Please use this identifier to cite or link to this item: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/82594
Or use following links to share this resource in social networks: Recommend this item
Title Effect of Trench Isolation on the Self-heating Phenomenon in Advanced Radio Frequency SiGe Heterojunction Bipolar Transistor
Other Titles Вплив ізоляції канавок на явище самонагрівання у вдосконаленому радіочастотному біполярному транзисторі з гетеропереходом SiGe
Authors Kherief, N.
Latreche, S.
Lakhdara, M.
Boulgheb, A.
Gontrand, C.
Keywords модель NEB
радіочастота
кремній-германій
самонагрівання
ізоляція канавок
NEB model
radio frequency
silicon germanium
self-heating
trench isolation
Type Article
Date of Issue 2021
URI https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/82594
Publisher Sumy State University
License In Copyright
Citation N. Kherief, S. Latreche, M. Lakhdara, et al., J. Nano- Electron. Phys. 13 No 1, 01021 (2021). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.13(1).01021
Abstract Робота спрямована на визначення впливу ізоляції канавок на самонагрівання та електричні характеристики біполярного транзистора з гетеропереходом (HBT) SiGe, розглянута структура відповідає 0,25 мкм технології BiCMOS7G. Вдосконалення технології SiGe досягається в основному зменшенням розмірів пристрою та розробкою його архітектури для поліпшення радіочастотної ємності. Цікавою розробкою є впровадження ізоляції мілких та глибоких канавок. Вона дозволяє значно зменшити паразитні ємності та забезпечити плоску топографію після епітаксії основи SiGe. Недоліком такого впровадження є підвищення температури в пристрої через явище самонагрівання. Це відповідає внутрішньому тепловиділенню на транзисторних переходах. Для оптимізації цього ефекту ми розглянемо модель неізотермічного енергетичного балансу (NEB), засновану на методі кінцевих елементів та двовимірному тепловому моделюванні. Ця модель враховує, зокрема, температуру носіїв та надлишкові ефекти, що виникають у діапазоні розмірів розглянутих пристроїв. Потім проводиться аналіз впливу ізоляції канавок (мілких та глибоких) на електричні характеристики радіочастотного HBT SiGe з урахуванням теплового переносу носіїв. Для реалізації електротермічного моделювання використовували програмне забезпечення SILVACO-TCAD, яке поєднує модуль Athena (технологічний процес) та модуль Atlas. Ми змоделювали статичний коефіцієнт підсилення, динамічні характеристики (fT, fmax) та проаналізували розподіл тепла з ізоляцією канавок та без неї. Показано, що в сучасних структурах HBT SiGe з ізоляцією канавок та при режимах високої потужності температура решітки може значно перевищувати 300 К, і тому електричні характеристики β, fT, fmax значно погіршуються. Отримані результати узгоджуються з деякими опублікованими експериментальними даними.
This work aims to determine the effect of the trench isolation on the self-heating and electrical performances of SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT), the considered structure corresponds to BiCMOS7G 0.25 µm technology. Advanced SiGe technologies are essentially achieved with downscaling of the device dimensions and developing its architecture to improve the radio frequency capacity of the device. An interesting development is the introduction of the Shallow and Deep Trench isolation (STI, DTI). These make it possible to reduce considerably the parasitic capacitances and to provide a flat topography after SiGe base epitaxy. The drawback of this is the temperature rise in the device through the self-heating phenomenon. This corresponds to the internal heat dissipation at the transistor junctions. To optimize this effect, we consider the non-isothermal energy balance (NEB) model based on the finite element method and two-dimensional thermal simulations. This model takes into account, particularly, the temperature of the carriers and the overshoot effects which occur in the range of dimensions of the considered devices. Analysis of the effect of trench isolation (shallow and deep trench isolation) on electrical performances of radio frequency SiGe HBT is then carried out considering thermal transfer of the carriers. The software SILVACO-TCAD coupling Athena module (technological process) and Atlas module were used to achieve electro-thermal modeling. We simulated the static gain, the dynamic characteristics (fT, fmax) and analyzed the heat distribution with and without trench isolation. It is shown that in these modern SiGe HBT structures with trench isolation and for high power regimes, the lattice temperature can greatly exceed 300 K and so the electrical performances β, fT, fmax are significantly degraded. The obtained results agree with some published experimental data.
Appears in Collections: Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views

Algeria Algeria
1
China China
200
Hong Kong SAR China Hong Kong SAR China
1
Lithuania Lithuania
1
Singapore Singapore
1
South Korea South Korea
1
Ukraine Ukraine
61
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
925
Vietnam Vietnam
464

Downloads

France France
1
Germany Germany
1
India India
1
Lithuania Lithuania
1
Singapore Singapore
1
Ukraine Ukraine
58
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
1657
Vietnam Vietnam
1

Files

File Size Format Downloads
Kherief_jnep_1_2021.pdf 495,46 kB Adobe PDF 1722

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.