專利名稱：性能提高的砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)休器件的制造領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及雙極晶體管的制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于砷化鎵(“GaAs”)的器件能夠提供多種應(yīng)用的功率和放大要求，所述應(yīng)用例如手機(jī)功率放大器，并且所述器件具有提高的線性度和功率效率。GaAs異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(“HBT”)尤其受到關(guān)注，其表現(xiàn)出高功率密度性能，使得其適于在用于CDMA、TDMA和GSM無(wú)線通信中的手機(jī)中用作低成本的高功率放大器。然而，手機(jī)功率放大器被要求在約-30.0℃到85.0℃之間的大溫度范圍內(nèi)工作。另外，手機(jī)功率放大器通常是由電池供電的，而電池的輸出電壓可能改變。因此，要求手機(jī)功率放大器在可能在約2.65伏和約5.0伏之間的范圍內(nèi)的供電電壓下高效地工作。從而，提供必須在上述溫度和電壓范圍內(nèi)在例如手機(jī)功率放大器的器件中高效工作的GaAs HBT對(duì)于半導(dǎo)體制造商是挑戰(zhàn)性的。
作為背景技術(shù)，當(dāng)溫度降低，基極發(fā)射極導(dǎo)通電壓或閥值電壓和GaAsHBT的帶隙增加。在包括GaAs HBT的手機(jī)功率放大器中，可以利用GaAs HBT的導(dǎo)通電壓確定基準(zhǔn)電流，所述基準(zhǔn)電流可以用于設(shè)置手機(jī)功率放大器中的電流。結(jié)果，隨著溫度降低，流過(guò)手機(jī)功率放大器的電流減少，從而不希望地降低了手機(jī)功率放大器的性能。
在試圖通過(guò)減小GaAs HBT的導(dǎo)通電壓或閥值電壓以使GaAs HBT在更寬的溫度范圍和供電電壓范圍下更有效地工作的努力中，一些半導(dǎo)體制造商在GaAs HBT的基極中添加少量的氮。由于在基極中添加氮，GaAsHBT的帶隙減小，從而降低了GaAs HBT的導(dǎo)通電壓。例如，通過(guò)在GaAsHBT的基極中添加約3.0原子％的氮，GaAs HBT的帶隙可能減小約100.0毫伏。但是，這些氮也同時(shí)不希望地減少了GaAs HBT的DC電流增益。
為了抵消氮引起的DC電流增益的減小，一些半導(dǎo)體制造商試圖添加銦以適當(dāng)改變基極的帶結(jié)構(gòu)以提高DC電流增益。但是，當(dāng)基極如對(duì)于HBT優(yōu)選地是摻雜碳時(shí)，在基極中添加的銦會(huì)導(dǎo)致將碳替補(bǔ)出基極。因此，銦的添加不希望地減少了摻雜碳的GaAs HBT的DC電流增益和線性度。從而，銦的添加不希望地降低了摻雜碳的GaAs HBT的性能。
因此，在本領(lǐng)域中需要一種增益、線性度以及性能提高的GaAs HBT。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及性能提高的砷化鎵HBT及其制造方法。本發(fā)明解決了本領(lǐng)域中對(duì)于增益、線性度和性能提高的GaAs HBT的需求。
根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例，砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管包括集電極層和位于集電極層的上面的第一隔離層，其中第一隔離層是高摻雜P+層。例如，第一隔離層可以包括用濃度為約7×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs。第一隔離層的厚度可以在例如約50.0埃和約100.0埃之間。
根據(jù)該示例實(shí)施例，該砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管還包括位于第一隔離層的上面的基極層。該基極層可以包括例如一定濃度的銦，所述銦的濃度在基極層中線性漸變。所述銦的濃度可以在例如約3.0原子％和約8.0原子％之間?；鶚O層可以包括例如InGaAsN。該砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管還包括位于基極層的上面的發(fā)射極層。發(fā)射極層可以包括例如InGaP。該砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管還可以包括位于基極層和發(fā)射極層之間的第二隔離層，所述第二隔離層包括P型摻雜劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種用于獲得上述砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的方法。