SiGe HBT基于物理的Scalable模型及InP HBT模型研究.pdf

1、由于異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)所具有的獨(dú)特優(yōu)越性，HBT成為當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ钠骷?，近年來其性能得到不斷地提高。因其高增益、高頻率、高功率密度等一系列優(yōu)勢(shì)，HBT器件已廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、光纖通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域。基于Si工藝的HBT器件已無法滿足無線通信的發(fā)展需求，SiGe HBT器件憑借其頻率特性好、噪聲系數(shù)低、集成度高以及與傳統(tǒng)Si工藝相兼容而具有的成本低的優(yōu)勢(shì),在無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。InP基HBT是光電集成電路必不可少的組成元素,由

2、于與光電器件兼容并且可以單片集成，在光通訊領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。如今準(zhǔn)確的器件模型越來越成為影響微波集成電路設(shè)計(jì)精度的重要原因之一，因此建立SiGe HBT的基于物理的HICUM可縮放模型以及InP HBT的準(zhǔn)確的Aglient HBT模型具有重要意義。對(duì)確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和方程的模型進(jìn)行精確的參數(shù)提取，并基于此開發(fā)出該模型的物理基可縮放模型對(duì)集成電路設(shè)計(jì)具有重大的價(jià)值和意義。合理的模型參數(shù)提取算法不僅是模型的精度和可用性也是基于此開發(fā)的物

3、理基可縮放模型的可行性的關(guān)鍵。
　　本文首先對(duì)BJT晶體管的工作原理及HBT的發(fā)展概況進(jìn)行了描述，而后從工藝和性能方面總結(jié)對(duì)比了不同材料系HBT的優(yōu)缺點(diǎn)，然后簡(jiǎn)單介紹了常見的EM、GP、VBIC模型的等效電路和應(yīng)用現(xiàn)狀，詳盡介紹了HICUM模型的等效電路和模型方程，重點(diǎn)對(duì)Aglient HBT模型參數(shù)、方程和等效電路進(jìn)行了描述。在完成對(duì)HICUM模型參數(shù)提取的基礎(chǔ)上，本文提出了物理基Scalable模型。Scalable模型可分為

4、兩種類型：(1)采用經(jīng)驗(yàn)的方法，先對(duì)一批器件進(jìn)行模型參數(shù)提取和優(yōu)化，再對(duì)各器件參數(shù)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，用與幾何尺寸相關(guān)的數(shù)學(xué)方程來表示這些模型參數(shù)。(2)采用物理的方法，模型中的參數(shù)采用本文提出的與器件的版圖尺寸和工藝參數(shù)相關(guān)的物理公式表示，最后再添加一些優(yōu)化系數(shù)用于提高模型精度。緊接著本文基于物理基Scalable公式建立了SiGe HBT的物理基HICUM可縮放模型。本文最后針對(duì)InP HBT提出了一套用于Aglient HBT模型參數(shù)提