半导体器件制造技术

本发明专利技术提供一种适用于高频放大器的半导体器件，具有：由ｎ型ＧａＡｓ层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的ｎ型ＧａＡｓ层构成的第１集电极层、由形成在上述第１集电极层上的ｐ型ＧａＡｓ层构成的第２集电极层、由形成在上述第２集电极层上的ｎ型ＩｎＧａＰ层构成的第３集电极层、由形成在上述第３集电极层上，杂质浓度比上述第３集电极层高的ｎ型ＩｎＧａＰ层构成的第４集电极层、由形成在上述第４集电极层上的ｎ型ＧａＡｓ层构成的第５集电极层、由形成在上述第５集电极层上的ｐ型ＧａＡｓ层构成的基极层以及由形成在上述基极层上的ｎ型ＩｎＧａＰ层构成的发射极层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件，尤其涉及适用于高频放大器的半导体器件。
技术介绍
采用InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的大功率放大器组合件，广泛应用在移动电话等方面。在此，利用InGap层作为发射极材料，与AlGaAs层相比，能提高器件的可靠性。并且，功率放大器的效率是提高连续通话时间的重要特性。提高功率放大器的效率的有效方法，有降低偏致电压Vce offset。降低偏压Vce offset的方法，可以采用和发射极一样，集电极也用宽带隙材料的双异质结双极型晶体管。但是，在集电极层采用厚的InGaP层的情况下，由于InGaP层中的电子迁移率比GaAs层中的低，所以，若把集电极层全部置换成InGaP层，则高频特性显著下降。所以，若仅仅考虑降低偏压Vce offset，则如图13所示，仅在与GaAs基极层2相连接的集电极层的一部分上，形成薄的InGaP层3，其余的集电极层用GaAs层3形成。这种结构是有效的方法。但是，在此情况下，若InGaP层3有序化，则在InGaP集电极层3和GaAs集电极层4的界面上形成“十”的界面电荷。这时的能带图示于图14内。受该界面电荷的影响，放大器的失真特性变坏。这一点待以后说明。图15表示仅在发射极层上采用宽带隙材料的单异质结双极型晶体管(SHBT)、以及在图13所示的发射极和集电极上采用宽带隙材料的双异质结双极型晶体管(DHBT)中的各输出特性，即集电极电流IC随发射极、集电极之间的电压VCE的变化。其中，曲线L1表示基极电流IB为0.2mA时的SHBT特性；曲线L2表示基极电流IB为0.2mA时的DHBT特性；曲线L3表示集电极电流IB为0.1mA时的SHBT特性；曲线L4表示基极电流IB为0.1mA时的DHBT特性。从图15中可以看出，与SHBT相比，DHBT的偏压Vce offset较低。所以采用DHBT的放大器有希望提高效率。但是，由于以下原因，使放大器的失真特性变坏，因此，不能期望提高效率。图16表示基极、集电极之间的电容Cbc随集电极、基极之间的电压VCB的变化。其中，曲线L11表示在DHBT中在基极、集电极之间加正向偏压时的电容量；曲线L12表示在SHBT中基极、集电极之间加正向偏压时的电容量。从图16中可以看出与SHBT相比，DHBT在基极、集电极之间加正向偏压时的电容量的增大较多。并且，在图17中，曲线L21表示SHBT中增益随集电极、基极之间的电压VCB的变化；曲线L22表示DHBT中增益随集电极、基极之间电压VCB的变化。可以看出，由于基极、集电极之间加正向偏压时的电容量增大，所以，DHBT，与SHBT相比，基极、集电极之间加正向偏压时的增益降低得较多。其结果，放大器的失真特性变坏。若集电极层采用无序化的InGaP层，则这种界面电荷的产生受到抑制。由p型GaAs基极层2和n型InGaP集电极层3的结部分的传导带的能带不连续，所以从基极层2注入到集电极层3内的电子受到阻挡。这时的能带(band)图示于图18。如该图18所示，在点P11处，由于p型GaAs基极层2和n型InGaP集电极层3的结部分中的导带的能带不连续，所以存在阻挡层，电子的流动受阻。以下表示对过去的高频放大器用半导体器件公开的文献。专利文献1特开2001-345328号公报专利文献2特开2001-176881号公报专利文献3特开2002-134524号公报专利文献4美国专利第5,952,672号公报专利文献5美国专利第6,465,816号公报如上所述，在过去的半导体器件中，存在的问题是若要降低偏压Vce offset，提高效率，则由于在集电极层中有序化的InGaP层和GaAs层之间产生的界面电荷的影响，造成失真特性变坏。
技术实现思路
本专利技术的一种方式的半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的P型GaAs层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上的n型InGaP层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上，杂质浓度比上述第3集电极层高的n型InGaP层构成的第4集电极层、由形成在上述第4集电极层上的n型GaAs层构成的第5集电极层、由形成在上述第5集电极层上的P型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。本专利技术的一种方式的半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、 由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的P型InGaP层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上，杂质浓度比上述第2集电极层高的n型InGaP层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上的n型GaAs层构成的第4集电极层、由形成在上述第4集电极层上的P型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。