在閱覽了下面的詳細(xì)描述和附圖之后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將變得更加顯而易見(jiàn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造的示例HBT的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例HBT，其包括示例的導(dǎo)帶圖和價(jià)帶圖以及示例的耗盡區(qū)圖；圖3是比較了表示常規(guī)示例HBT的示例IV曲線與表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例HBT的示例IV曲線的圖形；圖4為示出用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及性能提高的砷化鎵HBT及其制造方法。下面的描述包括關(guān)于實(shí)施本發(fā)明的具體信息。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以用與本申請(qǐng)中專門討論的方法不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。另外，沒(méi)有討論本發(fā)明的某些具體細(xì)節(jié)，這是為了不使本發(fā)明變得不清楚。
本申請(qǐng)的附圖和對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明僅涉及本發(fā)明的示例實(shí)施例。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在本申請(qǐng)中不對(duì)本發(fā)明的其它實(shí)施例作詳細(xì)描述，也不通過(guò)所述附圖具體示出。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例HBT的截面圖。圖1中省去了某些細(xì)節(jié)和特征，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的。雖然HBT 100示出了示例的NPN GaAs HBT，本發(fā)明還可以應(yīng)用于包括砷化鋁鎵、磷化銦鎵、磷化銦、氮砷化銦鎵、或其它材料的NPN或PNP HBT。
如圖1所示，HBT 100包括集電極層102、隔離層104、基極層106、隔離層108、以及發(fā)射極層110?？梢詫⒓姌O層102設(shè)置在例如砷化鎵襯底的襯底(圖1中未示出)上。在本實(shí)施例中，集電極層102是包括GaAs的低摻雜N型層，可以用例如硅的N型摻雜劑對(duì)其摻雜。注意，在其它實(shí)施例中，可以使用例如硫、硒、或碲的其它N型摻雜劑來(lái)代替硅。實(shí)際上，在本申請(qǐng)中提及的使用硅作為N型摻雜劑是為了提供簡(jiǎn)單、具體的N型摻雜劑的實(shí)例。但是，在全部情況下，可以使用例如硫、硒、或碲的其它可能的N型摻雜劑來(lái)代替硅。在一個(gè)實(shí)施例中，集電極層102可能包括摻雜硅的GaAs層，其摻雜濃度為約1×1016原子/cm3。作為實(shí)例，集電極層102的厚度可以在約5000.0埃和1.3微米之間。集電極層102可以通過(guò)利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(“MOCVB”)工藝或“分子束外延”(“MBE”)工藝或其它工藝在GaAs襯底(圖1中未示出)上生長(zhǎng)GaAs層而形成。
圖1還示出，隔離層104位于集電極層102的上面。隔離層104是包括GaAs的高摻雜P+層，其可以利用例如碳的P型摻雜劑進(jìn)行摻雜。例如，隔離層104可以包括用濃度為約5×1019到7×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs。作為實(shí)例，隔離層104的厚度可以在約50.0埃和約100.0埃之間。隔離層104可以通過(guò)利用MOCVD工藝或MBE工藝或其它工藝在集電極層102上生長(zhǎng)GaAs層而形成。
圖1還示出，基極層106位于隔離區(qū)104的上面、并且是包括GaAs的P型層，其可以利用例如碳的P型摻雜劑摻雜。例如，基極層106可以包括用濃度為約4×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs?；鶚O層106可以通過(guò)利用MOCVD工藝或MBE工藝或其它工藝在隔離層104上生長(zhǎng)GaAs層而形成。在本實(shí)施例中，基極層106還可以包括銦，其可以在基極層106中線性漸變。例如，基極層106可以包括濃度在約3.0原子％和約8.0原子％之間的銦。例如，銦的濃度可以線性漸變，從在位于隔離層108與發(fā)射極層110之間的邊界處的界面112上的濃度為0.0原子％的銦變化到在位于集電極層102與隔離層104的邊界處的界面114上的約8.0原子％的銦。在本實(shí)施例中，基極層106可以包括例如約3.0原子％的氮，其導(dǎo)致HBT100的導(dǎo)通電壓的減小。在一個(gè)實(shí)施例中，基極層106可以包括氮砷化銦鎵(“InGaAsN”)。
