异质结双极型晶体管制造技术

提供一种晶体管单元可进行均匀的动作的异质结双极型晶体管。上述晶体管的特征是：在把在发射极电极３４与集电极电极３３之间具备有发射极层７，基极层５和集电极层４的多个晶体管单元１５并联形成的异质结双极型晶体管中，在上述发射极层７与上述发射极电极３４之间具有由Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ａｓ（０．５≤ｘ≤１）构成的镇流电阻层９。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及异质结双极型晶体管，特别是涉及在发射极层与发射极电极之间有镇流电阻层的高功率异质结双极型晶体管。附图说明图10的斜视图示出了现有的高功率异质结双极型晶体管(以下简称之为异质结双极型晶体管)的外观。在图中，51是异质结双极型晶体管，在其上表面上配置有集电极端子52、基极端子53、2个发射极端子54和架空跨接(air-bridge)电极35，在其内部形成有下边要讲的多个晶体管单元。图11示出了已形成于异质结双极型晶体管的内部的晶体管单元的构造，是图10的A-A’断面的局部放大图。图中，1是半绝缘性的GaAs衬底，在该GaAs衬底1上边，以带台阶的台面形状依次叠层配置有缓冲层2、n+-GaAs子集电极层3、n-GaAs集电级层4和P+-GaAs基极层5，并形成有把其两侧埋起来的绝缘化区域21.接着，在n+-GaAs子集电极层3的上表面上形成集电极电极33、该集电极电极33被连到架空跨接电极35上。在P+-GaAs基极层5的上表面的中央部分上，以倒台面状地依次叠层配置有n-AlGaAs层6、n-Al0.26Ga0.74As发射极层7、n-AlxGa1-xAs镇流电阻层59、n+-GaAs间隔层11、n-InGaAs层12、和n+-In0.5Ga0.5As发射极接触层13。而且，在p+-GaAs基极层5的上表面的两端部分上形成基极电极31、基极电极31被连接到基极端子53上。以外，在发射极接触层13上边配置发射极电极34(发射极手指)、该发射极电极34被连到发射极端子54上。这里，从n+-GaAs子集电极层3到n+-In0.5Ga0.5As发射极接触层13的这些层构成了晶体管单元15。由于在异质结双极型晶体管51中，在发射极端子54与集电极端子52之间像上述那样地并联形成有多个晶体管单元15(在图中画出了10个)，故高输出功率是可能的。但是，使并联地形成的各晶体管单元15均匀地进行动作并不容易，而当产生了不均匀动作时，电流就会集中到一个晶体管单元15上去，使异质结双极型晶体管51形成热击穿或破坏性的故障。为了解决这一问题，在各个晶体管单元15的发射极层7与发射极电极34之间分别配置有镇流电阻层59使得流入各晶体管单元15的电流均匀化。然而，作为该镇流电阻层59的材料，上述异质结双极型晶体管51用的是AlxGa1-xAs，但也有使用低浓度地掺杂后的GaAs的(参看D.UEDA et.al，ELECTRONICS LETTERS，Vol.25，No.19，P.1268(1989))。但是，在使用这种低浓度地掺杂后的GaAs的情况下，为了得到实现晶体管单元的均匀动作所必须以镇流电阻值，必须以1×1016cm-3以下的载流子浓度形成2000埃以上的厚度的镇流电阻层。在这种情况下，由于载流子浓度低，故表面耗尽层将变宽。当从侧面使在发射极中流动的电流变得狭窄时，镇流电阻层就要变得非常之厚，所以在工艺处理中发射极断面形状的控制性将会恶化。由于载流子浓度低，故镇流电阻层的电阻值将受注入电子调制。在形成基极电极时要使基极最上面露出来(参看图11)，但当增厚镇流电阻层时，刻蚀量将增加，因而将增加不均匀性，故存在着不能使基极的最上面落出来，因而基极电阻不均匀等的问题。另一方面，把AlxGa1-xAs用于镇流电阻层的情况下也存在着下述问题。即作为把AlxGa1-xAs镇流层的Al组分x定为x＝0.2-0.35的例子，有载于J.K.Twynam et.al，Abstracts of Topical workshop onHeterostructure Micro electronics，p.64，Aug.1994中的例子，作为把x定为x＞0.4的例子有载于特许公开平7-7013号公报中的例子，但把Al组分x定成为x＝0.2-0.35的情况下，由于电子迁移率比较高，故与GaAs的情况下相同，必须使载流子浓度为约1016cm-3。