【摘 要】
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太赫兹技术在超高速通信、雷达探测等领域有广阔的应用前景,逐渐成为电子技术研究的热点方向。固态太赫兹技术具有小型化,多功能,军民两用等优势,但其技术研究起步较晚,还有很多需要研究突破的技术问题。本文针对太赫兹器件的关键问题进行研究,主要研究内容围绕磷化铟双异质结双极型晶体管（InP DHBT）的制造工艺和器件频率性能提升进行,设计并制造了特征尺寸分别为0.7um和0.25um的InP DHBT器件。
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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太赫兹技术在超高速通信、雷达探测等领域有广阔的应用前景,逐渐成为电子技术研究的热点方向。固态太赫兹技术具有小型化,多功能,军民两用等优势,但其技术研究起步较晚,还有很多需要研究突破的技术问题。本文针对太赫兹器件的关键问题进行研究,主要研究内容围绕磷化铟双异质结双极型晶体管（InP DHBT）的制造工艺和器件频率性能提升进行,设计并制造了特征尺寸分别为0.7um和0.25um的InP DHBT器件。主要研究内容如下:0.7um InP DHBT部分:首先介绍了DHBT的外延生长技术,并介绍了适配于0.7um InP DHBT器件的制造工艺与流程,而后就器件尺寸于工艺和版图上做出一系列优化验证实验。在实验过程中,通过对各器件极间电容和电阻进行测算和对比得出如下结论:工艺部分,通过优化E台面腐蚀时间,将器件VCE=1.6V、Ib=600u A偏置下的fT/fmax由220GHz/270GHz提升至240GHz/315GHz,论证了缩减基区-发射区间距可有效减少基区横向电阻从而提升器件的频率性能;版图部分,通过对比几款基区-集电区台面尺寸不同的器件,发现随着器件台面面积的缩减,各款器件在VCE=1.6V、Ib=600u A偏置下的fT/fmax由173/188GHz提升至282/374 GHz,论证了基区-集电区台面尺寸缩减可有效减少基区-集电区电容从而提升器件的频率性能。而后针对器件集电极于器件上的相对位置进行了对比实验,指出当集电极位于基区-集电区台面边界与亚集电区台面边界中间时,器件具有最优的电流增益和频率性能。实验中,还进行了双指器件的设计,新制备的发射极尺寸同为0.7x6 um~2的单指和双指器件在其最优偏置点下fT/fmax分别为290GHz/260GHz(VCE=1.6V、Ib≈583u A)和320GHz/305GHz(VCE=1.6V、Ib≈1125u A),实验表明双指器件较单指器件具有更小比例的极间电容从而具有更高的频率性能。0.25um InP DHBT部分:基于0.7um InP DHBT研究成果,考虑到器件的极间寄生、击穿和器件工作的稳定性,提出了0.25um InP DHBT器件综合设计方案,并对0.25um InP DHBT器件配套尺寸工艺进行了开发,实现了新工艺平台的搭建。
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