圖1還示出，隔離層108位于基極層106的上面。隔離層108是P型層，其包括利用例如碳的P型摻雜劑摻雜的GaAs。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離層108可以包括利用濃度為約7×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs。隔離層108可通過(guò)利用MOCVD工藝或MBE工藝或其它工藝在基極層106上生長(zhǎng)GaAs層來(lái)形成。作為實(shí)例，隔離層108的厚度可以為約50.0埃。
圖1還示出，發(fā)射極層110位于隔離層108的上面。發(fā)射極層110是包括砷化銦鎵(“InGaAs”)的N型層，其可以利用N型摻雜劑摻雜，例如濃度為約3×1017原子/cm3的硅。發(fā)射極層110可以通過(guò)利用MOCVD工藝或MBE工藝或其它工藝形成。注意，N型發(fā)射極層110、P型基極層106、以及N型集電極層102構(gòu)成示例HBT 100的NPN元件。
通過(guò)使用高摻雜P+隔離層，即位于集電極層102和基極層106之間的隔離層104，本發(fā)明有利地獲得了NPN GaAs HBT，即HBT 100，其相比于常規(guī)GaAs HBT具有提高的增益和線性度。另外，通過(guò)使用基極層，即包括濃度漸變的銦的基極層106，本發(fā)明還獲得了增加的DC電流增益。另外，通過(guò)使用高摻雜P+隔離層，即隔離層104，本發(fā)明有利地獲得了GaAs HBT，即HBT 100，其有效地利用基極層106中的氮減少導(dǎo)通電壓，而避免不希望的DC電流增益的減少，在常規(guī)GaAs HBT中所述DC電流增益的減少通常伴隨著氮的使用。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例HBT，其中包括示例導(dǎo)帶圖和價(jià)帶圖、以及正向放大和飽和HBT工作方式的示例耗盡區(qū)圖。在圖2中，HBT 200與圖1中的HBT 100相對(duì)應(yīng)。尤其是，圖2中的界面212和214、發(fā)射極層210、隔離層208、基極層206、隔離層204、以及集電極層202分別與圖1中的界面112和114、發(fā)射極層110、隔離層108、基極層106、隔離層104、以及集電極層102對(duì)應(yīng)。
如圖2所示，發(fā)射極層210用虛線218左邊的區(qū)域表示，基極區(qū)220用虛線218和222之間的區(qū)域表示，以及集電極層202用虛線222的右邊的區(qū)域表示?；鶚O區(qū)220包括隔離層208、基極層206、以及隔離層204。這樣，HBT 200包括發(fā)射極層210、基極區(qū)220、以及集電極層202。同時(shí)圖2還示出，導(dǎo)帶圖230表示了熱平衡的HBT 200的發(fā)射極層210、基極區(qū)220、以及集電極層202中相對(duì)于用虛線232表示的“費(fèi)米能級(jí)”的導(dǎo)帶能級(jí)。作為背景技術(shù)，費(fèi)米能級(jí)是在例如半導(dǎo)體材料的固體材料中被最松保持的電子的量度。
圖2還示出，凹口234位于基極區(qū)220到集電極層202的渡越區(qū)。凹口234是由于銦替補(bǔ)了脫離基極層206的碳從而降低了基極層206的摻雜水平而形成的。如上文所述，銦的濃度線性增加，即從界面212處的0.0濃度水平斜線上升到界面214處的約8.0原子％的銦的濃度水平。作為背景技術(shù)，銦用于增加DC電流增益，補(bǔ)償由于在基極層206中引入氮而引起的DC電流增益的下降。然而，銦還使碳不希望地被替補(bǔ)而脫離基極層206，從而顯著地降低了基極摻雜，并在基極-集電極渡越區(qū)，即在從基極區(qū)220到集電極層202的渡越區(qū)上產(chǎn)生凹口234。
圖2還示出，價(jià)帶圖236表示熱平衡的HBT 200的發(fā)射極層210、基極區(qū)220、以及集電極層202中的價(jià)帶相對(duì)于上述用虛線232表示的費(fèi)米能級(jí)的能級(jí)。圖2還示出，理想的價(jià)帶圖238在虛線220和222之間在價(jià)帶圖236的上方延伸。理想價(jià)帶圖238表示如果在HBT 200中銦不替補(bǔ)脫離基極206的碳，將在HBT 200中產(chǎn)生的價(jià)帶能級(jí)。
由于使用了高摻雜P+隔離層，即位于基極-集電極渡越區(qū)上的隔離層204，在基極-集電極渡越區(qū)上的價(jià)帶圖236的能級(jí)被增加到能級(jí)240，這使得凹口234的尺寸變小。相反，在利用位于基極和集電極之間的低摻雜P隔離層的常規(guī)GaAs HBT中，低摻雜P隔離層使得在基極-集電極渡越區(qū)上的價(jià)帶圖236的能級(jí)降低，從而不希望地增加了凹口234的尺寸，因而阻礙電流流動(dòng)并降低了HBT性能。因此，相比于利用位于基極-集電極渡越區(qū)上的低摻雜P隔離層的常規(guī)HBT，本發(fā)明通過(guò)減小凹口234的尺寸，有利地增加了HBT的性能。
