射频BiCMOS技术

.,SiGeIC工艺技术实现宽带和低噪声,SiGe工艺采用锗对硅进行掺杂，利用现有的CMOS生产设备或双极工艺设备制造芯片。,SiGe技术能够获得比双极器件高得多的速度，用0.5m工艺很容易达到几百兆的带宽；在相似的功率水平下比双极工艺提供更低的噪声特性。,SiGe器件和IC主要应用于低噪声预放大、采集保持、高速A/D转换等场合。,.,SiGe技术的主要应用领域,SiGe技术主要应用于通讯领域射频前端（1GHz30GHz）手机（GSM,CDMA,3G）：无绳电话（DECT）;蓝牙技术Blue-tooth/Zigbee（IEEE802.15.1）无线局域网（IEEE802.11b/g/a）无线保真技术(WirelessFidelity)高速光电通讯（SONET/SDH）广播电视网、Internet网电视信号三种传输途径：卫星传输，有线传输，地面无线传输。,.,关于无线局域网,相关标准广域网(WWAN)GPRS/3G(WCDMA/CDMA2000)无线通讯局域网（WLAN）IEEE802.11b/g/a系统无线个人网(WPAN),.,无线局域网几种技术标准性能比较,.,SiGeRFIC的主要产品,SiGeRFIC主要产品有：功率放大器（PA）：20.5%手机基站锁相环（PLL）;5.6%收发器电路（Transceiver）73.8%变换器均衡器放大器：跨阻放大器、限幅放大器,.,高速光纤通讯网络系统中的射频芯片组（介绍）,.,.,.,全套光纤传输收发器芯片组多路复用器芯片（MUX）多路解调器芯片（DeMUX）互阻抗放大器芯片（TIA）激光驱动器芯片（LaserDriver）调制驱动器芯片（ModulatorDriver）,.,10Gbps互阻抗放大器版图,.,0.18m锗化硅（GiGe）BiCMOS技术特征,高速双极型晶体管fT频率高达60GHz；击穿电压BVCE0大于3.3V;CMOS工艺为0.18m;有七层金属布线（包括铝线和铜线）；掩膜仅15层，掩膜费用低，与硅0.13m相当；射频包括了MIN电容、MOS电容、电感、传输线及变容二极管。,.,采用SiGe的原因SiGe器件的特点,Si和Ge都是四价元素，具有相同的金刚石结构，但原子量和原子半径相差很大，若形成SiGe单晶材料，晶体结构应力很大，缺陷很多，不能使用。一般是在Si片表面外延一层Si0.7Ge0.3的外延层。,.,采用SiGe的原因SiGe器件的特点,SiGe层的电子迁移率大约是纯Si材料的2倍，因此若晶体管基区采用这种高迁移率的SiGe合金，将明显降低噪声、偏置电流和使用功率，大大提高工作频率，实现2GHz以上的射频功能集成。,.,采用SiGe的原因SiGe器件的特点,SiGe还具有良好的热传导特性和低的涉漏电流，能够在很宽的工作温度范围内保持稳定的性能。SiGeIC的工艺兼容性好，只要在标准CMOS工艺增加4道工序、TTL工艺增加5道工序、BiCMOS工艺增加一道工序，就能形成SiGeIC兼容工艺线。欧洲ST公司在2000年建立了第一条SiGe生产线。,.,HBTSiGe基极的双极晶体管结构,.,HBTSiGe基极的双极晶体管结构,.,应变硅（Strained-Silicon）的SiGe技术采用应变硅技术的MOSFET,IBM和一些公司开发的这一项技术是：在Si衬底上事先生长数微米厚的SiGe层以释放应力,然后再在SiGe层上淀积全Si层作为MOS管的导电沟道。由于应变Si层载流子迁移率大大提高，因而提高了MOS器件的工作频率。,.,SiGe外延工艺,常用的外延工艺分子束外延（MBE):超高真空（10-12mmHg)高温（高于1100C)化学汽相淀积（CVD):常压或低压高温（高于1100C)这两种方法都不适用，因为高温过程容易造成缺陷，也难于产生正确配比的掺杂物。SiGe外延采用的方法：特高真空化学汽相淀积法：UHV-CVD,.,IBM推出两种SiGeCMOS工艺,IBM公司(位于纽约州的EastFishkill)为了优化射频与通信系统所用芯片的制造。提高性能，降低功耗，以及价格成本，推出两种工艺：第一种工艺：名为CMOS6RF，是一种RFCMOS工艺技术，它的原型是该公司的0.25umCMOS基本工艺，并且从该公司的SiGeBiCMOSI艺中吸取了模拟混合信号工艺的特点；它已经被RF芯片所采用。它的工艺特点有以下几项：*和便携式装置所需用的电压相适应的二次氧化层；导电性低的衬底；和具有较好隔离性能的三重阱n型场效应晶体管。*此外，为了满足RF与混合信号线路的需要，CMOS6RF还从该公司的双极工艺中吸取了一套无源元件制造技术，这些无源元件有：高Q一值电感元件，MIM与MOS电容元件，精密阻值电阻元件；以及变容二极管等。,.,IBM推出两种SiGeCMOS工艺,现在该公司可以对客户提供CMOS6RF加工服务，同时还可以提供模拟集成电路的设计工具套件，其中包括丰富的RF模型。该套件中还包括有由IBM提供的数字线路单元库，和由Nurlogic公司提供的逻辑线路单元库(库中有1000多个标准单元)。,.,IBM推出两种SiGeCMOS工艺,第二种工艺，命名为BiCMOS5HPE。这是该公司原有的035umSiGe工艺技术的改进。该工艺集成有可以在33V工作的，高速SiGeHBT晶体管，可以满足集成电路设计师对于高性能低功耗晶体管的需要。以上两种工艺都可以在200-mm晶圆加工线上进行加工。采用这些工艺的产品已经在线上大批量生产。,.,