具有虚拟衬底的新型应变SI HBT的设计，用于大电流增益击穿电压产品

本篇文章介绍了一种新型的具有虚拟衬底的应变硅异质结双极晶体管(HBT)设计，该设计针对的是高电流增益和高击穿电压产品。文章提出了在硅基异质结双极晶体管(SiGe HBT)中，应变硅层的晶格失配现象会增强器件的电流增益，但同时会导致热效应增强。为了在不牺牲电流增益的前提下降低热效应，提出了一种新型的基区掺杂剖面和超结集电极结构。 具体而言，研究团队采用了SILVACO TCAD软件对具有应变硅的垂直结构HBT进行了建模，模型展示出通过优化Ge掺杂剖面可以提高器件性能，尤其是在降低基区带隙（Eg）和降低基区电阻方面。此外，设计中的虚拟衬底结构通过抑制晶格失配效应来减弱器件的热效应，从而提高了电流增益。 新型HBT结构的特点是具有更高的击穿电压（BVCEO）以及更优的电流增益（β）乘以击穿电压（BVCEO）的乘积，这是高性能HBT的一个重要评价标准。研究中提出的虚拟衬底技术有助于实现这一目标，通过优化掺杂剖面和集电极设计，新设计的器件在保持传统SiGe HBT的击穿电压优势的同时，进一步提高了电流增益。 在研究中，研究者还提出了将超结集电极技术应用于SiGe HBT中，以进一步提升器件的击穿电压。超结集电极是一种三维结构，能够显著改善器件的电流能力并降低集电极与发射极之间的击穿电压。通过引入超结结构，研究人员得到了更高的电流增益和击穿电压。 此外，文章还指出，该新型应变硅异质结双极晶体管可用于高功率应用，例如毫米波放大器、高功率无线通信以及三维多吉比特每秒的成像系统等。这些应用领域对HBT的性能提出了更高的要求，而新型HBT结构在这些方面均展现出巨大的潜力。 需要注意的是，文章中提到了SILVACO TCAD这一重要的仿真工具，它是一种被广泛采用的设计工具，用于半导体器件的模拟和设计。通过它，研究者可以进行器件物理仿真，验证设计概念，并在实际制造之前优化器件结构。 此外，文章中还提到了有关硅、硅化物、应变工程和基区掺杂剖面等关键词。硅化物技术是降低SiGe HBT的基区电阻的有效方法，而应变工程指的是通过引入应变来调整材料的电子特性，例如通过改变Ge的组分来降低基区带隙。基区掺杂剖面的设计对于改善器件性能至关重要，尤其在控制器件的电流增益和击穿电压方面。 本文介绍了一种通过应变硅和虚拟衬底技术来提升硅基异质结双极晶体管性能的方法，这种技术通过改善基区掺杂剖面和集电极结构来实现器件性能的优化，特别适用于高电流增益和高击穿电压应用场合。研究成果对于推动无线通信和高性能微波功率放大器等领域的发展具有重要意义。