HMC(Hybrid Monte Carlo)시뮬레이션을 이용하여 InAlGaAs/InGaAs HBT의 비평형 고속전송을 해석하였고, 전송시간 및 차단주파수를 향상시키기 위하여 에미터-베이터 이종접합과 콜렉터 구조를 최적 설계 하였다. 시뮬레이션 결과, 에미터 조성경사영역에서 Al 몰비를 xf=1.0에서 xf=0.5로 변화시킬 경우 베이스 전송시간이τb=0.21ps로 가장 짧았다. 콜렉터 전송시간을 단축시킬 목적으로 콜렉터와 베이스 사이에 n\sup +\형 (콜렉터-Ⅰ), I형(콜렉터-Ⅱ), p형(콜렉터-Ⅲ), 콜렉터를 삽입하여 베이스-콜렉터 공간전하영역의 전계분포를 전자의 비평형고속전송을 유지하도록 설계하였다. 콜렉터-Ⅲ 구조에서는 전자의 음이온화된 억셉터가 콜렉터의 전계를 감소시킴으로써 전자가 Γ 밸리에서 먼 거리까지 전송을 가능하게 하여 가장 짧은 콜렉터 전송시간을 나타내었다. 결론적으로 가장 짧은 전송시간 τec는 Al 몰비가 xf=0.5인 에미터 구조와 콜렉터-Ⅲ에서 0.87psec이었고, 차단주파수 ft=183GHz를 나타내었다.
For InGaP/GaAs HBT applications, we have developed characterized MIM capacitors with thin $1000{\AA}$ PECVD silicon nitride which were deposited with $SiH_4/NH_3$ gas mixing rate, working pressure, and RF power of PECVD at $300^{\circ}C$ and had the capacitance density of 600 pF/$mm^2$ with the breakdown electric fields of 3073 MV/cm. Three PECVD process parameters were designed to lower the refractive index and then lower the deposition rate of silicon nitride films for the high breakdown electric field. At the PECVD process condition of gas mixing rate (0.92), working pressure (1.3 Torr), RF power (53 W), the AFM Rms value of about $1000{\AA}$ silicon nitride on the bottom metal was the lowest of 0.662 nmand breakdown electric fields were the highest of about 73 MV/cm.
This paper describes a parameter extraction method for HBT(Heterojunction Bipolar Transistor) equivalent circuit model without measurements of special test structures or numerical optimizations. Instead, all equivalent circuit parameters are calculated analytically from small-signal S-parameters measured under different bias conditions. These values being extracted from the cutoff mode can be used to extract intrinsic parameters at the active mode. This method yields a deviation of about 1.3 % between the measured and modeled S-parameters.
에미커 크기가 2$\times10\mu m^2$인 InGaP/GaAs이종접합 바이폴라 트랜지스터의 T자 모양으로 연결된 등기회로 요소를추출하기 위하여, 경계구간 설정이 개선된 유전자 알고리즘을 채택하였다. 이 소신호 모델 파리미터를 유전자 알고리즘을 사용하여, 다양한 순방향 바이서스에 측정한 S-파리미터로부터 추출하였다. 추출된 값들은 물리적인의미와 일관성을 보여준다. 모델 S-파리미터는 측정 S-파라미터와 2GHz-26.6GHz의 주파수 범위에서 잘 일치한다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제4권1호
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pp.37-42
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2004
In this paper, LNB(low noise block) downconverter MMIC is designed for Ku-band satellite communication system using InGaP/GaAs HBT high linear process. Designed MMIC consists of low noise amplifier, double balanced mixer, and IF amplifier with a total chip area of 2.6${\times}$1.1 $\textrm{mm}^2$. Designed MMIC has the characteristics of over 37.5 ㏈ conversion gain, 14 ㏈ noise figure, ripple of 3 ㏈, and output-referred $P_{1dB}$TEX>(1 ㏈ compression power) of 2.5 ㏈m with total power dissipation of 3 V, 50 mA.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제7권2호
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pp.64-68
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2007
An InGaP/GaAs HBT based differential Colpitts voltage control oscillator(VCO) is presented in this paper. In the VCO core, two switching transistors are introduced to steer the core bias current to save power. An LC tank with an inductor quality factor(Q) of 11.4 is used to generate oscillation frequency. It has a superior phase noise characteristics of -130.12 dBc/Hz and -105.3 at 1 MHz and 100 kHz frequency offsets respectively from the carrier frequency(1.566 GHz) when supplied with a control voltage of 0 volt. It dissipates output power of -5.3 dBm. Two pairs of on-chip base collector (BC) diodes are used in the tank circuit to increase the VCO tuning range(168 MHz). This VCO occupies the area of $1.070{\times}0.90mm^2$ including buffer and pads.