本专利技术的一种方式的半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的n型AlxGa(1-x)As(X；0→y)缓变层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上的n型AlyGa(1-y)As层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上的n型AlzGa(1-z)As(Z；y→0)缓变层构成的第4集电极层、由形成在上述第4集电极层上的P型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。本专利技术的一种方式的半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的n型AlyGa(1-y)AS层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上的n型AlxGa(1-x)As(Xiy→0)缓变层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上的p型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。本专利技术的一种方式的半导体器件，其特征在于具有集电极层、形成在上述集电极层上的基极层、以及形成在上述基极层上的发射极层，上述发射极层中采用的材料，与上述基极层中采用的材料相比较，带隙宽度较大，上述集电极层具有利用与上述基极层中使用的材料相比带隙宽度较大的材料而形成的第1n型半导体层、形成与上述第1n型半导体层相接触的状态的P型半导体层、以及形成与上述P型半导体层相接触的状态，利用与上述第1n型半导体层相比带隙宽度较小的材料而形成的第2n型半导体层。附图说明图1是表示利用本专利技术第1实施例的半导体器件结构的纵断面图。图2是表示利用本专利技术第1实施例的半导体器件的能带图。图3是表示利用本专利技术第2实施例的半导体器件结构的纵断面图。图4是表示利用本专利技术第2实施例的半导体器件的能带图。图5是表示利用本专利技术第3实施例的半导体器件结构的纵断面图。图6是在该第3实施例中通常工作时的集电极电流流过的情况下的能带图。图7是在该第3实施例中比通常工作时高的集电极电流流过的情况下的能带图。图8是在本专利技术第4实施例中的半导体器件的结构的纵断面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于具有：由ｎ型ＧａＡｓ层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的ｎ型ＧａＡｓ层构成的第１集电极层、由形成在上述第１集电极层上的Ｐ型ＧａＡｓ层构成的第２集电极层、由形成在上述第２集电极层上的ｎ型ＩｎＧａＰ层构成的第３集电极层、由形成在上述第３集电极层上，杂质浓度比上述第３集电极层高的ｎ型ＩｎＧａＰ层构成的第４集电极层、由形成在上述第４集电极层上的ｎ型ＧａＡｓ层构成的第５集电极层、由形成在上述第５集电极层上的Ｐ型ＧａＡｓ层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的ｎ型ＩｎＧａＰ层构成的发射极层。

【技术特征摘要】
JP 2003-5-28 151380/20031.一种半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的P型GaAs层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上的n型InGaP层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上，杂质浓度比上述第3集电极层高的n型InGaP层构成的第4集电极层、由形成在上述第4集电极层上的n型GaAs层构成的第5集电极层、由形成在上述第5集电极层上的P型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。2.一种半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的n型InGaP层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上，杂质浓度比上述第2集电极层高的n型InGaP层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上的n型GaAs层构成的第4集电极层、由形成在上述第4集电极层上的P型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。3.一种半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第1集电极层上的n型AlxGa(1-x)As(X；0→Y)缓变层构成的第2集电极层、由形成在上述第2集电极层上的n型AlyGa(1-y)As层构成的第3集电极层、由形成在上述第3集电极层上的n型AlzGa(1-z)As(Z；Y→0)缓变层构成的第4集电极层、由形成在上述第4集电极层上的P型GaAs层构成的基极层、以及由形成在上述基极层上的n型InGaP层构成的发射极层。4.一种半导体器件，其特征在于具有由n型GaAs层构成的集电极接触层、由形成在上述集电极接触层上的n型GaAs层构成的第1集电极层、由形成在上述第2集电极层上的n型AlyGa(1-y)As层构成的第2集电极层、由形成在上述第1集电极层上的n型AlxGa(1-x)As(X；Y→0)缓变层构成的第3集电极层、由形成在上...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉山亨，野津哲郎，森宏平，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]