射頻BiCMOS技術

1、sige 工藝采用鍺對硅進行摻雜，利用現(xiàn)有的cmos生產設備或雙極工藝設備制造芯片。 sige 技術能夠獲得比雙極器件高得多的速度，用0.5m工藝很容易達到幾百兆的帶寬；在相似的功率水平下比雙極工藝提供更低的噪聲特性。sige 器件和 ic 主要應用于低噪聲預放大、采集保持、高速a/d 轉換等場合。sigesige技術主要應用于通訊領域射頻前端技術主要應用于通訊領域射頻前端 （1 1ghzghz30ghz30ghz） 手機（手機（gsm, cdma, 3ggsm, cdma, 3g）：）： 無繩電話無繩電話 （dectdect）; ; 藍牙技術藍牙技術 blue-tooth/zigbeeblu

2、e-tooth/zigbee（ieee802.15.1ieee802.15.1） 無線局域網無線局域網 （ieee802.11 b/g/aieee802.11 b/g/a） 無線保真技術無線保真技術( (wireless fidelity)wireless fidelity) 高速光電通訊（高速光電通訊（sonet/sdhsonet/sdh） 廣播電視網、廣播電視網、internetinternet網網 電視信號三種傳輸途徑：衛(wèi)星傳輸，有線傳輸，地面無線傳輸。電視信號三種傳輸途徑：衛(wèi)星傳輸，有線傳輸，地面無線傳輸。 相關標準相關標準 廣域網廣域網( (wwan) wwan) gprs/3ggp

3、rs/3g (wcdma/cdma2000) (wcdma/cdma2000)無線通訊無線通訊 局域網（局域網（wlanwlan） ieee802.11b/g/aieee802.11b/g/a系系 統(tǒng)統(tǒng) 無線個人網無線個人網( (wpan)wpan)ieee802.11b802.11a802.11g標準描述2.4ghz頻帶無線lan物理層的基本規(guī)格2.4ghz頻帶無線lan物理層的高速規(guī)格5.0ghz頻帶無線lan物理層的基本規(guī)格最高數(shù)據(jù)傳輸率11mbps54mbps54mbps調制方式dsss, cckofdmofdm使用頻帶2.4ghz ism2.4ghz ismu-nii2.4ghz i

4、sm信道帶寬83.5mhz200mhz83.5mhz非重疊可使用信道數(shù)38 + 43兼容性不兼容與802.11b兼容sige rf ic sige rf ic 主要產品有：主要產品有： 功率放大器（功率放大器（papa）：）： 20.5% 20.5% 手機基站手機基站 鎖相環(huán)鎖相環(huán) （pllpll）; 5.6%; 5.6% 收發(fā)器電路（收發(fā)器電路（transceivertransceiver） 73.8% 73.8% 變換器變換器 均衡器均衡器 放大器：跨阻放大器、限幅放大器放大器：跨阻放大器、限幅放大器l全套光纖傳輸收發(fā)器芯片組 多路復用器芯片（mux） 多路解調器芯片（demux） 互阻抗

5、放大器芯片（tia） 激光驅動器芯片（laser driver） 調制驅動器芯片（modulator driver） 高速雙極型晶體管 ft 頻率高達 60ghz； 擊穿電壓 bvce0 大于 3.3v; cmos 工藝為 0.18 m ; 有 七層金屬布線 （包括鋁線和銅線）； 掩膜僅15層，掩膜費用低，與硅0.13 m相當；相當； 射頻包括了min電容、mos電容、電感、傳輸線及變容二極管。sisi和和gege都是四價元素，具有相同的都是四價元素，具有相同的金剛石結構，但原子量和原子半金剛石結構，但原子量和原子半徑相差很大，若形成徑相差很大，若形成sige sige 單晶材單晶材料，晶體結

6、構應力很大，缺陷很料，晶體結構應力很大，缺陷很多，不能使用。一般是在多，不能使用。一般是在sisi片表片表面外延一層面外延一層 sisi0.70.7gege0.30.3的外延層。的外延層。sigesige層的電子遷移率大約是純層的電子遷移率大約是純sisi材料的材料的2 2倍，因此倍，因此若晶體管基區(qū)采用這種高遷移率的若晶體管基區(qū)采用這種高遷移率的sige sige 合金，合金，將明顯降低噪聲、偏置電流和使用功率，大大提將明顯降低噪聲、偏置電流和使用功率，大大提高工作頻率，實現(xiàn)高工作頻率，實現(xiàn)2ghz2ghz以上的射頻功能集成。以上的射頻功能集成。sige電子遷移率1500cm2/vsec39

7、00cm2/vsec空穴遷移率450cm2/vsec1900cm2/vsec0.3 微米工藝si雙極管sige雙極管截止頻率30ghz50ghz最大振蕩頻率50ghz70ghzsigesige還具有良好的熱傳導特性和低的涉漏電流，還具有良好的熱傳導特性和低的涉漏電流，能夠在很寬的工作溫度范圍內保持穩(wěn)定的性能。能夠在很寬的工作溫度范圍內保持穩(wěn)定的性能。sige ic sige ic 的工藝兼容性好，只要在標準的工藝兼容性好，只要在標準cmoscmos工藝工藝增加增加4 4道工序、道工序、ttlttl工藝增加工藝增加5 5道工序、道工序、bicmosbicmos工藝增加一道工序，就能形成工藝增加一

