【正文】 底電阻和減小氧化電容。串聯(lián)電阻越小，Q越高。PA。 IM調(diào)制又分模擬強(qiáng)度光調(diào)制和數(shù)字強(qiáng)度光調(diào)制。兩個(gè)理想的背對(duì)背相位調(diào)制器，在外電場(chǎng)的作用下，能夠改變兩個(gè)分支中待調(diào)制傳輸光的相位。這類(lèi)光開(kāi)關(guān)技術(shù)比較成熟，在插入損耗(典型值0．5dB)、隔離度(可達(dá)80dB)、消光比和偏振敏感性方面具有良好的性能，也不受調(diào)制速率和方式的限制，但開(kāi)關(guān)時(shí)間較長(zhǎng)(幾十毫秒到毫秒量級(jí))，開(kāi)關(guān)尺寸較大，而且不易集成。圖7 可升降微反射鏡MEMS光開(kāi)關(guān) 圖8 可旋轉(zhuǎn)微反射鏡MEMS光開(kāi)關(guān)圖9 可立臥微反射鏡MEMS光開(kāi)關(guān) 圖10 馬赫曾德?tīng)?1光開(kāi)關(guān) 圖8表示可旋轉(zhuǎn)微反射鏡的MEMS光開(kāi)關(guān)，當(dāng)反射鏡取向1時(shí)，輸入光從輸出波導(dǎo)1輸出；當(dāng)反射鏡取向2時(shí)，輸入光從輸出波導(dǎo)2輸出，如該圖所示。用微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制作的光開(kāi)關(guān)，將微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微致動(dòng)器和微光學(xué)元件集成在同一襯底上，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、易于擴(kuò)展，此種光開(kāi)關(guān)同時(shí)具有機(jī)械光開(kāi)關(guān)和波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了它們的缺點(diǎn)．據(jù)美國(guó)通信工業(yè)研究會(huì)預(yù)測(cè)， MEMS光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品將逐步超過(guò)傳統(tǒng)光開(kāi)關(guān)數(shù)量，成為市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。所用光纖為單模光纖，定位精度1μm，圖2為其開(kāi)關(guān)周期。由于光傳輸過(guò)程中的發(fā)散，自由空間光開(kāi)關(guān)損耗較大。據(jù)報(bào)道，驅(qū)動(dòng)光功率僅2．7μW、傳輸距離達(dá)128 km、工作波長(zhǎng)為950～1650 nm、開(kāi)關(guān)速度 3．7 ms、損耗小于0．5dB。elctroabsorption modulator。 圖7表示一種可上下移動(dòng)微反射鏡的MEMS光開(kāi)關(guān)，它有一個(gè)用鎳制成的微反射鏡(80μm高120μm寬30μm厚)，裝在用鎳制成的懸臂(2000μm長(zhǎng)100μm寬2μm厚)末端。波長(zhǎng)工作在1．3μm的EA調(diào)制器在 CATV系統(tǒng)和微波副載波(SCM)系統(tǒng)中也有廣泛的應(yīng)用前景。電光調(diào)制器是一種集成光學(xué)器件。改變載波幅度的調(diào)制叫非相干調(diào)制，而改變載波頻率或相位的調(diào)制叫相干調(diào)制。 HBT。通過(guò)調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管的注入可以改善其調(diào)諧范圍。表3 不同電容參數(shù)的比較ParameterMOSPOLYMIM單位面積容值(fF/μm2)容差 %151515TCC(ppm/℃)404022Vcc(ppm/V) +6660291840Vcc(ppm/V) 3330399237最大電壓(V)552GHz時(shí)的Q值207080電感 電感的三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是Q值、電感值和所占面積。一般說(shuō)來(lái)，電阻是由單晶硅或多晶硅材料制成。即該類(lèi)PA要求最小失真條件下的最大效率。IIP3=+5dBm。這些參數(shù)表明SiGe HBT器件完全可以滿(mǎn)足RF電路的要求，并能用基于200mm原片的Si CMOS工藝制作，功耗低。原片有一層1μm厚的氧化埋層。我們認(rèn)為，相比其他工藝方法而言，雙臺(tái)面工藝過(guò)程最為簡(jiǎn)單、熱耗最低、可行性最大，所以我們采取此工藝來(lái)制備SiGe HBT。先生長(zhǎng)一層氧化層、一層p+摻雜的多晶硅層、一層氮化物淀積層。晶體管電極間的隔離用氣橋來(lái)實(shí)現(xiàn)。（c）收集極臺(tái)面和收集極接觸。相比而言，同質(zhì)結(jié)BJT為保證電流增益，NE/NB必須很大（NE、NB分別為E區(qū)和B區(qū)摻雜濃度），則基區(qū)摻雜較小，Rb較大，fmax必然較小，電流增益β和fmax是相互制約的，在SiGe/Si HBT中，SiGe基區(qū)可以進(jìn)行高摻雜，同時(shí)保證合適的電流增益β，因而Rb很小，fmax較大。圖1 Si/SiGe異質(zhì)結(jié)能帶圖 圖2 Hawkin等效噪聲模型
