一种HBT器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够改善器件自热效应的HBT器件。该结构是在传统HBT器件结构的基础上，对次集电区采用浓度渐变的方式进行掺杂。具体包括：发射区、基区、集电区的工艺不变，从而保证基本的电特性不变，而重掺杂的次集电区其掺杂浓度采用渐变增加的方式实现，以集电区掺杂浓度为基准，从上往下依次增加至最大掺杂浓度。相比于现有技术，本实用新型专利技术提供的HBT器件在大电流偏置状态下，集电结耗尽区更容易向次集电区延伸，从而使得电场峰值更低，进而有效减小热源的产生，从根本上解决所有HBT射频电路热效应严重的问题，具有重要的现实意义。

A HBT Device

【技术实现步骤摘要】
一种HBT器件
本技术涉及半导体
，特别是涉及一种HBT器件。
技术介绍
异质结双极型晶体管(HBT)指的是晶体管中的一个结或两个结由不同的半导体材料构成，其主要优点是发射效率高。通常情况下，会选用宽带隙半导体材料作为发射区，窄带隙材料作为基区，从而在发射区与基区之间形成异质结。异质结的能带不连续性是形成HBT高性能的主要原因。其工作原理、电路应用与同质双极型晶体管(BJT)基本相同，但HBT电流增益更大，频率特性更好，目前广泛应用于高频及无线通信设备，尤其适用于集成的射频功率放大器(RFPA)中。然而，由于RFPA本身即为大功率输出电路，HBT必须工作在大电流的驱动状态下，这就意味着将产生很多的直流功耗。以此同时，随着集成电路的发展，单位面积上集成的有源器件越来越多，功耗密度越来越大，再加上材料本身的散热性能较差导致射频电路工作时温度显著升高，热效应问题十分严重。热效应问题将导致器件的可靠性以及输出特性发生不同程度的变化，从而的导致功放的线性与效率恶化。因此，如何减少HBT器件中热量的生成是近年来本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种HBT器件，该HBT器件在工作时产生的热量较低。为解决上述技术问题，本技术提供一种HBT器件，包括：衬底；位于衬底表面的次集电区；其中，所述次集电区的掺杂浓度沿从所述次集电区背向所述衬底一侧指向所述次集电区朝向所述衬底一侧的厚度方向逐渐升高；位于所述次集电区背向所述衬底一侧表面的集电区；位于所述集电区背向所述衬底一侧表面的基区；位于所述基区背向所述衬底一侧表面的发射区。可选的，所述次集电区朝向所述集电区一侧的掺杂浓度与所述集电区的掺杂浓度相同。可选的，所述次集电区朝向所述衬底一侧的掺杂浓度达到所述次集电区的最大掺杂容量。可选的，所述次集电区为n型次集电区；所述集电区为n型集电区；所述基区为p型基区；所述发射区为n型发射区。可选的，所述次集电区朝向所述集电区一侧表面具有朝向所述集电区的第一台阶面，所述第一台阶面设置有集电极；所述基区朝向所述发射区一侧表面具有朝向所述发射区的第二台阶面，所述第二台阶面设置有基极；所述发射区背向所述衬底一侧表面设置有发射极。可选的，所述次集电区包括：位于所述衬底表面的第一次集电区；位于所述第一次集电区背向所述衬底一侧表面的第二次集电区；其中，所述第二次集电区的掺杂浓度小于所述第一次集电区的掺杂浓度；位于所述第二次集电区背向所述衬底一侧表面的第三次集电区；其中，所述第三次集电区的掺杂浓度小于所述第二次集电区的掺杂浓度；所述第三次集电区背向所述衬底一侧表面与所述集电区接触。可选的，所述第一次集电区的掺杂浓度为所述集电区的掺杂浓度的103至104倍，包括端点值。本技术所提供的一种HBT器件，包括衬底；位于衬底表面的次集电区；其中，所述次集电区的掺杂浓度沿从所述次集电区背向所述衬底一侧指向所述次集电区朝向所述衬底一侧的厚度方向逐渐提高；位于所述次集电区背向所述衬底一侧表面的集电区；位于所述集电区背向所述衬底一侧表面的基区；位于所述基区背向所述衬底一侧表面的发射区。HBT器件由于其优异的高频输出性能广泛应用于微波功率放大器设计中。当HBT作为有源器件应用在RFPA中时，需要将HBT偏置在大电流状态下。此时HBT器件中的耗尽区会从集电区逐渐向次集电区延伸，当电流足够大时，HBT器件耗尽区中的电场峰值将会从集电结处转移至集电区与次集电区之间的次集电结处。由此本技术提出在传统HBT结构的基础上，保证发射区、基区、集电区的工艺不变，对次集电区采用浓度渐变的方式进行掺杂。即次集电区掺杂浓度沿从次集电区背向衬底一侧指向次集电区朝向衬底一侧的厚度方向逐渐提高。与传统HBT结构相比，当工作电流逐渐增大时，上述HBT集电结的耗尽区更容易向次集电极区域延伸，从而使得HBT器件中电场分布更加平缓，电场峰值增加较小；即在相同电流情况下，相比于现有技术中的HBT器件，本技术提供的HBT器件中次集电结处电场的峰值较低，从而可以有效减少热源的产生，进而优化了器件的自热效应，使得该HBT器件在工作时产生的热量较低。