Conception d’un transistor bipolaire à base de Si/SiGe par SILVACO.

Abstract

Ce travail présente une simulation numérique des effets des largeurs d'émetteur et du collecteur sur les performances d'un transistor bipolaire basé sur une hétérojonction entre le silicium et le silicium-germanium (Si / SiGe HBT). Premièrement, les caractéristiques de courant continu et de transfert courant-tension ont été évaluées. Deuxièmement, les facteurs de mérite HBT telles que le gain de courant , la fréquence de coupure et la fréquence d'oscillation maximale ont été calculés. Les modèles de dérive-diffusion (DD) et d’énergie-balance (EB) ont été utilisés pour calculer les caractéristiques ci-dessus et les facteurs de mérite ont été ensuite comparés. La simulation numérique est réalisée grâce à l’utilisation des différents modèles proposés par la technologie de conception assistée par ordinateur (T-CAD) de SILVACO. Nous avons considéré sept dispositifs TBH à base de SiGe en fonction de la largeur de l'émetteur et du collecteur. L'influence de la largeur de l'émetteur et du collecteur sur le gain de courant, la fréquence de coupure et la fréquence d'oscillation maximale de chaque dispositif a été simulée. Les valeurs de gain en courant continu obtenues à l'aide du modèle EB sont beaucoup plus élevées que celles obtenues à l'aide du modèle DD. La différence entre les valeurs du gain de courant pour les sept dispositifs n'était pas significative pour chacun des modèles EB ou DD. La fréquence de coupure obtenue avec le modèle EB était beaucoup plus élevée qu'avec le modèle DD. Les valeurs de fréquence d'oscillation maximale obtenues avec le modèle EB étaient proches de celles obtenues avec le modèle DD. Sur la base des résultats de la simulation EB, la réduction de la largeur de l'émetteur tout en maintenant la largeur du collecteur inchangée entraîne une augmentation de la fréquence de coupure et de la fréquence d'oscillation maximale. Ces résultats montrent que l'on peut améliorer à la fois et sans changement notable de en effectuant un compromis entre les largeurs et sans miniaturiser les régions du transistor. L'effet de la forme trapézoïdal du profil du germanium dans la base et du dopage de la base a été également étudié. Dans le cas de la modification de la forme du profil trapézoïdal du germanium, il a été constaté que les valeurs du gain de courant en utilisant le modèle EB sont supérieures à celles en utilisant HD et beaucoup plus supérieures à celles en utilisant DD. Les résultats de avec l’utilisation des modèles de transport HD et EB montrent que la forme trapézoïdal du profile du germanium a une grande importance dans la conception des TBHs à base de SiGe. En ce qui concerne les effets du dopage, les résultats de la simulation en utilisant le modèle EB montrent que le dopage de base affecte considérablement le gain de courant et les fréquences où l’augmentation du dopage améliore et cause la diminution du gain de courant.