射頻bicmos技術(shù) ppt課件

1、SiGe IC 工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶和低噪聲,SiGe 工藝采用鍺對(duì)硅進(jìn)行摻雜，利用現(xiàn)有的CMOS生產(chǎn)設(shè)備或雙極工藝設(shè)備制造芯片。,SiGe 技術(shù)能夠獲得比雙極器件高得多的速度，用0.5μm工藝很容易達(dá)到幾百兆的帶寬；在相似的功率水平下比雙極工藝提供更低的噪聲特性。,SiGe 器件和 IC 主要應(yīng)用于低噪聲預(yù)放大、采集保持、高速A/D 轉(zhuǎn)換等場(chǎng)合。,SiGe技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,SiGe技術(shù)主要應(yīng)用于通訊領(lǐng)域射頻前端 （1GHz～

2、30GHz）※ 手機(jī)（GSM, CDMA, 3G）：※ 無(wú)繩電話(huà) （DECT）;※ 藍(lán)牙技術(shù) Blue-tooth/Zigbee（IEEE802.15.1）※ 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) （IEEE802.11 b/g/a） 無(wú)線(xiàn)保真技術(shù)(Wireless Fidelity)※ 高速光電通訊（SONET/SDH）※ 廣播電視網(wǎng)、Internet網(wǎng) 電視信號(hào)三種傳輸途徑：衛(wèi)星傳輸，有線(xiàn)傳輸，地面無(wú)線(xiàn)傳輸。,關(guān) 于 無(wú) 線(xiàn) 局 域 網(wǎng)

3、,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 廣域網(wǎng)(WWAN) GPRS/3G (WCDMA/CDMA2000)無(wú)線(xiàn)通訊 局域網(wǎng)（WLAN） IEEE802.11b/g/a系 統(tǒng) 無(wú)線(xiàn)個(gè)人網(wǎng)(WPAN),,無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) 幾種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)性能比較,SiGe RF IC 的 主要產(chǎn)品,SiGe RF IC 主要產(chǎn)品有：※ 功率放大

4、器（PA）： 20.5% 手機(jī)基站※ 鎖相環(huán) （PLL）; 5.6%※ 收發(fā)器電路（Transceiver） 73.8% ※ 變換器※ 均衡器※ 放大器：跨阻放大器、限幅放大器,高速光纖通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的—— 射頻芯片組（介紹）,,,,,,,,,全套光纖傳輸收發(fā)器芯片組 ■ 多路復(fù)用器芯片（MUX） ■ 多路解調(diào)器芯片（DeMUX） ■ 互阻抗放大器芯片（TIA）

5、 ■ 激光驅(qū)動(dòng)器芯片（Laser Driver） ■ 調(diào)制驅(qū)動(dòng)器芯片（Modulator Driver）,,,,,10Gbps 互阻抗放大器版圖,,,□0.18μm 鍺化硅（GiGe）BiCMOS技術(shù)特征,◆ 高速雙極型晶體管 fT 頻率高達(dá) 60GHz；◆ 擊穿電壓 BVCE0 大于 3.3V;◆ CMOS 工藝為 0.18 μm ;◆ 有 七層金屬布線(xiàn) （包括鋁線(xiàn)和銅線(xiàn)）；◆ 掩膜僅15層，掩膜費(fèi)用低，與硅0

6、.13 μm相當(dāng)；◆ 射頻包括了MIN電容、MOS電容、電感、傳輸線(xiàn)及變?nèi)荻O管。◆,采用 SiGe 的原因 SiGe 器件的特點(diǎn),Si和Ge都是四價(jià)元素，具有相同的金剛石結(jié)構(gòu)，但原子量和原子半徑相差很大，若形成SiGe 單晶材料，晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)力很大，缺陷很多，不能使用。一般是在Si片表面外延一層 Si0.7Ge0.3的外延層。,采用SiGe的原因 SiGe 器件的特點(diǎn),SiGe層的電子遷移率大約是純Si材料的2倍，因此若晶體管基區(qū)采