另外如圖2所示，圖形250示出了耗盡區(qū)252和254，它們是當(dāng)HBT200以正向放大方式工作時(shí)形成的，在所述方式中，將HBT 200的基極-發(fā)射極結(jié)正向偏置，并將HBT 200的基極-集電極結(jié)反向偏置。耗盡區(qū)252位于發(fā)射極層210中，而耗盡區(qū)254位于集電極層202中。圖形250還示出了耗盡區(qū)256，它是當(dāng)將低摻雜P隔離層設(shè)置在基極層206和集電極層202之間時(shí)在基極區(qū)220中以正向放大方式形成的。當(dāng)例如耗盡區(qū)256的耗盡區(qū)延伸進(jìn)入基極區(qū)220，可能發(fā)生不希望的“歐力效應(yīng)(Early effect)”。作為背景技術(shù)，在低摻雜的基極中，基極的在集電極一側(cè)的耗盡區(qū)邊緣會(huì)響應(yīng)增加的集電極/發(fā)射極電壓而進(jìn)一步擴(kuò)展進(jìn)入基極。由于耗盡區(qū)擴(kuò)展進(jìn)入基極，基極的寬度減少，這使得當(dāng)集電極/發(fā)射極電壓在恒定基極電流下增加時(shí)DC電流的增益增加。歐力效應(yīng)是指當(dāng)集電極/發(fā)射極電壓在上述恒定基極電流下增加時(shí)電流增益的增加，這在例如HBT 200的線性元件中是不希望的。通過(guò)使用高摻雜P+隔離層，即位于基極-集電極渡越區(qū)上的隔離層204，本發(fā)明防止了耗盡區(qū)在基極區(qū)220中的擴(kuò)展。從而，相比于利用低摻雜P隔離層的常規(guī)GaAs HBT中的基極寬度，本發(fā)明獲得了基本恒定的基極寬度。這樣，本發(fā)明有利地獲得了更可預(yù)見(jiàn)的DC電流增益，從而相比于利用低摻雜P隔離層的常規(guī)GaAs HBT，使得線性度增加。
此外，例如耗盡區(qū)256的耗盡區(qū)在基極區(qū)220內(nèi)的移動(dòng)可能在正向放大工作方式中暴露出凹口234，所述凹口會(huì)通過(guò)阻礙電流流動(dòng)而降低DC電流增益。從而，本發(fā)明通過(guò)使用高摻雜P+隔離層，即隔離層204，以防止耗盡區(qū)擴(kuò)展進(jìn)入基極區(qū)220，增加了DC電流增益。
另外如圖2所示，圖形260示出了當(dāng)HBT 200以飽和方式工作時(shí)形成的耗盡區(qū)262和264，在所述方式中，將HBT 200的基極-發(fā)射極結(jié)和基極-集電極結(jié)均正向偏置。耗盡區(qū)262和264分別位于發(fā)射極層210和集電極層202中。圖形260還示出了耗盡區(qū)266和268，它們?cè)趯⒌蛽诫sP隔離層設(shè)置在基極層206和集電極層202之間時(shí)在基極區(qū)220中以飽和方式形成。在飽和方式中，在包括低摻雜P隔離層的常規(guī)GaAs HBT中，耗盡區(qū)268可能暴露位于基極-集電極渡越區(qū)的凹口，例如凹口234，其會(huì)通過(guò)阻礙電流流動(dòng)而降低DC電流增益。本發(fā)明通過(guò)使用高摻雜P+隔離層，即在基極-集電極渡越區(qū)的隔離層204，防止了耗盡區(qū)在飽和工作方式下擴(kuò)展進(jìn)入基極區(qū)220。因此，本發(fā)明防止了凹口234在飽和工作方式中阻礙電流流動(dòng)，從而增加了DC電流增益。
圖3示出了表示具有低摻雜P隔離層的常規(guī)示例HBT的示例IV曲線與表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例HBT的示例IV曲線的曲線比較。圖形300包括IV曲線302a到302f，其示出了具有圖2中的高摻雜P+隔離層204的HBT 200的IV特性。圖形300還包括IV曲線304a到304f，其示出了具有位于基極-集電極渡越區(qū)的低摻雜P隔離層的常規(guī)HBT的各個(gè)IV特性。圖形300還包括集電極電流軸306，其被相對(duì)于集電極-發(fā)射極電壓軸308繪出。
如圖3中圖形300所示，箭頭310和312分別表示IV曲線302a到302f和IV曲線304a到304f的飽和與正向放大工作區(qū)。圖形300還示出，電壓314表示從飽和工作區(qū)到正向放大工作區(qū)的近似渡越，并且其值可以為例如約0.8伏特。注意，IV曲線302a到302f和IV曲線304a到304f分別在恒定的基極電流Iba到Ibf下形成。因此，IV曲線302a和304a在恒定基極電流Iba下形成，IV曲線302b和304b在恒定基極電流Ibb下形成，等等。
在圖形300的飽和工作區(qū)中，IV曲線302a到302f每個(gè)都表現(xiàn)出在恒定基極電流下比對(duì)應(yīng)的IV曲線304a到304f具有更高的集電極電流。因此，相比于利用位于HBT的基極和集電極之間即基極-集電極渡越區(qū)的低摻雜P隔離層的常規(guī)HBT，本發(fā)明通過(guò)形成高摻雜P+隔離層，即在基極-集電極渡越區(qū)的隔離層204，獲得了在飽和工作區(qū)中具有增大的電流增益的HBT。
此外，在圖形300的正向放大工作區(qū)中，IV曲線302a到302f的斜率分別小于IV曲線304a到304f的斜率。結(jié)果，本發(fā)明與利用低摻雜P隔離層的常規(guī)HBT相比，獲得了在正向放大工作區(qū)中具有增大的線性度的HBT。
圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例方法的流程圖。在流程圖400中省略了對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的某些細(xì)節(jié)和特征。例如，如本領(lǐng)域中所公知的，一個(gè)步驟可能由一個(gè)或多個(gè)子步驟組成，或可能包括特定的設(shè)備或材料。
在步驟402，在GaAs襯底(在任一圖中都未示出)上形成集電極層102。例如，可以通過(guò)利用MOCVD工藝在GaAs襯底(在任一圖中均未示出)上生長(zhǎng)GaAs層、并利用例如硅的N型摻雜劑對(duì)GaAs層進(jìn)行適當(dāng)摻雜，而形成集電極層102。在步驟404，在集電極層102的上面形成隔離層104。例如，可以通過(guò)利用MOCVD工藝在集電極層102上生長(zhǎng)GaAs層、并利用例如碳的高濃度P型摻雜劑對(duì)GaAs層進(jìn)行摻雜，而形成隔離層104。作為實(shí)例，可以用濃度為約7×1019原子/cm3的碳對(duì)GaAs層摻雜。
在步驟406，在隔離層104的上面形成基極層106。例如，可以通過(guò)利用MOCVD工藝在隔離層104上生長(zhǎng)GaAs層、并利用例如碳的P型摻雜劑對(duì)GaAs層摻雜，而形成基極層106。在本實(shí)施例中，基極層106可以包括在約5.0原子％和約8.0原子％之間的銦?；鶚O層106還可以包括例如約3.0原子％的氮。在步驟408中，在基極層106的上面形成隔離層108。例如，可以通過(guò)利用MOCVD工藝在基極層106上生長(zhǎng)GaAs層、并利用例如碳的P型摻雜劑對(duì)GaAs層進(jìn)行摻雜，而形成隔離層108。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離層108可以是用濃度為約7×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs的高摻雜P層。
在步驟410中，在隔離層108的上面形成發(fā)射極層110，所述發(fā)射極層110可以包括磷化銦鎵(InGaP)。例如，可以通過(guò)生長(zhǎng)InGaP層并利用例如硅的N型摻雜劑摻雜所述InGaP層，而形成發(fā)射極層110。作為實(shí)例，可以用濃度為約3×1017原子/cm3的硅摻雜InGaP層。
如上所述，相比于包括低摻雜P隔離層的常規(guī)GaAs HBT，本發(fā)明通過(guò)利用高摻雜P+隔離層，即位于基極層106和集電極層102之間的隔離層104，獲得了具有增大的增益和線性度的GaAs HBT。從而，相比于利用低摻雜P隔離層的常規(guī)HBT，本發(fā)明有利地獲得了性能提高的GaAs HBT。另外，本發(fā)明有利地獲得了一種GaAs HBT，其有效地利用氮減少導(dǎo)通電壓，而避免不希望的DC電流增益的減小，所述DC電流增益的減小在常規(guī)GaAs HBT中通常伴隨著氮的使用。
通過(guò)上述詳細(xì)描述可以理解，本發(fā)明提供了一種增益、線性度以及性能提高的GaAs HBT。從上述對(duì)本發(fā)明的描述可以理解，在不脫離本發(fā)明的范圍下可以使用各種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的構(gòu)思。此外，雖然已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行變化。因此，認(rèn)為所述實(shí)施例的任何方面都是說(shuō)明性的而不是限制性的。同時(shí)可以理解，本發(fā)明不限于這里所描述的特定實(shí)施例，而是在不脫離本發(fā)明的范圍下可以對(duì)其進(jìn)行多種重新設(shè)置、修改、和替換。
從而，描述了性能提高的砷化鎵HBT及其制造方法。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.一種砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，所述晶體管包括集電極層；位于所述集電極層的上面的第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層，所述第一隔離層具有第一P型摻雜劑濃度；位于所述第一隔離層的上面的基極層，所述基極層具有第二P型摻雜劑濃度，其中所述基極層包括有助于降低導(dǎo)通電壓的氮，其中所述第一隔離層防止所述氮引起所述晶體管的DC電流增益的減少；位于所述基極層的上面的發(fā)射極層；其中所述第一P型摻雜劑濃度大于所述第二P型摻雜劑濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述第一隔離層包括摻雜碳的GaAs。