【正文】 這種小角度不僅可實現不同的光通路，而且可消除光路之間的串擾，并可實現光開關矩陣，是目前研究最為活躍的光開關制作方法之一。1．2．2 磁力驅動日本NTT利用平面波導研制了一種磁力驅動的 24微機械光開關，其插入損耗小于3．1dB、串音小于40 dB、工作電壓為100 V、開關速度可達0．5ms左右．如圖3所示，光開關由微加工技術制作的硅平面波導和磁力驅動器構成．由磁力驅動器驅動微系統部件以實現開關功能，微型移動部件由位于輸入波導光路上的一對驅動梁和兩個梁共用的驅動頭組成。用此開關可組成光纖線路倒換系統。 MEMS光開關是國內外研究的熱點．目前 MEMS光開關的驅動方式主要有；靜電驅動(庫侖靜電引力)、電致伸縮、磁致伸縮、形變記憶合金、光功率驅動、熱驅動、熱光驅動和光子開關等。MachZehnder modulator。圖 9表示可立臥微反射鏡MEMS光開關，當反射鏡立起時，輸入光從輸出光纖1輸出，如該圖所示；當反射鏡臥倒時，輸入光從輸出波導2輸出。通常微反射鏡的尺寸只有140μml50μm，驅動力可以利用熱力效應、磁力效應和靜電效應產生。另一類光開關是利用固體物理效應(如電光、磁光、熱光和聲光效應)的固體光開關，其中電光式、磁光式光開關突出的優(yōu)點是開關速度快(毫秒到亞毫秒量級)，體積非常小，而且易于大規(guī)模集成，但其插入損耗、隔離度、消光比和偏振敏感性指標都比較差。激光器工作在連續(xù)波(CW)，當調制電壓為2Vpp時，消光比大于10dB，傳輸距離達到400km。 假如輸入光功率在C點平均分配到兩個分支傳輸，其幅度為A，在輸出端D的光場為Eoutput∝Acos(ωt+φ)+Acos(ωtφ)=2Acosφcos(ωt) (1)輸出功率與E2output成正比，所以由式(1)可知，當時輸出功率最大，當φ=π/2時，兩個分支中的光場相互抵消干涉，使輸出功率最小，在理想的情況下為零。圖3為幾種調制方式的實現和示意圖解。當調制信號是數字信號時，調制原原榮，男，1942年出生，研究員級高級工程師。Sullivan, K. K. Chan, M. Soyuer, P. Roper, and S. Cordes, Monolithic spiral inductors fabricated using a VLSI Cudamascene interconnect technology and lowloss substrates, IEEE IEDM Tech. Dig, 1996, pp. 99102無 源 器 件光調制和光開關原榮（中國電子科技集團公司第三十四研究所 桂林 541004）摘 要 首先介紹光調制原理、分類和器件，然后闡述機械式光開關和波導式光開關的工作原理和特性。02. Digest. International , 2002: 771 7745 Jain S C,Germaniumsilicon strained layers and heterostructures，Advances in Electronics and Electron Physics Series (Suppl. 24) ed P W Hawkes (Boston: Academic)，19946 Ansley W E, Cressler J D and Richey D M,Base profile optimization for minimum noise figure in advanced UHV/CVD SiGe HBTs，IEEE Trans. Microw. Theory Tech, 1994, : 653607 Hawkins R J,Limitations of Nielsen39。SiGe HBTs and the Application in RF Circuits
Yao Fei, Cheng Buwen
(State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100083, CHN)Abstract The silicon germanium(SiGe) heterojunction bipolar transistor(HBT) is the first practical bandgapengineered device to be realized in bination of SiGe HBT39。