7、用這種高遷移率的SiGe 合金，將明顯降低噪聲、偏置電流和使用功率，大大提高工作頻率，實(shí)現(xiàn)2GHz以上的射頻功能集成。,采用SiGe的原因 SiGe 器件的特點(diǎn),SiGe還具有良好的熱傳導(dǎo)特性和低的涉漏電流，能夠在很寬的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的性能。SiGe IC 的工藝兼容性好，只要在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝增加4道工序、TTL工藝增加5道工序、BiCMOS工藝增加一道工序，就能形成SiGe IC 兼容工藝線(xiàn)。歐洲 ST 公司在2000年

8、建立了第一條SiGe 生產(chǎn)線(xiàn)。,HBT — SiGe 基極的雙極晶體管結(jié)構(gòu),HBT — SiGe 基極的雙極晶體管結(jié)構(gòu),應(yīng)變硅（Strained-Silicon）的SiGe技術(shù)采用應(yīng)變硅技術(shù)的MOSFET,IBM和一些公司開(kāi)發(fā)的這一項(xiàng)技術(shù)是：在Si襯底上事先生長(zhǎng)數(shù)微米厚的SiGe層以釋放應(yīng)力,然后再在SiGe層上淀積全Si層作為MOS管的導(dǎo)電溝道。由于應(yīng)變Si層載流子遷移率大大提高，因而提高了MOS器件的工作頻率。,SiGe 外延工

9、藝,常用的外延工藝分子束外延 （MBE ):超高真空（10-12mmHg) 高溫（高于1100 C )化學(xué)汽相淀積（CVD ):常壓或低壓 高溫（高于1100 C )這兩種方法都不適用，因?yàn)楦邷剡^(guò)程容易造成缺陷，也難于產(chǎn)生正確配比的摻雜物。SiGe 外延采用的方法： 特高真空化學(xué)汽相淀積法：UHV-CVD,IBM推出兩種SiGe－CMOS工

10、藝,IBM公司(位于紐約州的EastFishkill)為了優(yōu)化射頻與通信系統(tǒng)所用芯片的制造。提高性能，降低功耗，以及價(jià)格成本，推出兩種工藝：第一種工藝 ：名為 CMOS 6RF，是一種RF CMOS工藝技術(shù)，它的原型是該公司的0.25um CMOS基本工藝，并且從該公司的SiGe BiCMOSI藝中吸取了模擬／混合信號(hào)工藝的特點(diǎn)；它已經(jīng)被RF芯片所采用。 它的工藝特點(diǎn)有以下幾項(xiàng)： * 和便攜式裝置所需用的電壓相適應(yīng)的二次氧化

11、層；導(dǎo)電性低的襯底；和具有較好隔離性能的三重阱n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 * 此外，為了滿(mǎn)足RF與混合信號(hào)線(xiàn)路的需要，CMOS 6RF 還從該公司的雙極工藝中吸取了一套無(wú)源元件制造技術(shù)，這些無(wú)源元件有：高Q一值電感元件，MIM與 MOS電容元件，精密阻值電阻元件；以及變?nèi)荻O管等。,IBM推出兩種SiGe－CMOS工藝,現(xiàn)在該公司可以對(duì)客戶(hù)提供CMOS 6RF加工服務(wù)， 同時(shí)還可以提供模擬集成電路的設(shè)計(jì)工具套件，其中包括豐富的RF模型

12、。該套件中還包括有由IBM提供的數(shù)字線(xiàn)路單元庫(kù)，和由Nurlogic公司提供的邏輯線(xiàn)路單元庫(kù)(庫(kù)中有 1000多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元)。,IBM推出兩種SiGe－CMOS工藝,第二種工藝，命名為 BiCMOS 5HPE。這是該公司原有的 0．35um SiGe 工藝技術(shù)的改進(jìn)。該工藝集成有可以在3．3V 工作的，高速SiGe HBT晶體管，可以滿(mǎn)足集成電路設(shè)計(jì)師對(duì)于高性能低功耗晶體管的需要。 以上兩種工藝都可以在200-mm 晶圓加工線(xiàn)