具有异质结构的变容二极管制造技术

本公开的实施方式描述了一种诸如变容二极管的集成电路(IC)器件的设备、方法和系统。IC器件包括组合集电极和异质结构。包括较宽带隙材料的层作为集电极/基极界面处的集电极的一部分。宽带隙材料的存在可以增加击穿电压并且允许在集电极的较窄带隙部分中增加超突变掺杂分布。这可以允许增加的调谐范围和改进的互调(IMD)性能，而不降低与单质结器件相关联的击穿性能。还可以描述和/或请求保护其他实施方式。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施方式一般涉及集成电路和变容二极管领域，并且更具体地，涉及用于变容二极管的组合集电极(compositecollector)结构。
技术介绍
变容二极管通常包括在n型区域具有超突变掺杂分布的pn结，使得结电容可以随偏置变化。典型地，变容二极管使用双极型晶体管中的基极-集电极结，其中pn结是诸如硅(Si)或砷化镓(GaAs)的材料的单质结。可以通过增加掺杂水平来增加变容二极管的调谐范围和互调失真(IMD)性能两者。虽然增加的调谐范围和改进的IMD性能是期望的，但增加传统pn单质结变容二极管中的掺杂水平不利地影响击穿性能并且可能降低器件的击穿电压。
技术实现思路
实施方式公开了一种半导体器件，包括：集电极，集电极包括：第一材料的第一层，以及第二材料的第二层，第二层形成在第一层上；以及基极，基极包括形成在第二层上的第三层；其中，第二材料的带隙比第一材料的带隙大，并且其中，第二层具有至少300埃的厚度。实施方式还公开了一种形成半导体器件的方法，包括：形成砷化镓(GaAs)的第一层；在第一层上形成第二材料的第二层；以及在第二层上形成GaAs的第三层，其中，第二材料是磷化铟镓(InGaP)或砷化铝镓(AlGaAs)中之一，并且其中，第一层的厚度至少是第二层厚度的四倍。实施方式还公开了一种系统，包括：收发器，用于发射和接收射频(RF)信号；以及变容二极管，其被并入收发器内部或者与收发器耦接，变容二极管包括：集电极和基极，集电极包括：第一材料的第一层以及第二材料的第二层，第二层形成在第一层上；基极包括形成在第二层上的第三层，其中，第二材料的带隙比第一材料的带隙大。附图说明通过以下结合附图的详细描述，将容易理解实施方式。为了便于这些描述，相同的附图标记表示相同的结构元件。在附图中作为示例而非限制示出了实施方式。图1示意性地说明了根据一些实施方式的包括pn异质结的变容二极管。图2是说明了与图3一致的变容二极管的IMD性能的图表。图3是用于制造根据各种实施方式的变容二极管的方法的流程图。图4示意性地说明了根据各种实施方式的包括IC器件的示例系统。图5示意性地说明了根据一些实施方式的包括pn异质结的变容二极管。具体实施方式本公开的实施方式提供具有异质结的变容二极管、制造方法和系统。在以下的详细描述中，参考了形成描述的一部分的附图，其中，相同的标记始终表示相同的部分，并且在附图中作为示例示出了可实践本公开的主题的实施方式。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施方式，并且可以作出结构上的或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应从限制意义上来理解，实施方式的范围由所附权利要求及其等同方案来限定。为了本公开的目的，短语“A和/或B”表示(A)，(B)，或(A和B)。为了本公开的目的，短语“A，B，和/或C”表示(A)，(B)，(C)，(A和B)，(A和C)，(B和C)，或(A，B和C)。本描述会使用短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”，分别可以指相同或不同实施方式中的一个或更多个。此外，本专利技术的实施方式所使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。术语“与…耦接”，与其派生词一起，可以在本文中使用。“耦接”可以表示以下中的一个或更多个。“耦接”可以表示两个或更多个元件直接的物理接触或电接触。然而，“耦接”还可以表示两个或更多个元件彼此间接地接触，但仍彼此配合或交互，并且可以表示一个或更多个其他元件被耦接或连接在被描述为彼此耦接的元件之间。在各种实施方式中，短语“第二层上形成的第一层”可以表示第一层形成在第二层之上，并且第一层的至少一部分可以与第二层的至少一部分直接接触(例如，直接的物理接触和/或电接触)或间接接触(例如，在第一层和第二层之间具有一个或更多个其他层)。传统的变容二极管可以包括呈现出某些挑战的p-n单质结。为了改进IMD性能和/或调谐范围，必须增加器件的掺杂水平。然而，增加基于p-n单质结的器件中的掺杂水平，可能导致降低的击穿性能。因此，具有增加的掺杂水平的器件可以具有降低的工作范围，因为随着工作电压接近击穿电压，在升高的电压处性能可能下降。因此，基于p-n单质结的器件的IMD性能和调谐范围会被限制，因为产生期望的IMD性能和调谐范围所需的增加的掺杂水平可能导致器件的击穿性能的无法接受的降低。