[發明專利]化合物半導體異質結雙極晶體管

在審

• 申請號: 202010401293.X
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN112242438A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 高谷信一郎
• 申請（專利權）人: 高谷信一郎
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 李珊珊

本發明提供一種化合物半導體異質結雙極晶體管，包括發射區層及基區層的結構，在將贗晶生長InGaAs用于基區層的GaAsHBT中，降低在發射區層與基區層的界面產生的傳導帶能壘對作為功率放大器的特性的影響。第一發明中，將具有CuPt型秩序的InGaP用于發射區層。第二發明中，使贗晶生長InGaAs基區層的發射區層側的部分的p型雜質濃度低于集電區層側。

技術領域

本發明涉及一種化合物半導體異質結雙極晶體管(compound semiconductorheterojunction bipolar transistor)，具有在GaAs基板上依次磊晶生長的發射區層(emitter layer)、基區層(base layer)及集電區層(collector layer)，所述發射區層、基區層及集電區層包含實質上并無由與GaAs的晶格失配所致的晶格應變的弛豫的半導體層，尤其基區層至少包含由贗晶(pseudomorphic)生長所得的InGaAs層。

背景技術

異質結雙極晶體管(Heterojunction Bipolar Transistor，以下簡稱為HBT)為在發射區使用帶隙(band gap)大于基區的半導體材料的雙極晶體管，能夠同時實現高的電流放大率與低的基區電阻。其中，由在GaAs基板上磊晶生長且并無由與GaAs的晶格失配所致的應變弛豫的化合物半導體層來構成晶體管的本征部分的HBT(以下稱為GaAsHBT)尤其在用作npn型晶體管時，作為在發射區集電區間流動的電流的主載體的傳導電子的遷移率高，因而適于高頻用途。因此，GaAsHBT被廣泛地用作移動體通信或無線保真(WirelessFidelity，WiFi)用的射頻(Radio Frequency，RF)功率放大器。

通常的GaAsHBT中，基區層、集電區層均使用與基板相同的GaAs作為主材料，晶格常數與基板相同，因而并無由晶格失配所致的應變弛豫。但是，本發明的GaAsHBT中，在基區層使用InGaAs(參照非專利文獻1、非專利文獻2、專利文獻1)。InGaAs的晶格常數大于作為基板的GaAs，其差與In含量大致成比例，但獲得作為晶體管而良好的特性，因此通過贗晶生長在維持壓縮應變的狀態下進行生長，所述贗晶生長不存在由晶格失配所致的晶格應變的因位錯產生所引起的弛豫、也就是應變弛豫。若InGaAs層的厚度超過臨界膜厚，則因產生位錯而引起應變弛豫，在結晶內產生晶格缺陷。晶格缺陷作為在基區移動的傳導電子(少數載子)與空穴的復合中心發揮作用，另外，復合時釋出的能量進一步使晶格缺陷增殖。與場效晶體管那樣的使用多數載子的晶體管相比，將基區層中的傳導電子那樣的少數載子用于晶體管運行的雙極晶體管中，需要更嚴格地抑制由應變弛豫所致的晶格缺陷的產生。因此，與所述臨界膜厚相比，InGaAs基區層的厚度充分減薄。例如在將InGaAs基區層的組成記述為In_jGa_1-jAs時，當In含量j為0.1時基區層的厚度設為40nm左右以下，當In含量j為0.07時基區層的厚度設為60nm左右以下。