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體管，其中所述碳的濃度為約7×1019原子/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述第一隔離層的厚度在約50.0埃和約100.0埃之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，還包括位于所述基極層和所述發(fā)射極層之間的第二隔離層，所述第二隔離層包括P型摻雜劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述基極層包括InGaAsN。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述基極層包括一定濃度的銦，所述銦的濃度在所述基極層中線性漸變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的晶體管，其中所述銦的濃度在約3.0原子％和約8.0原子％之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述發(fā)射極層包括InGaP。
10.一種制造砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的方法，所述方法包括以下步驟在集電極層上沉積第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層，所述第一隔離層具有第一P型摻雜劑濃度；
在所述第一隔離層上沉積基極層，所述基極層具有第二P型摻雜劑濃度，其中所述基極層包括有助于降低導(dǎo)通電壓的氮，其中所述第一隔離層防止所述氮引起所述砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的DC電流增益的減少；在所述第一隔離層上沉積發(fā)射極層；其中所述第一P型摻雜劑濃度大于所述第二P型摻雜劑濃度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述第一隔離層包括摻雜碳的GaAs。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述第一隔離層的厚度在約50.0埃和約100.0埃之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括在所述沉積所述基極層的步驟之后沉積第二隔離層的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基極層包括InGaAsN。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基極層包括一定濃度的銦，所述銦的濃度在所述基極層中線性漸變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述銦的濃度在約3.0原子％和約8.0原子％之間。
17.一種砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，所述晶體管包括集電極層；位于所述集電極層的上面的第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層，所述第一隔離層具有第一P型摻雜劑濃度；位于所述第一隔離層的上面的基極層，所述基極層具有第二P型摻雜劑濃度，其中所述基極層包括有助于降低導(dǎo)通電壓的氮，其中所述第一隔離層防止所述氮引起所述晶體管的DC電流增益的減少；位于所述基極層的上面的第二隔離層，所述第二隔離層被摻雜有P型摻雜劑；位于所述第一隔離層的上面的發(fā)射極層；其中所述第一P型摻雜劑濃度大于所述第二P型摻雜劑濃度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述第一隔離層包括利用濃度為約7×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述第一隔離層的厚度在約50.0埃和100.0埃之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述基極層包括InGaAsN。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述基極層包括一定濃度的銦，所述銦的濃度在所述基極層中線性漸變。
22.一種砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，所述晶體管包括集電極層；位于所述集電極層的上面的第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層，所述第一隔離層具有第一P型摻雜劑濃度；位于所述第一隔離層的上面的基極層，所述基極層具有第二P型摻雜劑濃度；位于所述基極層的上面的發(fā)射極層；其中所述第一P型摻雜劑濃度大于所述第二P型摻雜劑濃度；位于所述基極層和所述發(fā)射極層之間的第二隔離層，所述第二隔離層包括P型摻雜劑。
權(quán)利要求
