The degradation phenomena in SiGe hetero-junction bipolar transistors induced by bias stress

The degradation phenomena in SiGe hetero-junction bipolar transistors(SiGe HBTs) induced by bias stress are investigated in this review. If SiGe HBTs are stressed over a specific time interval, the device parameters deviate from their nominal values due to the internal changes in the devices. Reverse-bias stress on emitter-base(EB) junctions causes base current increase and current gain decrease because carriers accelerated by the electrical field generate recombination centers. When forward-bias current stress is conducted at an ambient temperature above $140^{\circ}C$ , hot carriers produced by Auger recombination or avalanche multiplication induce current gain fluctuation. Mixed-mode stressing, where high emitter current and high collector-base voltage are simultaneously applied to the device, provokes base current rise as EB reverse-bias stressing does.

바이어스 스트레스에 의한 실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터의 열화 현상

바이어스 스트레스 인가 후에 발생하는 실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터(SiGe HBT)의 열화현상을 고찰하였다. SiGe HBT가 바이어스 스트레스에 일정 시간 노출되면 소자 내부의 변화에 의하여 소자 파라미터가 원래 값으로부터 벗어나게 된다. 에미터-베이스 접합에 역방향 바이어스 스트레스가 걸리면 전기장에 의해 가속된 캐리어가 재결합 중심을 생성하여 베이스 전류가 증가하고 전류이득이 감소한다. $140^{\circ}C$ 이상의 온도에서 높은 에미터 전류를 흘려주는 순방향 바이어스 전류 스트레스가 가해지면 Auger recombination이나 avalancHe multiplication에 의해 형성된 핫 캐리어가 전류이득의 변동을 유발한다. 높은 에미터 전류와 콜렉터-베이스 전압이 동시에 인가되는 mixed-mode 스트레스가 가해지면 에미터-베이스 역방향 바이어스 스트레스의 경우와 마찬가지로 베이스 전류가 증가한다. 그러나 miked-mode 스트레스 인가 후에는 inverse mode Gummel 곡선에서 베이스 전류 증가가 관찰되고 perimeter-to-area(P/A) 비가 작은 소자가 심각하게 열화되는 등 에미터-베이스 역방향 바이어스 스트레스와는 근본적으로 다른 신뢰성 저하 양상이 나타난다.