下文中详细讨论的各种实施方式允许在不牺牲击穿性能的情况下增加掺杂水平。特别地，使用组合集电极结构和异质结可以提供改进的调谐范围和IMD性能以及改进的击穿性能。图1示意性地示出了根据各种实施方式的包括pn异质结的IC器件300。IC器件300可以是例如变容二极管。IC器件300可以包括子集电极306，异质结构形成在子集电极306上。IC器件300可以包括具有至少两层的组合集电极。组合集电极可以包括集电极第一层308和集电极第二层310。集电极第一层308可以由相对窄的带隙材料形成。在一些实例中，集电极第一层308可以由砷化镓(GaAs)形成。集电极第一层308可以包括超突变掺杂分布。通常，掺杂是指将杂质加入到材料用于形成各种层以修改它们的电性质。这能够产生过多的电子(n型掺杂)或电子空穴(p型掺杂)。字母“n”和“p”用于指示适度掺杂的材料，而“n+”和“p+”用于指示重掺杂的材料。在一些实施方式中，基极层可以是p型或p+型，而集电极层可以是n型。超突变掺杂分布是一种掺杂水平经由层的厚度变化的掺杂分布，使得在一个界面的掺杂水平显著高于其他界面。集电极第一层308可以包括超突变掺杂分布，使得掺杂浓度在集电极第一层308/子集电极306界面附近最小，而在集电极第一层308/集电极第二层310界面附近最大。超突变掺杂分布的存在可以允许电容随偏置变化。增加超突变掺杂水平可以增加器件的调谐范围和互调(IMD)性能的一个或两者。在传统器件中，增加超突变掺杂水平还可以降低击穿电压，但包含集电极第二层310可以允许在维持或改进击穿性能的同时增加掺杂水平。集电极第二层310可以由较宽带隙材料形成，特别地，形成集电极第二层310所使用的材料可以具有比形成集电极第一层308所使用的材料更宽的带隙。在一些实施方式中，集电极第二层310可以由磷化铟镓(InGaP)或砷化铝镓(AlGaAs)形成。在一些实施方式中，集电极第二层310可以包括多个层。例如，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：集电极，所述集电极包括：第一材料的第一层；以及第二材料的第二层，所述第二层形成在所述第一层上；以及基极，所述基极包括形成在所述第二层上的第三层，其中，所述第二材料的带隙比所述第一材料的带隙大，并且其中，所述第二层具有至少300埃的厚度。

【技术特征摘要】
2014.05.16 US 14/280,4041.一种半导体器件，包括：
集电极，所述集电极包括：
第一材料的第一层；以及
第二材料的第二层，所述第二层形成在所述第一层上；以及
基极，所述基极包括形成在所述第二层上的第三层，
其中，所述第二材料的带隙比所述第一材料的带隙大，并且
其中，所述第二层具有至少300埃的厚度。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二材料是砷化
铝镓(AlGaAs)。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二材料是磷化
铟镓(InGaP)。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二层的厚度近
似等于0偏置时的所述集电极中的耗尽区域的厚度。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二层的厚度小
于0偏置时的所述集电极中的耗尽区域的厚度。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二层的厚度在
大约300埃到1500埃之间。
7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第二层的厚度在
大约300埃到1000埃之间。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一材料是砷化
镓(GaAs)。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述第三层也是砷化
镓(GaAs)。
10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一层和第二层
彼此晶格匹配。
11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一层被掺杂使
得在朝向所述第一层和第二层之间的界面的方向上掺杂水平增加。
12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一层的厚度至

\t少是所述第二层厚度的四倍。
13.一种形成半导体器件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶更明，
申请(专利权)人：特里奎恩特半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US