[發明專利]磷化銦異質結雙極晶體管及其制作方法

在審

• 申請號: 202211028037.6
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115312592A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 黃勇
• 申請（專利權）人: 蘇州晶歌半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/15;H01L29/205;H01L21/331
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;武岑飛

本發明公開了一種磷化銦異質結雙極晶體管，所述磷化銦異質結雙極晶體管的基區采用P型的InGaAs/GaAsSb超晶格結構。本發明還公開了一種磷化銦異質結雙極晶體管的制作方法。本發明采用InGaAs/GaAsSb超晶格結構制作基區，其導帶高度可以通過超晶格材料的厚度調節，從而實現理想的電子輸運，同時避免了傳統InGaAsSb四元合金基區所面臨的相分離、組分不均勻和重復性差等問題，極大的提高了器件的設計靈活性和可制造性。

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體地講，涉及一種磷化銦異質結雙極晶體管及其制作方法。

背景技術

磷化銦(InP)異質結雙極晶體管(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT)具有高頻、高功率、低噪聲及抗輻射等特點，廣泛應用于各種放大器、振蕩器和數字電路中，在雷達、通信、遙感、探測、安檢成像和生物醫藥等迫切需要大功率、低噪聲和高頻特性的領域具有重要的應用價值。

在現有技術的InP基HBT結構中，P型基區通常采用和InP襯底晶格匹配的InGaAs材料或者GaAsSb材料。InGaAs材料較為常見，它和InP發射區和InP集電區構成一類的帶階排列，即InGaAs的導帶(E_c)低于InP的導帶。這樣HBT工作時電子從InP發射區注入至InGaAs基區沒有阻擋，但從InGaAs基區輸運至InP集電區時受到帶階的影響導致電子容易在此處堆積，降低了器件性能。而GaAsSb材料和InP發射區和InP集電區構成二類的帶階排列，即GaAsSb的導帶E_c高于InP的導帶。這樣與InGaAs基區的情形正好相反，電子從GaAsSb基區輸運至InP集電區時沒有阻擋，但從InP發射區注入至GaAsSb基區時受到帶階影響使得電子容易堆積，導致器件性能下降。

現有技術的一種調控能帶對齊、改善器件性能的方案是采用InGaAsSb四元合金基區，通過組分變化調控導帶高度以及建立內建電場。但是InGaAsSb四元合金容易出現相分離，而且組分均勻性很難控制。尤其是通常采用碳的鹵化物如CBr₄作為基區摻雜源，這些源具有腐蝕性，其衍生物如InBr₃、GaBr₃、SbBr₃等揮發速率不一致，更容易導致材料組分的不均勻，重復性差，使其無法量產。因此，需要一種能夠有效調控基區能帶同時又具有較好均勻性和重復性的InP基HBT。

發明內容

為了解決上述現有技術中的技術問題，本發明提供了一種可有效調控基區能帶又具有較好可制造性的磷化銦異質結雙極晶體管及其制作方法。

根據本發明的實施例的一方面提供了一種磷化銦異質結雙極晶體管，其中，所述磷化銦異質結雙極晶體管的基區采用P型的InGaAs/GaAsSb超晶格結構。

在上述一方面提供的磷化銦異質結雙極晶體管的一個示例中，所述磷化銦異質結雙極晶體管還包括：襯底、亞集電區、集電區、發射區、發射區接觸層、集電區電極、基區電極以及發射區電極；其中，所述亞集電區、所述集電區、所述基區、所述發射區、所述發射區接觸層依序層疊設置在所述襯底上，所述集電區電極設置在所述亞集電區上，所述基區電極設置在所述基區上，所述發射區電極設置在所述發射區接觸層上。

在上述一方面提供的磷化銦異質結雙極晶體管的一個示例中，所述襯底為半絕緣InP；和/或，所述亞集電區為N型摻Si的InGaAs；和/或，所述集電區為N型摻Si的InP；和/或，所述發射區為N型摻Si的InP；和/或，所述發射區接觸層為N型摻Si的InGaAs；和/或，所述P型的InGaAs/GaAsSb超晶格結構為摻C的InGaAs/GaAsSb超晶格結構。

在上述一方面提供的磷化銦異質結雙極晶體管的一個示例中，所述InGaAs/GaAsSb超晶格結構的微帶導帶與所述集電區和/或所述發射區的導帶完全對齊。