شبیه¬سازی sige:c و مقایسه پارامترهای الکتریکی آن با ساختار sige جهت بهبود مشخصات الکتریکی

با نیاز روزافزون تکنولوژی به سرعت بیشتر، ادوات با سرعت بیشتر جایگزین ادوات کم سرعت شده¬اند. تکنولوژی bjt (bipolar junction transistor) پاسخگویی مناسب نبوده و ترانزیستورهای دو قطبی نامتناجس hbtها (heterojunction bipolar transistor) توانسته¬اند نقص سرعت و توان bjtها را برطرف نمایند از طرفی هزینه ساخت پایین¬¬تری نسبت به ادوات نوری دارند. hbtها از ترکیب مواد گروه چهارم تشکیل می¬شوند، که در این پایان¬نامه در زمینه sige:c hbt (sillicon-germanium-carbon heterojuncton bipolar transistor) بحث می¬شود. این ترانزیستور امکان مهندسی باند ممنوع برای رسیدن به سرعت و بهره¬ی بالاتری را می¬دهد. با افزودن ژرمانیوم به سیلیسیوم در بیس ترانزیستور تغییراتی در باند ظرفیت و هدایت اتفاق می¬افتد، که سبب تسریع حرکت حامل¬ها شده، سرعت ترانزیستور را بالا می¬برد. چگونگی این تغییرات و مهندسی باند ممنوع در این پایان¬نامه بیان خواهدشد. لایه¬نشانی (deposition) sige در بیس به شکل¬های متفاوتی انجام می¬شود. پروفایل¬های sige موجود عبارتند از جعبه¬ای (box)، ذوزنقه¬ای (trapezoidal) و شیب¬دار (graded). پروفایل sige شیب¬دار، که بصورت افزایش خطی از لبه¬ی بیس- امیتر تا لبه¬ی بیس- کلکتور می¬باشد، به این دلیل که در بیس میدان شبه مجازی ایجاد می¬کند، باعث تسریع حرکت حامل¬ها نسبت به پروفایل جعبه¬ای خواهدشد. از طرفی در پروفایل شیب¬دار به این دلیل که مقدار sige در لبه¬ی بیس- امیتر کم است در نتیجه باند هدایت در لبه¬ی بیس- امیتر نسبت به باند هدایت در پروفایل جعبه¬¬ی که sige در تمام بیس یکسان است، بالاتر قرارگرفته و سبب کاهش بهره می¬شود. که در این صورت بهره در پروفایل جعبه¬ای نسبت به شیب¬دار بیش¬تر است. افزایش دوپینگ برون (boron) در بیس از سمتی باعث کاهش زمان گذر و از سمتی از جریان بیس ایده¬آل فاصله می¬گیریم، که بایستی مبادله مناسبی بین این دو المان انجام شود. پدیده پخش به بیرون (outdiffiosion) برون باعث گسترده¬تر شدن ضخامت بیس شده، که این مسئله مطلوب نیست. برای بهبود این مسئله دوپینگ (dopping) کربن در بیس سبب کاهش پخش به بیرون، برون شده و از گسترده¬تر شدن بیس جلوگیری خواهدکرد، که سبب افزایش بهره و سرعت خواهدشد. در این پایان¬نامه پروفایل¬های مختلف sige در بیس sige hbt توسط نرم¬افزار atlas شبیه-سازی¬شده و با توجه به نتایج پروفایل شیب¬دار 8% برای سیلیسیوم- ژرمانیوم در بیس انتخاب شده¬است. سپس sige:c hbt با پروفایل sige، 8% شیب¬دار در atlas مدل¬سازی شده و نتایج نشان¬می¬دهد، دوپینگ کربن در راستای بهبود ترانزیستور عمل می¬کند. به منظور بررسی مکان دوپینگ کربن در بیس، پروفایل¬های مختلفی از کربن در بیس بررسی شده، این چهار مدل در atlas شبیه¬سازی¬شده و مدلی از دوپینگ کربن که کربن به¬طور مساوی بالای بیس (لبه¬ی اتصال بیس- امیتر) و پایین بیس (لبه¬ی اتصال کلکتور- بیس) انتخاب¬شده¬است، مدل¬ نهایی sige:c hbt ارائه شده با پروفایل sige، 8% شیب¬دار و مدل کربن بیان شده دارای ماکزیمم فرکانس قطع 450ghz و بهره جریان فرکانس پایین 4000 است.