性能提高的砷化镓异质结双极晶体管及其制造方法技术

根据示例实施例，砷化镓异质结双极晶体管包括集电极层和位于集电极层的上面的第一隔离层，所述第一隔离层是高掺杂Ｐ＋层。例如，第一隔离层可以包括掺杂碳的ＧａＡｓ。该砷化镓异质结双极晶体管还包括位于第一隔离层的上面的基极层。该基极层可以包括例如一定浓度的铟，所述铟的浓度在基极层中线性渐变。例如，该基极层可以包括ＩｎＧａＡｓＮ。该砷化镓异质结双极晶体管还包括位于基极层的上面的发射极层。所述发射极层可以包括例如ＩｎＧａＰ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及半导休器件的制造领域。本专利技术尤其涉及双极晶体管的制造领域。
技术介绍
基于砷化镓(“GaAs”)的器件能够提供多种应用的功率和放大要求，所述应用例如手机功率放大器，并且所述器件具有提高的线性度和功率效率。GaAs异质结双极晶体管(“HBT”)尤其受到关注，其表现出高功率密度性能，使得其适于在用于CDMA、TDMA和GSM无线通信中的手机中用作低成本的高功率放大器。然而，手机功率放大器被要求在约-30.0℃到85.0℃之间的大温度范围内工作。另外，手机功率放大器通常是由电池供电的，而电池的输出电压可能改变。因此，要求手机功率放大器在可能在约2.65伏和约5.0伏之间的范围内的供电电压下高效地工作。从而，提供必须在上述温度和电压范围内在例如手机功率放大器的器件中高效工作的GaAs HBT对于半导体制造商是挑战性的。作为
技术介绍
，当温度降低，基极发射极导通电压或阀值电压和GaAsHBT的带隙增加。在包括GaAs HBT的手机功率放大器中，可以利用GaAs HBT的导通电压确定基准电流，所述基准电流可以用于设置手机功率放大器中的电流。结果，随着温度降低，流过手机功率放大器的电流减少，从而不希望地降低了手机功率放大器的性能。在试图通过减小GaAs HBT的导通电压或阀值电压以使GaAs HBT在更宽的温度范围和供电电压范围下更有效地工作的努力中，一些半导体制造商在GaAs HBT的基极中添加少量的氮。由于在基极中添加氮，GaAsHBT的带隙减小，从而降低了GaAs HBT的导通电压。例如，通过在GaAsHBT的基极中添加约3.0原子％的氮，GaAs HBT的带隙可能减小约100.0毫伏。但是，这些氮也同时不希望地减少了GaAs HBT的DC电流增益。为了抵消氮引起的DC电流增益的减小，一些半导体制造商试图添加铟以适当改变基极的带结构以提高DC电流增益。但是，当基极如对于HBT优选地是掺杂碳时，在基极中添加的铟会导致将碳替补出基极。因此，铟的添加不希望地减少了掺杂碳的GaAs HBT的DC电流增益和线性度。从而，铟的添加不希望地降低了掺杂碳的GaAs HBT的性能。因此，在本领域中需要一种增益、线性度以及性能提高的GaAs HBT。
技术实现思路
本专利技术涉及性能提高的砷化镓HBT及其制造方法。本专利技术解决了本领域中对于增益、线性度和性能提高的GaAs HBT的需求。根据一个示例实施例，砷化镓异质结双极晶体管包括集电极层和位于集电极层的上面的第一隔离层，其中第一隔离层是高掺杂P+层。例如，第一隔离层可以包括用浓度为约7×1019原子/cm3的碳掺杂的GaAs。第一隔离层的厚度可以在例如约50.0埃和约100.0埃之间。根据该示例实施例，该砷化镓异质结双极晶体管还包括位于第一隔离层的上面的基极层。该基极层可以包括例如一定浓度的铟，所述铟的浓度在基极层中线性渐变。所述铟的浓度可以在例如约3.0原子％和约8.0原子％之间。基极层可以包括例如InGaAsN。该砷化镓异质结双极晶体管还包括位于基极层的上面的发射极层。发射极层可以包括例如InGaP。该砷化镓异质结双极晶体管还可以包括位于基极层和发射极层之间的第二隔离层，所述第二隔离层包括P型掺杂剂。在另一个实施例中，本专利技术为一种用于获得上述砷化镓异质结双极晶体管的方法。在阅览了下面的详细描述和附图之后，本专利技术的其它特征和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加显而易见。