射頻bicmos技術(shù)的資料第1頁/共26頁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（1GHz～30GHz）※手機（GSM,CDMA,3G）：※無繩電話（DECT）;※藍牙技術(shù)Blue-tooth/Zigbee（IEEE802.15.1）※無線局域網(wǎng)（IEEE802.11b/g/a）

無線保真技術(shù)(WirelessFidelity)※高速光電通訊（SONET/SDH）※廣播電視網(wǎng)、Internet網(wǎng)

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。第2頁/共26頁關(guān)于無線局域網(wǎng)

相關(guān)標準

廣域網(wǎng)(WWAN)GPRS/3G(WCDMA/CDMA2000)無線通訊局域網(wǎng)（WLAN）IEEE802.11b/g/a系統(tǒng)

無線個人網(wǎng)(WPAN)第3頁/共26頁無線局域網(wǎng)幾種技術(shù)標準性能比較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(diào)制方式DSSS,CCKOFDMOFDM使用頻帶2.4GHzISM2.4GHzISMU-NII2.4GHzISM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兼容第4頁/共26頁SiGeRFIC的主要產(chǎn)品SiGeRFIC主要產(chǎn)品有：※功率放大器（PA）：20.5%手機基站※鎖相環(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、限幅放大器第5頁/共26頁高速光纖通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的

——射頻芯片組

（介紹）第6頁/共26頁第7頁/共26頁第8頁/共26頁全套光纖傳輸收發(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)動器芯片（LaserDriver）■調(diào)制驅(qū)動器芯片（ModulatorDriver）第9頁/共26頁10Gbps互阻抗放大器版圖第10頁/共26頁□0.18μm鍺化硅（GiGe）BiCMOS技術(shù)特征◆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0.18μm;◆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0.13μm相當；◆射頻包括了MIN電容、MOS電容、電感、傳輸線及變?nèi)荻O管?！舻?1頁/共26頁采用SiGe的原因SiGe器件的特點Si和Ge都是四價元素，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。第12頁/共26頁采用SiGe的原因SiGe器件的特點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)2GHz以上的射頻功能集成。SiGe電子遷移率1500cm2/Vsec3900cm2/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50GHz70GHz第13頁/共26頁采用SiGe的原因SiGe器件的特點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。SiGeIC的工藝兼容性好，只要在標準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SiGeIC兼容工藝線。歐洲ST公司在2000年建立了第一條SiGe生產(chǎn)線。第14頁/共26頁HBT—SiGe基極的雙極晶體管結(jié)構(gòu)第15頁/共26頁HBT—SiGe基極的雙極晶體管結(jié)構(gòu)第16頁/共26頁應(yīng)變硅（Strained-Silicon）的SiGe技術(shù)

采用應(yīng)變硅技術(shù)的MOSFETIBM和一些公司開發(fā)的這一項技術(shù)是：在Si襯底上事先生長數(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。第17頁/共26頁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1100C)化學(xué)汽相淀積（CVD):常壓或低壓

高溫（高于1100C)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(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第18頁/共26頁IBM推出兩種SiGe－CMOS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，以及價格成本，推出兩種工藝：第一種工藝：名為CMOS6RF，是一種RFCMOS工藝技術(shù)，它的原型是該公司的0.25umCMOS基本工藝，并且從該公司的SiGeBiCMOSI藝中吸取了模擬／混合信號工藝的特點；它已經(jīng)被RF芯片所采用。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(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型場效應(yīng)晶體管。*此外，為了滿足RF與混合信號線路的需要，CMOS6RF還從該公司的雙極工藝中吸取了一套無源元件制造技術(shù)，這些無源元件有：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。

第19頁/共26頁IBM推出兩種SiGe－CMOS工藝

現(xiàn)在該公司可以對客戶提供CMOS6RF加工服務(wù)，同時還可以提供模擬集成電路的設(shè)計工具套件，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，和由Nurlogic公司提供的邏輯線路單元庫(庫中有1000多個標準單元)。

第20頁/共26頁IBM推出兩種SiGe－CMOS工藝

第二種工藝，命名為BiCMOS5HPE。這是該公司原有的0．35umSiGe工藝技術(shù)的改進。該工藝集成有可以在3．3V工作的，高速SiGeHBT晶體管，可以滿足集成電路設(shè)計師對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)。

第21頁/共26頁IBMSiGeBiCMOS系列工藝的性能指標

BiCMOS5HPBiCMOS6HPBiCMOS7HPBiCMOS8HPCMOS9HPSiGeHBTLe(μm)0.420.320.20.12NAFT(GHz)4747120210~350NACMOSLg(μm)0.50.250.180.130.1VDD(V)3.32.51.81.51.1延時(pS)1805033NANA開發(fā)時間

19941996199820002002第22頁/共26頁擁有SiGeBiCMOS技術(shù)和生產(chǎn)線公司

公司SiGe技術(shù)特點

SiGe代工MPWIBM0.5/0.35/0.25/0.18/0.13SiGe-BiCMOS5~8

yesyesAtmel(Temic)0.35/SiGe-BiCMOSRF/POWERBasic/RF

yesyesMaximSiGeHBTSiGeBiCMOS,MbiC-2

Philips0.25SiGe-BiCMOS

Motorola0.35//0.18/SiGe-BiCMOS銅電感

Infineon0.25/0.16/0.14SiGe-BiCMOS

Agere0.35SiGe-BiCMOS朗迅半導(dǎo)體光電事業(yè)部

Atcatel0.35SiGe-BiCMOS

yesyesST0.35SiGe-BiCMOS

TI0.5SiGe-BiCMOS,同時集成NPN,PNP,SOI

yes

Hitachi0.25/0.18SiGe-BiCMOS

Yes

Sony0.25SiGe-BiCMOS

yes

Intel0.09SiGe-BiCMOS尚未量產(chǎn)

TSMC0.35/0.18SiGe-BiCMOS

yes

JazzConexant科勝達0.35/0.18SiGe-BiCMOS