歐盟項目研發出工作頻率達到0.7THz的SiGe HBT

　　ICCSZ訊   近日在美國舊金山舉辦的“2016 IEEE國際電子器件會議”(IEDM)上，德國高性能微電子創新研究所(IHP)的Bernd Heinemann博士展示了其SiGe異質結(SiGe HBT)晶體管。

　　該SiGe HBT的fT/fmax為505GHz/720GHz的，工作電壓為1.6V，門延遲僅為1.34ps。該器件速度參數為硅晶體管設定了新的標準。該fmax值已超過當前產品最佳fmax值的50%。這種SiGe HBT晶體管能夠使有線和無線系統的數據速率達到100 Gb/s以上。

　　研究人員將這種超高性能歸因于三個因素：

　　(1)優化的發射極-基極-集電極區域垂直剖面;

　　(2)使用“瞬間”退火和低溫后端處理，以降低基極和發射極電阻;

　　(3)橫向器件尺寸縮小。

　　

 

　　左圖為透射電子顯微鏡下的最新SiGe:C HBT。右圖中的曲線分別為該SiGe HBT瞬時頻率和最高振蕩頻率。

　　

 

　　圖 該SiGe HBT工作頻率在電磁頻譜中所處的位置

　　應用領域

　　使用這種高速HBT的雷達系統，如私人汽車，可以降低雷達系統功耗或提高距離和空間分辨率，實現性能提升。

　　這種高速SiGe HBT與當前的硅工藝兼容，具有很高的成本效益，其潛在應用領域包括0.3～1THz頻率范圍的圖像處理，如安全檢查、醫學活組織檢查、空氣污染檢測等。

　　意義

　　通常HBT由III-V半導體材料制成，因為III-V材料具有比硅更高的電子遷移率，但是III-V HBT很難與硅技術兼容。而硅器件的工作電壓更低，在電池供電領域應用更具吸引力。

　　該研究成果為歐盟資助的“DOTSEVEN”項目所屬。DOTSEVEN項目是德國英飛凌公司與其他13個合作伙伴共同承研，涉及6個國家，為時4年，主要目標是開發出振蕩頻率達到0.7THz的SiGe HBT。

　　DOTSEVEN項目簡介

　　DOTSEVEN項目由歐盟FP7計劃資助，為期4年，2012年10月啟動，2016年9月結束。

　　合作成員共14個，涉及6個國家。

　　(1)產業界成員包括：德國英飛凌、奧地利集成電路研發公司DICE GmbH & Co KG和法國行政與財務管理公司ALMAcg。

　　(2)中小型企業包括：法國半導體軟件公司XMOD、瑞典微波器件研制公司Sivers IMA、瑞典高速數據通信公司Trebax AB。

　　(3)高校和研究機構包括：意大利那不勒斯大學電氣與信息技術工程學院、德國亞琛工業大學、德國德累斯頓工業大學、法國波爾多大學、德國烏帕塔爾大學、奧地利林茨約翰·開普勒大學、荷蘭代爾夫特理工大學和德國高性能微電子創新研究所。

　　DOTSEVEN項目目標：

　　(1)實現室溫下，SiGeC HBT最大頻率達到0.7THz;

　　(2)運用研制出的HBT設計和演示集成的毫米波和亞毫米波電路;

　　(3)評估、理解和建模模擬這些高速器件和電路中發生的物理效應。

　　高性能微電子創新研究所簡介

　　德國高性能微電子創新研究所(IHP)主要從事硅基系統、高頻集成電路、無線寬帶通信技術的研發。應用領域包括航空航天、遠程醫療和汽車行業等。IHP目前已發展成為國際公認的SiGe技術研發中心。