高电压微波功率SiGe HBT研究

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在大量工艺优化的基础上,在国内首先成功开发出5英寸单晶发射极SiGeHBT器件工艺(即SiGF/SiGG)和多晶发射极SiGeHBT器件工艺(即SiGH)。这些工艺仅需6步光刻(SiGG仅需5步光刻),片内的成品率达80%以上,已开始小批量试生产,部分样品已提供给客户评估试用。基于广泛的应用背景及巨大的商业价值(1片5英寸SiGeHBT商业价值超过1000美元,可使现有工艺线升值10倍以上),以上微波功率SiGeHBT极具产业化的优势。 在国内首先研制出多晶发射极高压微波SiGe功率晶体管,典型性能为:BVBEO/BVCBO/BVCEO=3V/22V/11V,β=100@VCE/IC=5V/40mA,Ft/Fmax=5.4GHz/7.7GHz@VCE/IC=3V/10mA。用该器件制作的共射A类线性SiGePA在900MHz及VCE/IC=3.5V/0.2A下给出:P-1dB/Gp/PAE=22dBm/11dB/26.1%;制作的共射C类SiGePA在900MHz及11V/0.52A下给出:Pout/Gp/PAE=33.3dBm(2.1W)/10.3dB/33.9%。 在国内首先研制出单晶发射极S波段高压SiGe功率晶体管,其典型性能为:BVBEO/BVCBO/BVCEO=4V/22V/14V,β=50@8V/30mA,Ft/Fmax=9GHz/8GHz@8V/30mA。用该器件制作的共基极B类SiGePA在3GHz下给出:Pout/Gp/PAE=26dBm/10dB/11.5%@VCB=12V,二次谐波分量为-25dBc。 将现有4英寸UHV/CVDSiGe外延设备SGE400改造为5英寸外延设备。参与研制了新的单片式5~6英寸的SiGe外延设备SGE500,该设备的本底真空高达5E-7Pa,是国内第一台完全拥有自主知识产权的大尺寸高性能SiGe外延设备。系统研究了提高SiGe外延层晶体质量的方法和SiGe/Si材料的外延规律,提出了SiGe/Si材料质量综合表征体系,解决了SGE400/SGE500进行SiGe材料外延的可重复性问题。生长出了器件级的SiGeHBT材料。以上的工作为SiGe外延设备、SiGe外延材料和SiGeHBT器件的产业化奠定了良好的基础。 自主开发和优化了多晶发射极工艺、用于SiGeHBT集成的SiGe图形外延技术、测定掺杂浓度分布的EFL方法、用于改善晶体管漏电特性的E台面湿法腐蚀技术和用于SiGeHBT工艺控制和优化的工艺参数监控测试图形。
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