3、高性能硅和硅锗双极技术及电路解析

高性能硅和硅锗双极技术及电路解析

1. 射频技术中的硅与硅锗双极技术

在射频（RF）技术的高频性能方面，硅（Si）和硅锗（SiGe）双极技术是极具吸引力的选择。如今，大多数生产技术采用的是具有注入基极和局部氧化硅（LOCOS）隔离的自对准双多晶硅晶体管。近期研究表明，这种成熟的技术概念仍有很大的性能提升潜力，可通过器件的横向缩放和基极掺杂分布的纵向缩放来实现性能改进。

该技术的主要优势在于现有生产环境中具备所有的工艺模块，这有助于降低成本。因此，研究其性能极限十分重要。

近年来，外延硅锗基极技术也得到了大量的研发投入。同时，先进的隔离技术，如浅槽和深槽隔离或绝缘体上硅（SOI）衬底也常被使用。此外，自对准金属基极电极等复杂的工艺工具可用于提升性能。采用这些技术已取得了令人瞩目的器件参数和电路性能记录，例如最大振荡频率达到163 GHz、环形振荡器门延迟为5.5 ps以及67 GHz的静态分频器。然而，这些工艺工具在现有生产环境中通常并不具备，使用它们会显著增加工艺复杂度，进而导致制造成本上升。

因此，评估哪种技术在实现硅和硅锗电路时能为目标应用提供最佳的性能/成本比是很有意义的。

2. 高性能硅双极技术及电路

2.1 技术描述

2.1.1 器件制造

器件制造基于一种自对准双多晶硅双极技术，该技术已通过SIEGET 45微波晶体管的生产认证。通过精心缩放器件的横向尺寸，晶体管性能得到了进一步提升。

制造过程如下：
1. 首先注入高浓度砷掺杂的埋层，最大掺杂浓度约为5 x 10¹⁹ cm⁻³，略低于砷偏析的临界极限，以避免在基极形成过程中出现瞬