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现代通信技术的迅速发展,使得传统Si双极型晶体管已经不能够满足市场的需求,亟需造价低而高频特性好的新型器件。SiGe异质结双极晶体管(HBT)具有高频、大功率、低成本等特点,使其扩展了Si基晶体管在高频领域的应用,可以代替工作在中高频波段GaAs基器件。因此,SiGe HBT在微波通讯、移动通讯及光通讯中,有着广泛的应用前景。在回顾文献的基础上,本论文开展了以下具体的研究工作:
(1)详细研究了SiGe HBT器件的制作流程和关键工艺技术,摸索了包括甩胶、曝光时间、显影时间等光刻条件以及腐蚀液配方、腐蚀速度和时间等其它实验条件对SiGe HBT器件制作的影响,特别总结出了SiGe HBT制作中难度最大的SiGe基区腐蚀的实验条件,成功制备出双台面结构SiGe HBT器件。
(2)测试并分析了器件的直流特性,结果表明所制作的器件具有良好的性能:厄利电压值很高,直流放大系数可达90,电流理想因子最佳为1.2,表明基极电流漏电流或复合电流小,器件性能稳定。
(3)论文在考虑可能影响器件频率特性的材料、结构等因素的基础上,建立了计算器件频率特性的理论模型,并利用该模型估算出此次制作的单发射极指器件的截止频率为12.5GHz。
(4)针对现有的表征大功率器件温度分布的技术存在空间分辨率较差的问题,利用显微激光拉曼光谱技术所具有的高光谱分辨率和高空间分辨率的优点,研究了大功率器件的温度分布特性,发现从室温到~100℃区间内,温度每升高1℃基底Si的拉曼谱峰的频率降低0.018 cm—1,而且呈现极好的线性关系,可以很灵敏地监测微器件表面不同区域的温度变化。研究结果表明该技术可以作为一种理想的、无破坏性的测量晶体管温度分布和器件热稳定性的工具。