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例制造的示例HBT的截面图；图2是根据本专利技术的一个实施例的示例HBT，其包括示例的导带图和价带图以及示例的耗尽区图；图3是比较了表示常规示例HBT的示例IV曲线与表示根据本专利技术的一个实施例的示例HBT的示例IV曲线的图形；图4为示出用于实施根据本专利技术的实施例的步骤的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及性能提高的砷化镓HBT及其制造方法。下面的描述包括关于实施本专利技术的具体信息。本领域的技术人员可以理解，可以用与本申请中专门讨论的方法不同的方法来实现本专利技术。另外，没有讨论本专利技术的某些具体细节，这是为了不使本专利技术变得不清楚。本申请的附图和对其的详细说明仅涉及本专利技术的示例实施例。为了简便起见，在本申请中不对本专利技术的其它实施例作详细描述，也不通过所述附图具体示出。图1是根据本专利技术的一个实施例的示例HBT的截面图。图1中省去了某些细节和特征，这对于本领域的普通技术人员来说显而易见的。虽然HBT 100示出了示例的NPN GaAs HBT，本专利技术还可以应用于包括砷化铝镓、磷化铟镓、磷化铟、氮砷化铟镓、或其它材料的NPN或PNP HBT。如图1所示，HBT 100包括集电极层102、隔离层104、基极层106、隔离层108、以及发射极层110。可以将集电极层102设置在例如砷化镓衬底的衬底(图1中未示出)上。在本实施例中，集电极层102是包括GaAs的低掺杂N型层，可以用例如硅的N型掺杂剂对其掺杂。注意，在其它实施例中，可以使用例如硫、硒、或碲的其它N型掺杂剂来代替硅。实际上，在本申请中提及的使用硅作为N型掺杂剂是为了提供简单、具体的N型掺杂剂的实例。但是，在全部情况下，可以使用例如硫、硒、或碲的其它可能的N型掺杂剂来代替硅。在一个实施例中，集电极层102可能包括掺杂硅的GaAs层，其掺杂浓度为约1×1016原子/cm3。作为实例，集电极层102的厚度可以在约5000.0埃和1.3微米之间。集电极层102可以通过利用金属有机化学气相沉积(“MOCVB”)工艺或“分子束外延”(“MBE”)工艺或其它工艺在GaAs衬底(图1中未示出)上生长GaAs层而形成。图1还示出，隔离层104位于集电极层102的上面。隔离层104是包括GaAs的高掺杂P+层，其可以利用例如碳的P型掺杂剂进行掺杂。例如，隔离层104可以包括用浓度为约5×1019到7×1019原子/cm3的碳掺杂的GaAs。作为实例，隔离层104的厚度可以在约50.0埃和约100.0埃之间。隔离层104可以通过利用MOCVD工艺或MBE工艺或其它工艺在集电极层102上生长GaAs层而形成。图1还示出，基极层106位于隔离区104的上面、并且是包括GaAs的P型层，其可以利用例如碳的P型掺杂剂掺杂。例如，基极层106可以包括用浓度为约4×1019原子/cm3的碳掺杂的GaAs。基极层106可以通过利用MOCVD工艺或MBE工艺或其它工艺在隔离层104上生长GaAs层而形成。在本实施例中，基极层106还可以包括铟，其可以在基极层106中线性渐变。例如，基极层106可以包括浓度在约3.0原子％和约8.0原子％之间的铟。例如，铟的浓度可以线性渐变，从在位于隔离层108与发射极层110之间的边界处的界面112上的浓度为0.0原子％的铟变化到在位于集电极层102与隔离层104的边界处的界面114上的约8.0原子％的铟。在本实施例中，基极层106可以包括例如约3.0原子％的氮，其导致HBT100的导通电压的减小。在一个实施例中，基极层106可以包括氮砷化铟镓(“InGaAsN”)。图1还示出，隔离层108位于基极层106的上面。隔离层108是P型层，其包括利用例如碳的P型掺杂剂掺杂的GaAs。在一个实施例中，隔离层108可以包括利用浓度为约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷化镓异质结双极晶体管，所述晶体管包括：集电极层；位于所述集电极层的上面的第一隔离层，所述第一隔离层是高掺杂Ｐ＋层；位于所述第一隔离层的上面的基极层；以及位于所述基极层的上面的发射极层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ赞帕尔迪，K舒，LG拉欣，
申请(专利权)人：斯盖沃克斯瑟路申斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]