【技术实现步骤摘要】
一种磷化铟基双异质结双极晶体管结构及制备方法
本专利技术涉及一种磷化铟基双异质结双极晶体管结构及制备方法。通过气态源分子束外延(GSMBE)进行材料生长,通过化合物半导体工艺过程实现异质结双极晶体管器件的制备,属于材料制备
技术介绍
早在1951年,Shockley就首先提出了宽发射结原理。1957年,Kroemer进一步系统阐述了HBT的原理,指出宽禁带发射区能提高注入效率,抑制基区载流子的反向注入,大大提高电流增益,同时可以通过高掺杂的基区和稍低掺杂的发射区来减小结电容和基区电阻,从而提高晶体管的频率特性。但由于材料生长技术的限制,直到二十世纪七十年代初,Dumke等人才第一次利用液相外延(LPE)技术成功制作出AlGaAs/GaAsHBT。进入70年代后,随着MOCVD、MBE等薄膜材料生长技术的诞生和发展,HBT的优良性能才得以充分实现。基于InP材料体系的HBT器件被公认为是工作频率最高的晶体管,因此成为国际上的研究前沿。与SiGe和GaAs材料体系相比,在具有较高fT的同时,InP体系的HBT仍具有较大击穿电压,其双异质结器件(DHBT)更是表现出诱人的特性。另外,以InP为衬底的材料较Si、GaAs衬底有着独特的优点:首先,InP与Si和GaAs相比,具有更高的电子饱和速度,基于InP衬底的晶体管是目前频率最高的;其次,它还与目前常用的光通信用光电器件衬底兼容,易于实现光电集成。图1为SchoolofICT总结的半导体材料体系的HBT应用。综合研究发现,各材料体系都有各自的优势应用频段,InP体系HBT器件在高频应用方面的优势明显, ...
【技术保护点】
一种磷化铟基双异质结双极晶体管结构,其特征在于所述结构依次由半绝缘的InP衬底、外延缓冲层、腐蚀截止层、亚集电极层、集电极层、渐变基极层、发射极层和盖层组成; 其中, ①半绝缘的InP衬底为掺Fe的InP基底; ②外延缓冲层为非掺杂的InP层,厚度为50‑60nm; ③腐蚀截止层为非掺杂的In0.53Ga0.47As层,厚度为10‑15nm; ④亚集电极层由三层组成,依次是厚度为280‑300nm的掺Si的InP层、厚度为40‑50nm的掺Si的In0.53Ga0.47As层和厚度为40‑50nm的掺Si的InP层; ⑤集电极层由四层组成,依次是厚度为180‑200nm的掺Si的InP层、厚度为15‑25nm的掺Si的In0.88Ga0.12As0.27P0.73层、厚度为15‑25nm的掺Si的In0.73Ga0.27As0.58P0.42层以及厚度为40‑50nm的掺Si的In0.53Ga0.47As层; ⑥渐变基极层(或称为基区层或基极层)为掺杂C的In1‑xGaxAs层,Ga的组分集电极至发射极由0.47至0.55渐变,厚度为45‑65nm; ⑦发射极层由两层组成,依次是厚度为 ...
【技术特征摘要】
1.一种磷化铟基双异质结双极晶体管结构,其特征在于所述结构依次由半绝缘的InP衬底、外延缓冲层、腐蚀截止层、亚集电极层、集电极层、渐变基极层、发射极层和盖层组成;其中,①半绝缘的InP衬底为掺Fe的InP基底;②外延缓冲层为非掺杂的InP层,厚度为50-60nm;③腐蚀截止层为非掺杂的In0.53Ga0.47As层,厚度为10-15nm;④亚集电极层由三层组成,依次是厚度为280-300nm的掺Si的InP层、厚度为40-50nm的掺Si的In0.53Ga0.47As层和厚度为40-50nm的掺Si的InP层;⑤集电极层由四层组成,依次是厚度为180-200nm的掺Si的InP层、厚度为15-25nm的掺Si的In0.88Ga0.12As0.27P0.73层、厚度为15-25nm的掺Si的In0.73Ga0.27As0.58P0.42层以及厚度为40-50nm的掺Si的In0.53Ga0.47As层;⑥渐变基极层,或称为基区层或称为基极层为掺杂C的In1-xGaxAs层,Ga的组分从集电极至发射极由0.47至0.55渐变,厚度为45-65nm;⑦发射极层由两层组成,依次是厚度为30-40nm的掺Si的InP层,和厚度为120-130nm的掺Si的InP层;⑧盖层为掺Si的In0.53Ga0.47As层,厚度为55-65nm,掺杂浓度为1-2E19/cm3。2.按权利要求1所述的结构,其特征在于:①亚集电极层三层组成的Si的掺杂浓度依次为1E19-2E19/cm3、1E19-2E19/cm3和1E19-2E19/cm3;②集电极层中的四层组成的Si的掺杂浓度依次为1E16-3E16/cm3、1E17-3E17/cm3、1E17-3E17/cm3和1E16-3E16/cm3;③渐变基极层的掺C浓度为2E19-4E19/cm3;④发射极层两层掺Si的InP层掺杂浓度依次为1E17-3E17/cm3和1E19-2E19/cm3。3.按权利要求1所述的结构,其特征在于:①亚集电极层中的三层组成依次为300nm厚的掺Si的InP层,Si的掺杂量为1.2E19/cm3;50nm厚的掺SiIn0.53Ga0.47As层,Si的掺杂量为1.2E19/cm3;50nm厚的掺SiInP层,Si的掺杂量为1.2E19/cm3;②集电极层中的四层组成依次为200nm厚的掺SiInP层,Si的掺杂量为1E17/cm3;20nm厚的掺Si的In0.88Ga0.12As0.27P0.73层;20nm厚的掺Si的In0.73Ga0.27As0.58P0.42层,Si的掺杂量为1E17/cm3;以及50nm厚的掺Si的In0.53Ga0.47As层,Si的掺杂量为1E16/cm3;③渐变基极层为65nm厚的掺杂C的In1-xGaxAs渐变层,掺C的浓度为4E19/cm3;④发射极层中两层分别为40nm厚的掺SiInP层,Si的掺杂量为2E17/cm3和130nm厚的掺Si的InP层,Si的掺杂量为1.2E19/cm3。4.按权利要求1或3所述的结构,其特征在于集电极层...
【专利技术属性】
技术研发人员:艾立鹍,徐安怀,齐鸣,周书星,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海;31
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