五 結 語 自20世紀80年代末前第一個功能SiGe HBT問世以來，SiGe技術發(fā)展迅速。MOS變容二極管的調諧范圍大但線性度差。這種方法可以將Q值提高100％左右[34]。所以要提高MOS電容的Q值就必須減小串聯電阻?，F在在SiGe BiCMOS應用中發(fā)展了薄膜電阻，容差和寄生電容都得到減小。它們是實現SOC SiGe BiCMOS集成的必要元件。表1給出了VCO的設計要求。該類功率放大器最主要的指標是在滿足相鄰的通道功率比（AdjacentChannelPowerRatio）條件下放大器所能獲得的效率。Isolation=27dB SiGe功率放大器（PA） 在無線通信領域功率放大器一直是GaAs基器件（HEMT、MESFET和HBT）的天下。NF=。Vsup＝。單個的參數不能準確地對所有的RF電路進行優(yōu)化權衡，DRM系數的目的就是將增益、功耗、噪聲系數和失真聯系起來形成一個參數以進行LNA應用的工藝比較。
四 SiGe HBT在高頻電路中的應用
具有于BiCMOS高度集成的特點使SiGe HBT在模擬和數字電路應用中格外引人矚目。 SOI襯底上的SiGe HBTSiGe LPCVD和原片鍵合技術的結合使絕緣體上的SiGe HBT技術成為可能。集電極寄生勢壘見圖9。后來的研究集中于平面工藝的探索。選擇Si收集極在場氧的有源區(qū)窗口開過以后生長，在生長SiGe基區(qū)和Si帽層時生長條件變成非選擇性的。最近的研究表明用該方法所得的fT和fmax大約為90GHz[22]。差分外延是在淺刻蝕或LOCOS氧化隔離區(qū)域完成后，在n型Si收集區(qū)上生長單晶SiGe，場氧上生長多晶SiGe。在埋層形成之后，生長各層，然后光刻發(fā)射極，接觸用Pt/Au合金（20/300nm）。漸變的Ge組分的形式在基區(qū)形成一個漂移場，減小了基區(qū)渡越時間，改善了fT特性；基區(qū)摻雜濃度較低，通過選用大的NE/NB的比值可以提高β；同時，IBM設計方案也獲得了較好的基區(qū)電阻和寄生效應，從而得到較高的fmax和很低的噪聲。
三 SiGe HBT的結構及制作工藝  兩種代表性的HBT結構
圖3兩種典型的SiGe HBT結構 左：Temic/Daimler Benz(original) 右：IBM圖4雙臺面SiGe HBT的工藝流程：（a）光刻發(fā)射極臺面。圖2所用的符號都表示它們通常的意義。當基區(qū)摻雜濃度高時，Ge含量越高基區(qū)電阻越小。由式（1）、（2）、（3）、（4）可以看出，β、VA和它們的乘積βVA都和ΔEg有關，且隨ΔEg地增大而顯著提高，它表明SiGe HBT與Si BJT相比，直流特性有明顯改善。前兩者*863項目（）和973項目（)資助姚飛，女，博士研究生，主要研究方向為SiGe HBT在高頻電路中的應用及其與Si基探測器的集成。此后SiGe技術異軍突起，發(fā)展迅速。他們的綜合作用如圖6（b）所示。在羅蘭園（一）中我們曾經提到，是Louis ，利用了它的色散和聚焦功能。 通過弧AB的中點O作一條與弧AB相切的線切線，把它定為坐標軸Y軸，通過O點和球心C連一條直線，把它定為X軸。 羅蘭園就是以凹面光柵AB的曲率半徑CD（R1）為直徑的且與AB相切的一個園。一般稱這種光柵為羅蘭光柵或羅蘭園（Rowland circle）。一個平面光柵能把含有各種不同波長的入射光束分離成像在空間不同位置的不同譜級的光譜，除0級光譜外，高于0級的不同波長的譜線能被分開，并依序排列在0級譜線的兩側。 在本期刊即將?？H，僅向曾經指導、支持和幫助過本刊的科學工作者和熱情讀者們致以衷心謝意。圖1 廣義光柵結構示意圖 圖2 羅蘭園的結構示意圖 如圖1所示，假定空間有一系列的點G1，G2，G3，……GN,如果它們對空間矛一對點Q，P，能滿足下列條件：QGjPQGj+iP=常數=2mπ……（1）（1）式所表達的物理意義是：若Q是一個入射狹縫，P是一個接受光譜的面上某一個點，那么QGj為入射狹縫到G上的第j個點的光程，GjP是第j個點到P點的光程，從這相鄰兩個點發(fā)出的兩個子波的相位差為：ΔΦ=2π/λ（QGjPQGj+1P）=常數=2mπ……（2）（2）式表式相鄰兩個空間點發(fā)出的子波之間的相位差等于一個常數（m為整數），與空間點Gj的位置無關。如果在園K上的S點處是一個狹縫，從S處出射一束光投射到光柵AB上，這束光被光柵衍射，衍射光束能成像在同一園K的另一個點P上。如圖3所示。 圖5是羅蘭光柵的實驗結構圖之一。平板波導起到鏡頭的聚焦作用。關鍵詞 SiGe；HBT；LNA；PA；無源器件；射頻一 引 言早在19世紀50年代中期, [1]。
