Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
권호 표지

Degradation of the SiGe hetero-junction bipolar transistor in SiGe BiCMOS process

실리콘-게르마늄 바이시모스 공정에서의 실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터 열화 현상

  • Kim Sang-Hoon (SiGe Devices Team, Basic Research Laboratory, Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)) ;
  • Lee Seung-Yun (SiGe Devices Team, Basic Research Laboratory, Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)) ;
  • Park Chan-Woo (SiGe Devices Team, Basic Research Laboratory, Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)) ;
  • Kang Jin-Young (SiGe Devices Team, Basic Research Laboratory, Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI))
  • 김상훈 (한국전자통신연구원 기반기술연구소 SiGe 소자팀) ;
  • 이승윤 (한국전자통신연구원 기반기술연구소 SiGe 소자팀) ;
  • 박찬우 (한국전자통신연구원 기반기술연구소 SiGe 소자팀) ;
  • 강진영 (한국전자통신연구원 기반기술연구소 SiGe 소자팀)
  • Published : 2005.03.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The degradation of the SiGe hetero-junction bipolar transistor(HBT) properties in SiGe BiCMOS process was investigated in this paper. The SiGe HBT prepaired by SiGe BiCMOS process, unlike the conventional one, showed the degraded DC characteristics such as the decreased Early voltage, the decreased collector-emitter breakdown voltage, and the highly increased base leakage current. Also, the cutoff frequency(f/sub T/) and the maximum oscillation frequency(f/sub max/) representing the AC characteristics are reduced to below 50%. These deteriorations are originated from the change of the locations of emitter-base and collector-base junctions, which is induced by the variation of the doping profile of boron in the SiGe base due to the high-temperature source-drain annealing. In the result, the junctions pushed out of SiGe region caused the parastic barrier formation and the current gain decrease on the SiGe HBT device.

실리콘-게르마늄 바이시모스(SiGe BiCMOS) 소자 제작시 발생하는 실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터(SiGe HBT) 열화 현상에 대하여 고찰하였다. 독립적으로 제작된 소자에 비해 SiGe BiCMOS 공정에서의 SiGe HBT소자는 얼리 전압(Early voltage), 콜렉터-에미터 항복전압 및 전류이득등의 DC특성이 열화되고 상당한 크기의 베이스 누설전류가 존재한다는 것을 알 수 있었다. 또한 AC 특성인 차단주파수(f/sub T/) 및 최대 진동주파수(f/sub max/)도 1/2이하로 현저하게 저하되는 것을 확인하였다. 이는 고온의 소오스-드레인 열처리에 의한 붕소의 농도분포 변화가 에미터-베이스 및 콜렉터-베이스 접합 위치에 변화를 주고, 결국 실리콘-게르마늄 내에서의 접합 형성이 이루어지지 않아 전류 이득이 감소하고 기생 장벽이 형성되어서 발생한 현상이다.

Keywords

References

  1. E. Ohue, K. Oda, R. Hayami, and K.Washio, IEEE BCTM Tech. Dig., p.97 (1998)
  2. J. L. Regolini, J. Pejnefors, T. Baffert, C. Morin, P. Ribot, S. Jouan, M. Marty, and A. Chantre, Mater. Sci. in Semi. Pro., p.317 (1998)
  3. S. Decoutere, F. Vleugels, R. Kuhn, R. Loo, M. Caymax, S. Jenei, J. Croon, S. V. Huylenbroeck, M. Da Rold, E. Rosseel, P. Chevalier, and P. Coppens, IEEE BCTM Tech. Dig., p.106 (2000)
  4. S.-Y. Lee, H.-S. Kim, S.-H. Lee, K.-H. Shim, J.-Y. Kang, and M.-K. Song, J. Mater. Sci. -Mater. El. 12, 467 (2001) https://doi.org/10.1023/A:1011843517164
  5. S. C. Jain, S. Decoutere, M. Willander, and H. E. Maes, Semicond. Sci. Technol. 16, R67 (2001) https://doi.org/10.1021/es00096a003
  6. S. Wolf, Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 2. p. 469
  7. P. F. Lu, J. H. Comfort, D. D. Tang, B. S. Meyerson, and J. Y. -C. Sun, IEEE Electron Device Lett. 11, 336 (1990) https://doi.org/10.1109/55.57926
  8. J. N. Burghartz, J. Y. -C. Sun, C. L. Stanis, S. R. Mader, and J. D. Warnock, IEEE Tran. Electron Devices, 39, 1477 (1992) https://doi.org/10.1109/16.137329
  9. T. J. Grasby, T. E. Whall, and E. H. C. Parker, Thin Solid Film 412, 44 (2002) https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00311-5
  10. D. Knoll, B. Heinemann, K. E. Ehwald, H. Rucker. B. Tillack. W. Winkler, and P. Schley, IEEE BCTM 9.2, 162 (2002)