1.一種砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，所述晶體管包括集電極層；位于所述集電極層的上面的第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層；位于所述第一隔離層的上面的基極層；以及位于所述基極層的上面的發(fā)射極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述第一隔離層包括摻雜碳的GaAs。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體管，其中所述碳的濃度為約7×1019原子/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述第一隔離層的厚度在約50.0埃和約100.0埃之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，還包括位于所述基極層和所述發(fā)射極層之間的第二隔離層，所述第二隔離層包括P型摻雜劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述基極層包括InGaAsN。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述基極層包括一定濃度的銦，所述銦的濃度在所述基極層中線性漸變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的晶體管，其中所述銦的濃度在約3.0原子％和約8.0原子％之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其中所述發(fā)射極層包括InGaP。
10.一種制造砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的方法，所述方法包括以下步驟在集電極層上沉積第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層；在所述第一隔離層上沉積基極層；以及在所述第一隔離層上沉積發(fā)射極層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述第一隔離層包括摻雜碳的GaAs。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述第一隔離層的厚度在約50.0埃和約100.0埃之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括在所述沉積所述基極層的步驟之后沉積第二隔離層的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基極層包括InGaAsN。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述基極層包括一定濃度的銦，所述銦的濃度在所述基極層中線性漸變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述銦的濃度在約3.0原子％和約8.0原子％之間。
17.一種砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，所述晶體管包括集電極層；位于所述集電極層的上面的第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層；位于所述第一隔離層的上面的基極層；位于所述基極層的上面的第二隔離層，所述第二隔離層被摻雜有P型摻雜劑；以及位于所述第一隔離層的上面的發(fā)射極層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述第一隔離層包括利用濃度為約7×1019原子/cm3的碳摻雜的GaAs。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述第一隔離層的厚度在約50.0埃和100.0埃之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述基極層包括InGaAsN。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的晶體管，其中所述基極層包括一定濃度的銦，所述銦的濃度在所述基極層中線性漸變。
全文摘要
根據(jù)示例實(shí)施例，砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管包括集電極層和位于集電極層的上面的第一隔離層，所述第一隔離層是高摻雜P+層。例如，第一隔離層可以包括摻雜碳的GaAs。該砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管還包括位于第一隔離層的上面的基極層。該基極層可以包括例如一定濃度的銦，所述銦的濃度在基極層中線性漸變。例如，該基極層可以包括InGaAsN。該砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管還包括位于基極層的上面的發(fā)射極層。所述發(fā)射極層可以包括例如InGaP。
文檔編號(hào)H01LGK1754264SQ200480005197
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者P·J·贊帕爾迪, K·舒, L·G·拉欣 申請(qǐng)人:斯蓋沃克斯瑟路申斯公司