Abstract
Recently published reports suggest that symmetric lateral bipolar transistors on semiconductor-on-insulator (SOI) is CMOS compatible in fabrication process, and can be much denser than CMOS due to their much larger (5-10× larger) drive-current capability. When used in traditional bipolar circuits, SOI bipolar offers much lower power dissipation and/or much higher maximum speed. With both NPN and PNP devices of comparable characteristics, SOI lateral bipolar suggests the possibility of complementary bipolar (CBipolar) circuits in configurations analogous to CMOS. In this paper, the performance versus power dissipation of CBipolar circuits is examined using analytic equations. It is shown that for CBipolar to be superior to CMOS in both performance and power dissipation, narrow-gap-base heterojunction structures, such as Si emitter with Ge base or Si emitter with SiGe base, are required
چکیده
مقالات تازه انتشار یافته بیان کرده اند که ترانزیستورهای دوقطبی جانبی متقارن با روش ساخت مبتنی بر نیمه هادی روی عایق (SOI) به لحاظ پروسه ساخت قابل مقایسه با CMOS می باشد و به دلیل داشتن جریان راه اندازی بسیار بالاتر (5 تا 10 برابر) نسبت به ترانزیستورهای CMOS می توانند نسبت به آنها در طیف گسترده تری کاربرد داشته باشد. هنگامی که این ترانزیستورها در مدارهای دوقطبی رایج استفاه می شود، ترانزیستور دوقطبی SOI اتلاف توان کمتر و/یا حداکثر سرعت بیشتری از خود نشان می دهند. با در نظر گرفتن ویژگی های قابل مقایسه ترانزیستورهای NPN و PNP، ترانزیستور دوقطبی جانبی SOI، امکان استفاده از مدارات دوقطبی مکمل (CBipolar) در پیکربندی آنالوگ به جای CMOS را پیشنهاد می کند. در این تحقیق، عملکرد مدارات متشکل از CBipolar در برابر اتلاف توان آن با استفاده از معادلات تحلیلی سنجیده می شود. نشان داده می شود که برای اینکه CBipolar به لحاظ عملکرد و اتلاف توان نسبت به CMOS دارای عملکرد بهتری باشد، ساختارهای با پیوند متفاوت دارای بیس با گاف باریک مانند امیتر سیلیکونی با بیس ژرمانیمی یا امیتر سیلیکونی با بیس سیلیکون ژرمانیمی مورد نیاز است.
1-مقدمه
ایده ساخت یک ترانزیستور دوقطبی با ساختار سیلیکون روی عایق جانبی متقارن با اتصال بیس خود تراز قرار گرفته در بالای ناحیه داخلی بیس و عرض بیس در حدود 2 میکرومتر، برای اولین بار در حدود حدود 30 سال پیش ارائه شد. با قابلیت لیتوگرافی کنونی 22 نانومتر در زمینه تولید قطعات، امکان ساخت ترانزستورهای دوقطبی جانبی Si-OI PNP و NPN با عرض بیس بسیار کمتر از 100 نانومتر با استفاده از پروسه های مشابه ساخت CMOS فراهم می باشد. داده های اندازه گیری شده نشان می دهند که ادوات دوقطبی جانبی Si جریان راه اندازای بسیار بالاتری نسبت به CMOS دارند، در حالیکه مطالعات بر روی مدل بیان می کند که آنها در ابعاد جانبی مانند CMOS مقیاس پذیر بوده و می توانند fmax>1THz داشته باشند...