SiGe HBT的直流特性
直流增益和厄利電壓VA是HBT直流特性的重要參數(shù)。
半導(dǎo)體電子器件
SiGe HBT及高速電路的發(fā)展*姚 飛 成步文（中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所集成光電子國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100083）
摘 要 SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（SiGe HBT）被廣泛地用于無(wú)線通信和光纖通信領(lǐng)域。即d(QDP)/dy=d(r1+r2)/dy=K（常數(shù)）那么就有 d2(r1+r2)/dy2=0（12）將式（11）代入式（12）就可得到下式(13)因?yàn)橛?Sin2(α)=Cos2(α),再經(jīng)過(guò)若干個(gè)推導(dǎo)步驟，可以將上式化為 （14）這就是Q，P坐標(biāo)點(diǎn)ρ1，θ1，ρ2，θ2參數(shù)所應(yīng)滿(mǎn)足的普遍方程。圖2給出了羅蘭園的簡(jiǎn)單示意圖。集成光電子學(xué)進(jìn)展
Progress in Integrated Optoelectronics
第13號(hào)
主辦單位 集成光電子學(xué)國(guó)家聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
2003年6月顧問(wèn)委員會(huì) (按姓氏筆劃排序)
王啟明 陳良惠 張以謨 張克潛周炳琨 高鼎三 梁春廣 簡(jiǎn)水生編輯編委會(huì) (按姓氏筆劃排序)
主 任：羅 毅
副主任：黃永箴
委 員：王玉堂 劉式墉 任曉敏 余金中 杜國(guó)同
楊 輝 林世鳴 范希武 董孝義責(zé)任主編： 王 莉集成光電子學(xué)進(jìn)展通信處： 北京912信箱圖書(shū)信息中心郵編：100083 電話(huà)：82304315Email: lwang目錄高技術(shù)工藝設(shè)計(jì)
羅蘭園（二）
半導(dǎo)體電子器件
SiGe HBT及高速電路的發(fā)展
無(wú)源器件
光調(diào)制和光開(kāi)關(guān) (20)
微光開(kāi)關(guān)研究與發(fā)展現(xiàn)狀 (25)
有源器件及材料
光通信用可調(diào)諧激光器研究進(jìn)展 (31)
GaN基半導(dǎo)體材料研究進(jìn)展 (39)高技術(shù)市場(chǎng)
我國(guó)光通信市場(chǎng)前景（44）
世界光通信市場(chǎng) (45)
光無(wú)源器件市場(chǎng)現(xiàn)狀 (47)
高技術(shù)短訊
在室溫下工作的中紅外垂直腔表面發(fā)射激光器 (49)
低發(fā)散度的自配套二極管激光器 (50)
晶體波導(dǎo)光學(xué)延遲線 (50)
用光子晶體設(shè)計(jì)高Q顯示 (50)
抽運(yùn)光纖產(chǎn)生高功率寬帶光 (51)
將光學(xué)和時(shí)尚結(jié)合 (51)
用光學(xué)編碼硅晶粉末探測(cè)生物制劑和化學(xué)制劑 (51)
負(fù)折射之爭(zhēng) (51) 
敬告讀者（?？ㄖ┆? 本期刊自2001年6月至今（2003年6月）走過(guò)了三個(gè)年頭，共發(fā)刊13期，共約八十萬(wàn)字，跟蹤了多項(xiàng)世界高科技前沿?zé)狳c(diǎn)論題，得到廣大讀者好評(píng)。AB是球面上的一段圓孤。它有好幾個(gè)特解，下式就是其中的一個(gè)。本文詳細(xì)討論了SiGe HBT的直流交流特性、噪聲特性、SiGe HBT的結(jié)構(gòu)、制作工藝、與工藝相關(guān)的寄生效應(yīng)、SOI襯底上的SiGe HBT等。他們都與SiGe HBT基區(qū)Ge含量有關(guān)。 SiGe HBT的噪聲特性 Jain進(jìn)行了SiGe HBT噪聲特性的早期研究[5]。