附图说明为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例所提供的一种HBT器件的结构示意图；图2为非工作状态时HBT器件内电场分布图；图3为通过较小电流时HBT器件内电场分布图；图4为通过较大电流时HBT器件内电场分布图；图5为本技术实施例所提供的一种具体的HBT器件的结构示意图；图6为本技术实施例所提供的另一种具体的HBT器件的结构示意图。图中：1.衬底、2.次集电区、21.第一次集电区、22.第二次集电区、23.第三次集电区、3.集电区、4.基区、5.发射区、6.集电极、7.基极、8.发射极。具体实施方式本技术的核心是提供一种HBT器件，旨在从器件的角度根本改善HBT射频功放电路的热效应问题。HBT作为有源器件工作在射频放大电路中，对其各种热生成机制进行研究分析发现，热源的产生主要来自焦耳热的生成。焦耳热的大小取决于电流密度与电场的大小。满足热功率密度：P＝J×E；其中J为电流密度，E为HBT器件在工作时分布电场的大小，P为热功率密度。功放正常偏置条件下，HBT器件发射结正偏，集电结反偏，因而，电场峰值位于集电结处，加在晶体管上的电压主要存在于反偏集电结上。由此，集电结处的耗尽区为整个晶体管的主要热生成区域。本技术即旨在通过对次集电区的修改达到重新调整HBT晶体管主要热生成区域分布的方式达到降低晶体管热功耗从而降低射频功放电路热效应的目的。对于常用HBT(NPN)型器件，器件的电场分布取决于泊松方程理论：其中E为电场强度，x表示沿器件竖直方向的位置坐标，q表示载流子所带电荷，εs为半导体材料的介电常数，Jc为电流密度，Vsat为电子饱和速度，Ncollector为集电区带电载流子浓度及电离杂质浓度的代数和，q×Ncollector为集电区的空间电荷密度。由于HBT相较于BJT特别之处在于其BE结的异质结结构，因而其基区掺杂浓度可以在很高的情况下保持高的发射率，基区浓度约在19～20次方左右，相对基区集电区的掺杂浓度较小，因而大部分耗尽区位于集电极一侧。当作为功率放大器应用时，需将HBT偏置于大电流状态下，根据泊松方程，此时电场的分布不仅受掺杂浓度的影响，电流密度同时影响其分布，因而，随着电流密度的增加，集电结的峰值电场逐渐减小，而耗尽区逐渐向次集电极区域靠近。在现有技术中，由于次集电区的掺杂浓度相比于集电区会突然升高，使得次集电区掺杂浓度远大于集电区掺杂浓度，因此耗尽区基本不会延伸至次集电区，而是在集电区与次集电区之间的次集电结处逐渐增加，从而使得在次集电结处电场强度过大，进而使得在次集电结处产生的热源会释放过多的热量。现在的工艺技术中，HBT的集电区和次集电区通常采用分别在同样的条件下进行杂质的扩散或离子注入。相比于集电区的掺杂浓度，次集电区的掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HBT器件，其特征在于，包括：衬底；位于衬底表面的次集电区；其中，所述次集电区的掺杂浓度沿从所述次集电区背向所述衬底一侧指向所述次集电区朝向所述衬底一侧的厚度方向逐渐升高；位于所述次集电区背向所述衬底一侧表面的集电区；位于所述集电区背向所述衬底一侧表面的基区；位于所述基区背向所述衬底一侧表面的发射区。

【技术特征摘要】
1.一种HBT器件，其特征在于，包括：衬底；位于衬底表面的次集电区；其中，所述次集电区的掺杂浓度沿从所述次集电区背向所述衬底一侧指向所述次集电区朝向所述衬底一侧的厚度方向逐渐升高；位于所述次集电区背向所述衬底一侧表面的集电区；位于所述集电区背向所述衬底一侧表面的基区；位于所述基区背向所述衬底一侧表面的发射区。2.根据权利要求1所述的HBT器件，其特征在于，所述次集电区朝向所述集电区一侧的掺杂浓度与所述集电区的掺杂浓度相同。3.根据权利要求2所述的HBT器件，其特征在于，所述次集电区朝向所述衬底一侧的掺杂浓度达到所述次集电区的最大掺杂容量。4.根据权利要求1所述的HBT器件，其特征在于，所述次集电区为n型次集电区；所述集电区为n型集电区；所述基区为p型基区；所述发射区为n型发射区。5.根据权利要求1所述的HBT器件，其特征在于，所述次集电区朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：高怀，常颖，毕谈，蔡士琦，丁杰，
申请(专利权)人：苏州英诺迅科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32