但是，AlxGa1-xAs层的掺杂浓度与载流子浓度之间的关系，如图6所示，在掺杂浓度高于1017cm-3的情况下，载流子浓度大体上与掺杂浓度成比例，但当掺杂浓度变为约1016cm-3时，由于存在着残余杂质，故载流子浓度将急剧下降。为此，存在着非常难于把载流子浓度控制为约1016cm-3的问题。另外，在AlxGa1-xAs层的载流子浓度与在晶片面内的电阻率ρ的不均匀性之间的关系中，如图7所示，存在着当载流子浓度变得低于1016cm-3时，晶片面内的电阻率ρ的不均匀性将变得非常之大的问题。另一方面，在把Al组分x定为x＞0.4的情况下，由于电子迁移率变小。故在上述低浓度地进行掺杂的GaAs层的情况下的那些问题和在上述定为x＝0.2-0.3的情况下的关于载流子浓度的那些问题将会消除。但是，在这种情况下，首先存在着当在上述Al组分x的范围内形成AlxGa1-xAs镇流电阻层时具有难于控制其电阻率ρ的情况这样的问题。其次，就像载于上述特许公开平7-7013号公报中的构造以及上述异质结双极型晶体管51的构造那样，当与AlxGa1-xAs镇流电阻层相邻地配置GaAs层时，由于AlxGa1-xAs镇流电阻层与GaAs层之间的能带不连续非常之大，故将产生下述问题。即，图12示出的是n-AlxGa1-xAs镇流电阻层的电阻与温度的关系，这是一种对于温度T把该温度T下的电阻RE(T)与常温下的电阻RE(30℃)之比画了出来的图，如图所示，在镇流电阻层为GaAs及Al组分小的n-Al0.2Ga0.8As的情况下，其电阻对温度的依赖性小，但在Al组分大的n-Al0.8Ga0.2As的情况下，其电阻的温度依赖性大。而且伴随着温度的上升，其电阻将减小。此外，图13示出的是电压和电阻值对n-Al0.8Ga0.2As镇流电阻层的电流的曲线图，如图所示，镇流电阻层的电阻值表示出随着电流的增加而减少的负阻现象。这些现象都是将招致晶体管单元15的不均匀动作的因素。本专利技术就是为解决这些问题而创造出来的，目的是借助于使AlxGa1-xAs镇流电阻层的Al组分和载流子浓度进行优化以及设置与镇流电阻相邻的倾斜连接层的办法，提供一种使晶体管单元可以进行均匀的动作的异质结双极型晶体管。根据本专利技术的第一方面，一种异质结双极型晶体管，把在发射极电极与集电极电极之间具备发射极层，基极层和集电极层的多个晶体管单元并联地形成的异质结双极型晶体管中，在上述发射极层与上述发射极电极之间，具有由AlxGa1-xAs(0.5≤x≤1)构成的镇流电阻层。根据本专利技术的第二方面，一种异质结双极型晶体管，在上述第一方面的异质结双极型晶体管中，制作成使上述镇流电阻层的载流子浓度高于1×1017cm-3的异质结双极型晶体管。根据本专利技术的第三方面，一种异质结双极型晶体管，在上述第一或第二方面的异质结双极型晶体管中，形成由半导体构成的倾斜连接层，使之与上述镇流电阻层的至少一面相连，并使该倾斜连接层其带隙在其厚度方向上，具有从与在上述镇流电阻层一侧的该镇流电阻层的带隙相等的值慢慢地变化到与在和上述镇流电阻层相反一侧的、在该相反一侧与该倾斜连接层相连的层的带隙相等的值的异质结双极型晶体管。本专利技术第一方面的异质结双极型晶体管，如图1所示，是在把在发射极电极34与集电极电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异质结双极型晶体管，在把在发射极电极与集电极电极之间具备有发射极层，基极层和集电极层的多个晶体管并联形成的异质结双极型晶体管中，其特征是：在上述各晶体管单元的发射极层与上述发射极电极之间具有由Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ａｓ（０．５ ≤ｘ≤１）构成的镇流电阻层。

【技术特征摘要】
JP 1995-12-8 320356/951.一种异质结双极型晶体管，在把在发射极电极与集电极电极之间具备有发射极层，基极层和集电极层的多个晶体管并联形成的异质结双极型晶体管中，其特征是在上述各晶体管单元的发射极层与上述发射极电极之间具有由AlxGa1-xAs(0.5≤x≤1)构成的镇流电阻层。2.如权利要求1所述的异质结双极型晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：采女丰，门岩薰，早藤纪生，紫村辉之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]