（d）晶體管的隔離 SiGe HBT主要有兩種設(shè)計(jì)方案，一種是德國(guó)的DaimlerBenz/TEMIC(稱(chēng)為DBAG)設(shè)計(jì)[9,10，11]，另一種是IBM設(shè)計(jì)[12],如圖3所示。該工藝可以在原片上直接測(cè)量晶體管的特性。然后用各向異性干法刻蝕刻出發(fā)射區(qū)窗口（在氮化物和p+多晶硅層），接著生長(zhǎng)Si3N4側(cè)墻，最后通過(guò)濕法刻蝕氧化層等方法完成p+多晶硅外基區(qū)懸臂。在刻出發(fā)射區(qū)臺(tái)面以后，利用自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)對(duì)外基區(qū)進(jìn)行摻雜和制備基區(qū)接觸，然后刻出收集區(qū)臺(tái)面和制作收集區(qū)接觸，最后利用氣橋進(jìn)行隔離。隔離是通過(guò)刻蝕到氧化埋層的深刻蝕實(shí)現(xiàn)的。需要強(qiáng)調(diào)的是，盡管SiGe HBT的DRM值不是最高的，但它在性能上具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，且是能和BiCMOS工藝兼容的唯一選擇。在滿(mǎn)足線性需求效率最大時(shí)，640μm2 SiGe功率器件已獲得44％的PAE，而ACP＝46dBc，這可以和其他PA技術(shù)相當(dāng)了。單晶硅電阻的寄生電容比多晶硅大因此應(yīng)用較少。電感所占的面積不能制作其他器件，所以，它占據(jù)了很大一部分版圖面積。圖13比較了三種變?nèi)荻O管的調(diào)諧范圍。 BiCMOS。調(diào)制有直接調(diào)制和外調(diào)制兩種方式。 最常用的幅度調(diào)制器是在LiNbO3晶體表面用鈦擴(kuò)散波導(dǎo)構(gòu)成的馬赫—曾德?tīng)?MZ)干涉型調(diào)制器，如圖4所示。3 光開(kāi)關(guān) 光開(kāi)關(guān)的功能是轉(zhuǎn)換光路，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的交換。當(dāng)懸臂升起來(lái)時(shí)，入射光可以直通過(guò)去，開(kāi)關(guān)處于平行連接狀態(tài)，如圖7(a)所示；當(dāng)懸臂放下時(shí)，開(kāi)關(guān)處于交叉連接狀態(tài)，如圖7(b)所示。MEMS本文取自《光通信技術(shù)》2003年 第3期 p49～52.微光開(kāi)關(guān)研究與發(fā)展現(xiàn)狀魏仁選 姜德生 周祖德(武漢理工大學(xué)光纖傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)工業(yè)性實(shí)驗(yàn)基地，武漢 430070)摘 要 光開(kāi)關(guān)是光通信的關(guān)鍵部件，是近年來(lái)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。1．2 光纖移動(dòng)對(duì)接 光纖移動(dòng)對(duì)接是目前研究較多、較為活躍的一種光開(kāi)關(guān)技術(shù)。1．3．1 微鏡移動(dòng)型 瑞士納沙泰爾大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種22光開(kāi)關(guān)，通過(guò)雙面反射鏡移動(dòng)實(shí)現(xiàn)22光交叉連接，反射鏡通過(guò)60V電壓形成靜電驅(qū)動(dòng)位移20μm。0．5dB)、交叉串?dāng)_小于60dB、驅(qū)動(dòng)功率700mW。關(guān)鍵詞 微電子機(jī)械系統(tǒng)；光開(kāi)關(guān)；光通信 光開(kāi)關(guān)在系統(tǒng)通信保護(hù)、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及全光交換技術(shù)中具有重要的作用．在光通信網(wǎng)絡(luò)中直接使用光開(kāi)關(guān)切換光信號(hào)可避免光／電和電／光的轉(zhuǎn)換過(guò)程，從而提高光通信容量和開(kāi)關(guān)速度，并可保持光波長(zhǎng)不變。襯底上有一個(gè)寬約50μm的溝渠，以便讓?xiě)冶凵系奈⒎瓷溏R插入。 光開(kāi)關(guān)可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是利用電磁鐵或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光纖或透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的機(jī)械式光開(kāi)關(guān)。