For the self-aligned AlGaAs/GaAs HBTs, the surface states at the interface between the extrinsic base surface and the passivation nitride is a major cause of degradation of dc characteristics. In this paper the degradation mechanisms of self-aligned AlGaAs/GaAs HBT were analyzed, and GaAs HBTs, which employed an InGaP ledge emitter structure formed by the nonself-aligned process to cover the surface of the extrinsic base and reduce the surface states, produced high reliability. Accoridng to the acceleration lifetime test, the nonself-aligned InGaP/GaAs HBTs produced very reliable dc characteristics comparing with the self-aligned AlGaAs/GaAs HBTs. The activation energy was 1.97eV and MTTF $4.8{\times}10^{8}$ hrs at $140^{\circ}C$ which satisfied the MIL standard.
Lee Jae-Young;Shrestha Bhanu;Lee Jeiyoung;Kennedy Gary P.;Kim Nam-Young
Journal of electromagnetic engineering and science
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제5권1호
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pp.8-13
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2005
The InGaP/GaAs hetero-junction bipolar transistor(HBT) monolithic voltage-controlled dielectric resonator oscillator(VCDRO) is first demonstrated for a Ku-band low noise block down-converter(LNB) system. The on-chip voltage control oscillator core employing base-collector(B-C) junction diodes is proposed for simpler frequency tuning and easy fabrication instead of the general off-chip varactor diodes. The fabricated VCDRO achieves a high output power of 6.45 to 5.31 dBm and a wide frequency tuning range of ]65 MHz( 1.53 $\%$) with a low phase noise of below -95dBc/Hz at 100 kHz offset and -115 dBc/Hz at ] MHz offset. A]so, the InGaP/GaAs HBT monolithic DRO with the same topology as the proposed VCDRO is fabricated to verify that the intrinsic low l/f noise of the HBT and the high Q of the DR contribute to the low phase noise performance. The fabricated DRO exhibits an output power of 1.33 dBm, and an extremely low phase noise of -109 dBc/Hz at 100 kHz and -131 dBc/Hz at ] MHz offset from the 10.75 GHz oscillation frequency.
We have fabricated n-p-n HBTs using 3-inchAlgaAs/GaAs hetero structure epi-wafers grown by MBE. DC and AC characteristics of HBT devices were measured and analyzed. For HBT epi-structure, Al composition of emitter was graded in the region between emitter cap and emitter. And base layer was designed with concentration of 1${\times}10^{19}/cm^{3}$ and thickness of 50nm, and Be was used as the p-type dopant. Principal processes for device fabrication consist of photolithography using i-line stepper, wet mesa etching, and lift-off of each ohmic metal. The PECVD SiN film was used as the inslator for the metal interconnection. HBT device with emitter size of 3${\times}10{\mu}m^{2}$ resulted in cut-off frequency of 35GHz, maximum oscillation frequency of 21GHz, and current gain of 60. The distribution of the ideality factor of collector and base current was very uniform, and the average values of off-set voltage and current was very uniform, and the average values of off-set voltage and current gain were 0.32V and 32 within a 3-inch wafer.
본 논문은 InGaP/GaAs HBT 공정을 통해 제작한 적응성궤환 잡음제거시스템용 낮은 위상잡음을 갖는 LC 차동 전압제어 발진기를 제안합니다. 전압제어 발진기는 필터링 기술을 포함한 향상된 공진 탱크 구조를 갖습니다. 비대칭 인덕터 대칭 캐패시터 구조로 제안된 전압제어 발진기의 출력 가변 범위는 207 MHz입니다. 출력 전력은 balun과 케이블 손실을 포함하여 -6.68 dBm입니다. 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz에서의 위상잡음은 각각 -102.02, -112.04 그리고 -130.4 dBc/Hz입니다. 이 전압제어 발진기는 총 $0.9{\times}0.9mm^2$ 면적 내에 집적화되었습니다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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