8、道工序，就能形成sige ic sige ic 兼容工兼容工藝線。歐洲藝線。歐洲 st st 公司在公司在20002000年建立了第一條年建立了第一條sige sige 生產線。生產線。ibm和一些公司開發(fā)的這一項技術是：在si襯底上事先生長數(shù)微米厚的sige層以釋放應力,然后再在sige層上淀積全si層作為mos管的導電溝道。由于應變si層載流子遷移率大大提高，因而提高了mos器件的工作頻率。 常用的外延工藝常用的外延工藝分子束外延分子束外延 （mbe ):mbe ):超高真空（超高真空（1010-12-12mmhg)mmhg) 高溫（高于高溫（高于1100 c )1100 c )化學汽相淀

9、積（化學汽相淀積（cvd ):cvd ):常壓或低壓常壓或低壓 高溫（高于高溫（高于1100 c )1100 c )這兩種方法都不適用，因為高溫過程容易造成這兩種方法都不適用，因為高溫過程容易造成缺陷，也難于產生正確配比的摻雜物。缺陷，也難于產生正確配比的摻雜物。sige sige 外延采用的方法：外延采用的方法： 特高真空化學汽相淀積法：特高真空化學汽相淀積法：uhv-cvduhv-cvdibmibm公司公司( (位于紐約州的位于紐約州的eastfishkill)eastfishkill)為了優(yōu)化射頻與通信系統(tǒng)為了優(yōu)化射頻與通信系統(tǒng)所用芯片的制造。提高性能，降低功耗，以及價格成本，推所用芯片

10、的制造。提高性能，降低功耗，以及價格成本，推出兩種工藝：出兩種工藝：第一種工藝第一種工藝 ：名為：名為 cmos 6rfcmos 6rf，是一種是一種rf cmosrf cmos工藝技術，它的工藝技術，它的原型是該公司的原型是該公司的0.250.25um cmosum cmos基本工藝，并且從該公司的基本工藝，并且從該公司的sige bicmosisige bicmosi藝中吸取了模擬混合信號工藝的特點；它已藝中吸取了模擬混合信號工藝的特點；它已經被經被rfrf芯片所采用。芯片所采用。 它的工藝特點有以下幾項：它的工藝特點有以下幾項： * * 和便攜式裝置所需用的電壓相適應的二次氧化層；導電性

11、低的襯底；和便攜式裝置所需用的電壓相適應的二次氧化層；導電性低的襯底；和具有較好隔離性能的三重阱和具有較好隔離性能的三重阱n n型場效應晶體管。型場效應晶體管。 * * 此外，為了滿足此外，為了滿足rfrf與混合信號線路的需要，與混合信號線路的需要，cmos 6rf cmos 6rf 還從該公司的雙還從該公司的雙極工藝中吸取了一套無源元件制造技術，這些無源元件有：高極工藝中吸取了一套無源元件制造技術，這些無源元件有：高q q一值電感一值電感元件，元件，mimmim與與 mosmos電容元件，精密阻值電阻元件；以及變容二極管等。電容元件，精密阻值電阻元件；以及變容二極管等。 現(xiàn)在該公司可以對客戶

12、提供現(xiàn)在該公司可以對客戶提供cmos 6rfcmos 6rf加工服務，加工服務， 同時還可以提供同時還可以提供模擬集成電路的設計工具套件，其中包括豐富的rf模型。該套件中還包括有由該套件中還包括有由ibmibm提供的數(shù)字線路單元提供的數(shù)字線路單元庫，和由庫，和由nurlogicnurlogic公司提供的邏輯線路單元庫公司提供的邏輯線路單元庫( (庫中有庫中有 1000 1000多個標準單元多個標準單元) )。 第二種工藝，命名為第二種工藝，命名為 bicmos 5hpebicmos 5hpe。這是該公司原有的這是該公司原有的 0 03535um sige um sige 工藝技術的改進。該工藝

13、集成有可以在工藝技術的改進。該工藝集成有可以在3 33 3v v 工作的，高速工作的，高速sige hbtsige hbt晶體管，可以滿足集成電路設計師對晶體管，可以滿足集成電路設計師對于高性能低功耗晶體管的需要。于高性能低功耗晶體管的需要。 以上兩種工藝都可以在以上兩種工藝都可以在200-200-mm mm 晶圓加工線上進行加工。晶圓加工線上進行加工。采用這些工藝的產品已經在線上大批量生產。采用這些工藝的產品已經在線上大批量生產。 bicmos 5hpbicmos 6hpbicmos 7hpbicmos 8hpcmos 9hpsige hbtle (m)0.420.320.20.12naft

14、(ghz)4747120210350nacmoslg (m)0.50.250.180.130.1vdd (v)3.32.51.81.51.1延時 (ps)1805033nana開 發(fā) 時間 19941996199820002002 公司sige 技術特點 sige 代工mpwibm0.5/ 0.35/ 0.25/ 0.18/ 0.13sige-bicmos 58 yesyesatmel(temic)0.35/ sige-bicmos rf/power basic/rf yesyesmaximsige hbtsige bicmos, mbic-2 philips0.25 sige-bicmos motorola 0.35/ 0.18/sige-bicmos 銅電感 infineon0.25/ 0.16/ 0.14sige-bicmos agere0.35 sige-bicmos朗 迅 半 導 體光電事業(yè)部 atcatel0.35 sige-bicmos yesyesst0.35 sige-bicmos ti0.5 sige-bicmos,同時集成npn,pnp,soi yes hitachi0.25/ 0.18 sige-bicmos yes sony