPWIBM0.5/0.35/0.25/0.18/0.13SiGe-BiCMOS5~8

yesyesAtmel(Temic)0.35/SiGe-BiCMOSRF/POWERBasic/RF

yesyesMaximSiGeHBTSiGeBiCMOS,MbiC-2

Philips0.25SiGe-BiCMOS

Motorola0.35//0.18/SiGe-BiCMOS铜电感

Infineon0.25/0.16/0.14SiGe-BiCMOS

Agere0.35SiGe-BiCMOS朗迅半导体光电事业部

Atcatel0.35SiGe-BiCMOS

yesyesST0.35SiGe-BiCMOS

TI0.5SiGe-BiCMOS,同时集成NPN,PNP,SOI

yes

Hitachi0.25/0.18SiGe-BiCMOS

Yes

Sony0.25SiGe-BiCMOS

yes

Intel0.09SiGe-BiCMOS尚未量产

TSMC0.35/0.18SiGe-BiCMOS

yes

JazzConexant科胜达0.35/0.18SiGe-BiCMOS