헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터

헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)의 일종으로 이미터 및 베이스 영역에 서로 다른 반도체 재료를 사용하여 헤테로 접합을 생성합니다.HBT는 최대 수백 GHz의 매우 높은 주파수의 신호를 처리할 수 있다는 점에서 BJT를 개선합니다.이는 주로 무선 주파수(RF) 시스템인 현대의 초고속 회선 및 휴대전화의 RF 전력 증폭기 등 높은 전력 효율을 필요로 하는 애플리케이션에서 일반적으로 사용됩니다.헤테로 접합을 채용하는 아이디어는 1951년 ^[1]특허로 거슬러 올라가는 기존의 BJT만큼 오래되었다.헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터의 상세한 이론은 1957년 ^[2]Herbert Kroemer에 의해 개발되었다.

자재

BJT와 HBT의 주요 차이점은 이미터-베이스 접합부와 베이스-콜렉터 접합부에 서로 다른 반도체 재료를 사용한다는 것이다.그 효과는 원자가 대역의 전위 장벽이 전도 대역보다 높기 때문에 베이스에서 이미터 영역으로의 구멍 주입을 제한하는 것입니다.BJT 기술과 달리 베이스에서 높은 도핑 밀도를 사용할 수 있어 베이스 저항을 줄이면서도 게인을 유지할 수 있다.헤테로 접합의 효율은 크로머 ^[3]계수에 의해 측정됩니다.크로이머는 2000년 캘리포니아 대학 산타 바바라에서 이 분야의 업적으로 노벨상을 받았다.

기판에 사용되는 재료는 실리콘, 비화갈륨, 인화인듐을 포함하고, 에피택셜층에는 실리콘/실리콘-게르마늄 합금, 비화알루미늄 갈륨/비소화갈륨/인듐 갈륨을 사용한다.질화 갈륨과 질화 인듐과 같은 광대역 반도체들이 특히 유망하다.

SiGe 그레이드 헤테로 구조 트랜지스터는 베이스의 게르마늄량이 그레이드 되어 콜렉터의 밴드갭이 이미터보다 좁아진다.밴드갭의 테이퍼화는 베이스의 필드 지원 전송으로 이어지며 베이스의 전송 속도를 높이고 주파수 응답을 증가시킵니다.

제조

매우 높은 도프된 얇은 염기층을 가진 HBT 장치를 제조해야 하기 때문에, 주로 분자선 에피택시가 사용된다.베이스층, 이미터층 및 컬렉터층 외에 콜렉터층 및 이미터층 양쪽에 고도프층을 퇴적시켜 포토 리소그래피 및 식각으로 노광한 후 접촉층에 오믹 접점을 용이하게 한다.콜렉터 아래에 있는 서브콜렉터라는 이름의 접점층은 트랜지스터의 활성 부분입니다.

재료 시스템에 따라 다른 기법이 사용됩니다.IBM과 다른 업체들은 SiGe를 위해 초고진공 화학 증착(UHVCVD)을 사용합니다. 다른 기술로는 III-V 시스템을 위한 MOVPE이 있습니다.

일반적으로 에피택셜 레이어는 격자 매칭됩니다(밴드갭 등의 선택이 제한됩니다).레이어가 거의 일치할 경우 디바이스는 의사형상이며 레이어가 일치하지 않는 경우(많은 경우 얇은 버퍼 레이어로 분리됨)는 변성형상입니다.

한계

일리노이 대학교 Urbana-Champaign에서 개발된 의형 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터는 인화인듐과 비화인듐 갈륨으로 제조되고 합성 등급의 수집기, 염기 및 이미터로 설계되어 710GHz의 ^[4][5]속도로 차단되는 것으로 입증되었습니다.

InP/InGaAs로 제조된 HBT는 속도 면에서 기록을 갈아치울 뿐만 아니라 모노리식 광전자 집적회로에 이상적입니다.PIN형 광검출기는 베이스-콜렉터-서브콜렉터 층에 의해 형성된다.InGaAs 대역간격은 광통신 시스템에 사용되는 1550 nm 파장 적외선 레이저 신호를 검출하는 데 효과적이다.HBT를 바이어스하여 액티브 디바이스를 얻음으로써 내부 게인이 높은 포토 트랜지스터를 얻을 수 있다.다른 HBT 어플리케이션으로는 아날로그-디지털 변환기 및 디지털-아날로그 변환기와 같은 혼합 신호 회로가 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 고전자 이동성 트랜지스터(HEMT)
• 메셋

레퍼런스

외부 링크

• Wayback Machine에서의 NCSR HBT (2008년 4월 4일 아카이브)
• 테크놀로지온으로 개발된 HBT 광전자회로(15Mb, 230p)
• 신소재 구조, 2005년 초 세계에서 가장 빠른 트랜지스터 604GHz 생산