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绝缘体上硅(SO1)结构能够降低寄生电容、减小漏电流、提高抗衬底噪声和串扰能力,硅锗异质结晶体管(SiGe HBT)与Si兼容,速度快,成本低。因此将SiGe HBT与SOl技术,特别是薄膜SOI,结合起来,对于高速低功耗应用如无线通信等特别有吸引力。最新一代0.13μm毫米波SOI SiGe BiCMOS工艺中的纵向SOI SiGe HBT表现出了优越的电学性能,如更高的Early电压,集电结雪崩击穿电压与特征频率之间更好的折衷,抗辐射和噪声等等。由于SOI SiGe HBT的这些优势通过实验和仿真得到广泛的报道,对应的模型需要深入研究。这篇论文的目的在于表明SOI SiGe HBT的特性怎么与基本物理参数联系起来,怎么影响电学性能,以及这些对应的电学参数如何建模。本文重点研究SOI SiGe HBT关键理论和技术,主要包括SiGe材料基本物理属性,SOI SiGe HBT物理和电学模型。首先对器件电场、电势、耗尽宽度等基本参数,建立理论模型,分析对后续核心参数如寄生电阻、电容、特征频率等的影响,然后基于前面工作,建立一系列晶体管效应对应的电学参数模型,包括集电结耗尽层电容、Early效应及相关参数、集电结弱雪崩倍增效应及相关参数、不同衬底偏置下集电区电阻、基区渡越时间、大电流下有效基区扩展效应及相关参数。由于SOI SiGe HBT与常规器件结构的差别主要表现在集电结结构上,发射结部分的分析可以采用传统模型,本文研究重点在于与集电结和集电区有关的电学参数上。主要研究工作和成果如下：1.将SOI SiGe HBT集电结耗尽电容等效为纵向部分与横向部分的串联,针对部分耗尽与全部耗尽HBT分别建模,并根据器件实际工作情况,引入平滑函数,进行了适当优化。仿真结果表明,与常规HBT相比,SOI器件耗尽层电容明显减小。2. Early效应决定HBT电流稳定性。本文根据常规SiGe HBT在基区Ge组分均匀或线性变化的特性,从Early电压最原始定义出发,经过详细推导和适当近似,建立常规SiGe HBT的Early电压模型,然后基于SOI SiGe HBT集电结耗尽层电容模型,将其扩展到SOI SiGe HBT中。结果表明,正常工作时,SOI SiGe HBT的Early电压比常规SiGe HBT高,输出电流更加稳定。3.雪崩倍增效应决定HBT反向击穿电压BVCEO。由于雪崩效应由碰撞电离决定,本文基于碰撞电离因子半经验公式,根据部分耗尽和全部耗尽HBT各自特性,分别建立了弱雪崩倍增因子模型。结果表明,SOI部分耗尽HBT和全部耗尽HBT的雪崩电流都比常规SiGe HBT小,因此SOI器件击穿电压高。4.提出了采用不同衬底偏压改变集电区电阻的方法,使SOI SiGe HBT成为四端器件,显著改善了器件频率特性。结果表明,衬底正偏时,频率特性可提高50%。5.建立了SOI SiGe HBT基区渡越时间和有效基区扩展模型,获得了其与几何结构参数和材料物理参数的变化规律。