[發明專利]變形異質接面雙極性晶體管

無效

• 申請號: 00124312.8
• 申請日: 2000-09-04
• 公開（公告）號: CN1296291A
• 公開（公告）日: 2001-05-23
• 發明（設計）人: 趙鵬盛;吳展興;林燕津
• 申請（專利權）人: 穩懋半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱黎光,湯保平

本發明涉及一種變形異質接面雙極性晶體管(metamorphicheterojunction?bipolar?transistor，MHBT)，特別是有關于一種具有適用于低成本生產于大尺寸砷化鎵晶圓的材料結構的變形異質接面雙極性晶體管。

近來，無論是在軍事工或商業應用領域中的數字電腦、通訊系統、以及尖端電子系統中，高性能的晶體管系列的放大器因其能在高頻處理電子信號，遂儼然成為新一代高科技工業的巨星。這些放大器無論在低成本、高增益、低雜訊、與高頻性能上均具有優于傳統的IMPATT與TWTS等微波元件的特性。

異質接面雙極性晶體管(heterojunction?bipolar?transistor，HBT)于兩種不同組成與能隙的半導體之間具有一異質接面。其使用寬能隙的射極以及窄能隙的基極，造成在異質接面處的能帶補償，有助于N-p-n晶體管內的電子發射至基極，并且同時阻礙電洞發生進入射極。并且由于聚集在位障的電子以順向加速的方式入射至基極，減少了基極的橫越時間(transittime)，遂提供了在高頻操作的優勢。

因此，ALGaAs(或InGaP)/GaAs材料系列的砷化鎵異質接面雙極性晶體管極適用于移動電話中的功率放大器的應用，因其具有高頻、高線性、小晶粒尺寸、以及只需要一供應電源等優點。然而，砷化鎵系列異質接面雙極性晶體管的高導通電壓于實際應用中卻將目前所使用的移動電話限制于3.0至3.6伏特范圍的操作電壓。

目前移動通訊的主要趨勢是將系統設計成支援單一細胞鋰電池，其供給電壓范圍在1.2至1.5伏特之間(已從常用的3.6伏特下降)。此乃歸因于電池組的尺寸與重量的減輕，其中該電池組是占去無線手機大約60％的總重量。相對地，磷化銦系列的異質執著面雙極性晶體管則極適用于1.5伏特的操作電壓，因為其具有較低的導通電壓，并且提供較砷化鎵系列異質接面雙極性晶體管更高的增益與效率。其主要原因在于高銦含量的材料具有較高的載子遷移率、更快的非平衡傳輸速率、以及較低的表面復合速率。

InAlAs(或漸變AlInGaAs)/InGaAs異質接面材料系列的磷化銦異質接面雙極性晶體管已被成功地制造于磷化銦基板上。煩請參閱圖1，其是為展示先前技術中的磷化銦系列異質接面雙極性晶體管的一材料結構的實例的橫截面圖。如該圖中所示，該磊晶成長的材料結構是包括有：一半絕緣的InP基板10；一高摻雜的n-型InGaAs層12，以形成作為該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管的集極的歐姆接觸；一低摻雜的n-型InGaAs或Inp或InAlAs層13，以形成該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管的集極；一高摻雜的P-型InGaAs層14，以形成該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管的基極以及作為該基極的歐姆接觸；一n-型InAlAs或漸變的AlInGaAs或InP層15，以形成該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管的射極；以及一高摻雜的n-型InGaAs層16，以形成作為該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管的射極的歐姆接觸。

因此，該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管具有提供較高的最大操作頻率以及截止率等優點，以大幅降低雜訊、提高增益與效率。此乃基于該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管具有較高的銦含量，其造成較高的電子速度、電流密度、與轉導值。盡管該磷化銦系列異質接面雙極性晶體管在低電壓與高效率操作方面具有十足的吸引力，尤其是在移動電話的功率放大器的應用上，然而其在制造上卻有相當大的困難，主要是由于其所使用的磷化銦基板。另外，磷化銦晶圓非常易碎、昂貴、且目前只限于三寸的晶圓供應。相對地，如果使用六寸的砷化鎵晶圓，砷化鎵系列異質接面雙極性晶體管的制程技術例能具有較高的良率與較低的成本(目前較磷化銦少了的40％)。

因此，發展出一種具有高效率、低操作電壓與低制造成本的新型裝置實乃克不容緩。

因此，本發明的一主要目的乃在提供一種新型的變形異質接面雙極性晶體管，其具有一種能帶來高效率與低電壓操作的材料結構。

本發明的另一目的乃在提供一種新型的新型變形異質接面雙極性晶體管，其具有一種能降低制造成本的材料結構。