在圖4(a)表示的由兩個(gè)Y形波導(dǎo)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)中，在理想的情況下，輸入光功率在C點(diǎn)平均分配到兩個(gè)分支傳輸，在輸出端D干涉，所以該結(jié)構(gòu)扮演著一個(gè)干涉計(jì)的作用，其輸出幅度與兩個(gè)分支光通道的相位差有關(guān)。光纖通信常用IM／DD方式，即用電信號(hào)直接調(diào)制光載波的強(qiáng)度(1M)，在接收端用光電二極管直接檢測(cè)(DD)光信號(hào)，恢復(fù)發(fā)射端的電信號(hào)。LNA。對(duì)于Q值，三種變?nèi)荻O管的Q值都和串聯(lián)電阻有關(guān)。優(yōu)化電感設(shè)計(jì)時(shí)涉及的主要寄生元件是：螺旋串聯(lián)電阻（R1），襯底電阻（RR3）以及螺旋線和襯底間的寄生電容（CC2）。精確控制多晶硅厚度、淀積過(guò)程、注入劑量和熱處理過(guò)程可以減小電阻容差。640μm2器件可以在飽和條件下仍能維持70％的PAE，在ACP＝46dBc時(shí)PAE為44％。 CDMA LNA電路[28]。NEC已經(jīng)報(bào)道了用于20Gb/ HBT，其fT為60GHz。外擴(kuò)散可能發(fā)生在熱處理過(guò)程，也可能在沒(méi)有控制好摻雜的情況下發(fā)生。然后在發(fā)射區(qū)窗口選擇生長(zhǎng)Si帽層。盡管如此，因?yàn)榛鶇^(qū)電阻和基區(qū)/收集區(qū)電容極小，該結(jié)構(gòu)獲得了160GHz的fmax。該方案的主要特點(diǎn)在于SiGe基區(qū)很薄，Ge組分高、基區(qū)高摻雜。模擬中用到了Hawkin模型[7]。βVA值越大，輸出電流對(duì)偏置電壓的波動(dòng)越不敏感，輸出越穩(wěn)定。關(guān)鍵詞 SiGe；HBT；LNA；PA；無(wú)源器件；射頻一 引 言早在19世紀(jì)50年代中期, [1]。 圖5是羅蘭光柵的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖之一。如果在園K上的S點(diǎn)處是一個(gè)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(gè)點(diǎn)P上。 在本期刊即將?？H，僅向曾經(jīng)指導(dǎo)、支持和幫助過(guò)本刊的科學(xué)工作者和熱情讀者們致以衷心謝意。一般稱(chēng)這種光柵為羅蘭光柵或羅蘭園（Rowland circle）。 通過(guò)弧AB的中點(diǎn)O作一條與弧AB相切的線切線，把它定為坐標(biāo)軸Y軸，通過(guò)O點(diǎn)和球心C連一條直線，把它定為X軸。他們的綜合作用如圖6（b）所示。前兩者*863項(xiàng)目（）和973項(xiàng)目（)資助姚飛，女，博士研究生，主要研究方向?yàn)镾iGe HBT在高頻電路中的應(yīng)用及其與Si基探測(cè)器的集成。當(dāng)基區(qū)摻雜濃度高時(shí)，Ge含量越高基區(qū)電阻越小。
三 SiGe HBT的結(jié)構(gòu)及制作工藝  兩種代表性的HBT結(jié)構(gòu)
圖3兩種典型的SiGe HBT結(jié)構(gòu) 左：Temic/Daimler Benz(original) 右：IBM圖4雙臺(tái)面SiGe HBT的工藝流程：（a）光刻發(fā)射極臺(tái)面。在埋層形成之后，生長(zhǎng)各層，然后光刻發(fā)射極，接觸用Pt/Au合金（20/300nm）。最近的研究表明用該方法所得的fT和fmax大約為90GHz[22]。后來(lái)的研究集中于平面工藝的探索。 SOI襯底上的SiGe HBTSiGe LPCVD和原片鍵合技術(shù)的結(jié)合使絕緣體上的SiGe HBT技術(shù)成為可能。單個(gè)的參數(shù)不能準(zhǔn)確地對(duì)所有的RF電路進(jìn)行優(yōu)化權(quán)衡，DRM系數(shù)的目的就是將增益、功耗、噪聲系數(shù)和失真聯(lián)系起來(lái)形成一個(gè)參數(shù)以進(jìn)行LNA應(yīng)用的工藝比較。NF=。該類(lèi)功率放大器最主要的指標(biāo)是在滿(mǎn)足相鄰的通道功率比（AdjacentChannelPowerRatio）條件下放大器所能獲得的效率。它們是實(shí)現(xiàn)SOC SiGe BiCMOS集成的必要元件。所以要提高M(jìn)OS電容的Q值就必須減小串聯(lián)電阻。MOS變?nèi)荻O管的調(diào)諧范圍大但線性度差。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 binatio