SiGe HBT中以SiGe材料作基區(qū)，由于Ge在Si中的引入，使基區(qū)禁帶寬度變小，能帶結構發(fā)生了改變（圖1）。βVA值越大，輸出電流對偏置電壓的波動越不敏感，輸出越穩(wěn)定。下面的公式表明這兩個渡越時間都因為Ge的摻入而減小，所以fT得到很大的提高。模擬中用到了Hawkin模型[7]。電流增益β在SiGe HBT中可以單獨控制。該方案的主要特點在于SiGe基區(qū)很薄，Ge組分高、基區(qū)高摻雜。 臺面工藝 非鈍化的雙臺面(NPD臺面)工藝和鈍化的雙臺面工藝由DBAG/TEMIC小組發(fā)展。盡管如此，因為基區(qū)電阻和基區(qū)/收集區(qū)電容極小，該結構獲得了160GHz的fmax。多晶硅發(fā)射區(qū)是在離子注入或原位摻雜的n+多晶硅層上擴散砷形成的，典型溫度為1000176。然后在發(fā)射區(qū)窗口選擇生長Si帽層。第三，它不需要LOCOS和刻蝕隔離[23]。外擴散可能發(fā)生在熱處理過程，也可能在沒有控制好摻雜的情況下發(fā)生。這樣在集電結上形成一正向電場，從而形成一個阻礙電子進入集電區(qū)的勢壘[25]。NEC已經報道了用于20Gb/ HBT，其fT為60GHz。合適的LNA設計是當今通信電路的關鍵之一。 CDMA LNA電路[28]。 它定義成：η＝Prf,out/(Pdc+Prf,in) (14)PAE＝（Prf，out－Prf，in）/PDC (15)這里，Pout為輸出功率，Pin為輸入功率，PDC為直流功率。640μm2器件可以在飽和條件下仍能維持70％的PAE，在ACP＝46dBc時PAE為44％。使用SiGe技術，VCO可以完全單片集成。精確控制多晶硅厚度、淀積過程、注入劑量和熱處理過程可以減小電阻容差。MOS電容單位面積電容值最大，而MIM電容的Q值最高，在2GHz可達70－80。優(yōu)化電感設計時涉及的主要寄生元件是：螺旋串聯電阻（R1），襯底電阻（RR3）以及螺旋線和襯底間的寄生電容（CC2）。 變容二極管 變容二極管的關鍵參數是調諧范圍和Q值。對于Q值，三種變容二極管的Q值都和串聯電阻有關。在未來的發(fā)展中，Si基器件仍將是市場的主流。LNA。uppen A and Erben U ,SiGekey technology for economic solutions in high frequency, GaAs 98 Conf. Proc. (London: Miller Freeman) 1998: 19920412 Cressler J D, SiGe HBT technology: a new contender for Sibased RF and microwave circuit applications, IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1998,46: 57289 13 Patton ，Iyer ， Delage ，Tiwari Stork, ，Silicongermanium base heterojunction bipolar transistors by molecular beam epitaxy IEEE Electron Device Letters , Apr 1988,Vol. 9 : 165 167 14 King ，Hoyt ， Gronet .， Gibbons ，Scott M and Turner J，Si/Si1xGex heterojunction bipolar transistors produced by limited reaction processing, IEEE Electron Device Letters , Feb 1989Volume: 10 Issue: 2 pp. 52 5415 Harame D L, Comfort J H, Cressler J D, Crabb′e E F, Sun J YC, Meyerson B S and Tice T,Si/SiGe epitaxialbase transistors: part Imaterials, physics, and circuits, IEEE Trans. Electron Devices,1995, 40 :4556816 Harame D L, Comfort J H, Cressler J