射頻BiCMOS技術(shù).ppt

1、a,1,SiGe IC 工藝技術(shù) 實(shí)現(xiàn)寬帶和低噪聲,SiGe 工藝采用鍺對(duì)硅進(jìn)行摻雜，利用現(xiàn)有的CMOS生產(chǎn)設(shè)備或雙極工藝設(shè)備制造芯片。,SiGe 技術(shù)能夠獲得比雙極器件高得多的速度，用0.5m工藝很容易達(dá)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(yīng)用于低噪聲預(yù)放大、采集保持、高速A/D 轉(zhuǎn)換等場(chǎng)合。,a,2,SiGe技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,SiGe技術(shù)主要應(yīng)用于通訊領(lǐng)域射頻前端 （1GHz30GHz） 手機(jī)（GSM, CDMA, 3G）： 無(wú)繩電話 （DECT）; 藍(lán)牙技術(shù) Blue-tooth/Zigbee（IEEE802.15.1） 無(wú)線局

2、域網(wǎng) （IEEE802.11 b/g/a） 無(wú)線保真技術(shù)(Wireless Fidelity) 高速光電通訊（SONET/SDH） 廣播電視網(wǎng)、Internet網(wǎng) 電視信號(hào)三種傳輸途徑：衛(wèi)星傳輸，有線傳輸，地面無(wú)線傳輸。,a,3,關(guān) 于 無(wú) 線 局 域 網(wǎng),相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 廣域網(wǎng)(WWAN) GPRS/3G (WCDMA/CDMA2000) 無(wú)線通訊 局域網(wǎng)（WLAN） IEEE802.11b/g/a 系 統(tǒng) 無(wú)線個(gè)人網(wǎng)(WPAN),a,4,無(wú)線局域網(wǎng) 幾種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)性能比較,a,5,SiGe RF IC 的 主要產(chǎn)品,SiGe RF IC 主要產(chǎn)品有： 功率放大器（PA）： 20.5% 手機(jī)基站 鎖

3、相環(huán) （PLL）; 5.6% 收發(fā)器電路（Transceiver） 73.8% 變換器 均衡器 放大器：跨阻放大器、限幅放大器,a,6,高速光纖通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的 射頻芯片組 （介紹）,a,7,a,8,a,9,全套光纖傳輸收發(fā)器芯片組 多路復(fù)用器芯片（MUX） 多路解調(diào)器芯片（DeMUX） 互阻抗放大器芯片（TIA） 激光驅(qū)動(dòng)器芯片（Laser Driver） 調(diào)制驅(qū)動(dòng)器芯片（Modulator Driver）,a,10,10Gbps 互阻抗放大器版圖,a,11,0.18m 鍺化硅（GiGe）BiCMOS技術(shù)特征, 高速雙極型晶體管 fT 頻率高達(dá) 60GHz； 擊穿電壓 BVCE0 大于 3.

4、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(fèi)用低，與硅0.13 m相當(dāng)； 射頻包括了MIN電容、MOS電容、電感、傳輸線及變?nèi)荻O管。,a,12,采用 SiGe 的原因 SiGe 器件的特點(diǎn),Si和Ge都是四價(jià)元素，具有相同的金剛石結(jié)構(gòu)，但原子量和原子半徑相差很大，若形成SiGe 單晶材料，晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)力很大，缺陷很多，不能使用。一般是在Si片表面外延一層 Si0.7Ge0.3的外延層。,a,13,采用SiGe的原因 SiGe 器件的特點(diǎn),SiGe層的電子遷移率大約是純Si材料的2倍，因此若晶體管基區(qū)采用這種高遷移率的SiGe 合金，將

5、明顯降低噪聲、偏置電流和使用功率，大大提高工作頻率，實(shí)現(xiàn)2GHz以上的射頻功能集成。,a,14,采用SiGe的原因 SiGe 器件的特點(diǎn),SiGe還具有良好的熱傳導(dǎo)特性和低的涉漏電流，能夠在很寬的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的性能。 SiGe IC 的工藝兼容性好，只要在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝增加4道工序、TTL工藝增加5道工序、BiCMOS工藝增加一道工序，就能形成SiGe IC 兼容工藝線。歐洲 ST 公司在2000年建立了第一條SiGe 生產(chǎn)線。,a,15,HBT SiGe 基極的雙極晶體管結(jié)構(gòu),a,16,HBT SiGe 基極的雙極晶體管結(jié)構(gòu),a,17,應(yīng)變硅（Strained-Silicon）的

6、SiGe技術(shù) 采用應(yīng)變硅技術(shù)的MOSFET,IBM和一些公司開發(fā)的這一項(xiàng)技術(shù)是： 在Si襯底上事先生長(zhǎng)數(shù)微米厚的SiGe層以釋放應(yīng)力,然后再在SiGe層上淀積全Si層作為MOS管的導(dǎo)電溝道。由于應(yīng)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。,a,18,SiGe 外延工藝,常用的外延工藝 分子束外延 （MBE ):超高真空（10-12mmHg) 高溫（高于1100 C ) 化學(xué)汽相淀積（CVD ):常壓或低壓 高溫（高于1100 C ) 這兩種方法都不適用，因?yàn)楦邷剡^(guò)程容易造成缺陷，也難于產(chǎn)生正確配比的摻雜物。 SiGe 外延采用的方法： 特高真空化學(xué)汽相淀積法：UHV-CVD

7、,a,19,IBM推出兩種SiGeCMOS工藝,IBM公司(位于紐約州的EastFishkill)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(jià)格成本，推出兩種工藝： 第一種工藝 ：名為 CMOS 6RF，是一種RF CMOS工藝技術(shù)，它的原型是該公司的0.25um CMOS基本工藝，并且從該公司的SiGe BiCMOSI藝中吸取了模擬混合信號(hào)工藝的特點(diǎn)；它已經(jīng)被RF芯片所采用。 它的工藝特點(diǎn)有以下幾項(xiàng)： * 和便攜式裝置所需用的電壓相適應(yīng)的二次氧化層；導(dǎo)電性低的襯底；和具有較好隔離性能的三重阱n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 * 此外，為了滿足RF與混合信號(hào)線路的需要，CMOS 6RF

8、還從該公司的雙極工藝中吸取了一套無(wú)源元件制造技術(shù)，這些無(wú)源元件有：高Q一值電感元件，MIM與 MOS電容元件，精密阻值電阻元件；以及變?nèi)荻O管等。,a,20,IBM推出兩種SiGeCMOS工藝,現(xiàn)在該公司可以對(duì)客戶提供CMOS 6RF加工服務(wù)， 同時(shí)還可以提供模擬集成電路的設(shè)計(jì)工具套件，其中包括豐富的RF模型。該套件中還包括有由IBM提供的數(shù)字線路單元庫(kù)，和由Nurlogic公司提供的邏輯線路單元庫(kù)(庫(kù)中有 1000多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元)。,a,21,IBM推出兩種SiGeCMOS工藝,第二種工藝，命名為 BiCMOS 5HPE。這是該公司原有的 035um SiGe 工藝技術(shù)的改進(jìn)。該工藝集成有可以在33V 工作的，高速SiGe HBT晶體管，可以滿足集成電路設(shè)計(jì)師對(duì)于高性能低功耗晶體管的需要。 以上兩種工藝都可以在200-mm 晶圓加工線上進(jìn)行加工。采用這些工藝的產(chǎn)品已經(jīng)在線上大批量生產(chǎn)。,a,22,IBM SiGe BiCMO