一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管及其制备方法，方法包括：选取GaAs衬底层；在GaAs衬底层上制备AlGaAs成核层；在AlGaAs成核层上制备n+GaAs集电极欧姆接触层；在n+GaAs集电极欧姆接触层上制备n+InGaP刻蚀阻止层；在n+InGaP刻蚀阻止层上制备n+GaAs集电极过渡层；在n+GaAs集电极过渡层上制备n

【技术实现步骤摘要】
一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术属于微电子
，涉及一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]21世纪以来，随着全球信息化的高速发展，数字业务、射频通信和微波技术飞速发展并被广泛的应用于社会的各种方面。其中异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor，以下简称为HBT)由于有着很高的放大倍数β和高掺杂的基区带来的高截止频率f
T
，主要应用于高频率段的功率放大器，比如X波段(8～12GHz)和S波段(2～4GHz)，另外还应用于微波通信中的频率合成器件、A/D转换及D/A转换等方面。在微波通信及雷达方面HBT有着广泛的应用。
[0003]相比于早期的AlGaAs/GaAs HBT器件，InGaP/GaAs材料的HBT具有击穿电压大、电流增益大和高频特性更好等诸多优点，同时在材料性能上，由于Al的活泼性更高，AlGaAs/GaAs异质结容易形成深能级复合中心(DX中心)，造成β降低，低频噪声提高。在工艺上InGaP和GaAs之间的选择刻蚀比高，刻蚀的各向异性好，因此器件制作难度小。InGaP/GaAs材料的种种优势使其已成为目前最适合也是最流行的III
‑
V族化合物HBT。
[0004]对于HBT而言，想要提升器件的速度和高频性能，就要提升器件载流子的注入效率从而提升电流增益，使其有较高的放大倍数β值。同时要提高器件的高频性能，还要减小掺杂带来的电阻值增大对截止频率f
T
的影响。
[0005]但是，目前很多HBT异质结结构存在导带能带差和价带能带差低，电流增益较小，温度稳定度不好的问题，导致整个集成器件性能降低。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术实施例提供了一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0008]选取衬底层；
[0009]在所述衬底层上制备成核层；
[0010]在所述成核层上制备集电极欧姆接触层；
[0011]在所述集电极欧姆接触层上制备刻蚀阻止层；
[0012]在所述刻蚀阻止层上制备集电极过渡层；
[0013]在所述集电极过渡层上制备第一集电区层；
[0014]在所述第一集电区层上制备第二集电区层；
[0015]在所述第二集电区层上制备p+GaAs基区层；
[0016]在所述p+GaAs基区层上制备n
‑
InGaP发射区层，所述p+GaAs基区层和所述n
‑
InGaP发射区层之间形成所述n
‑
InGaP发射区层的Ga/In面与所述p+GaAs基区层的Ga面接触的InGaP/GaAs异质结；
[0017]在所述n
‑
InGaP发射区层上制备第一帽层；
[0018]在所述第一帽层上制备第二帽层。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，
[0020]在所述p+GaAs基区层上制备n
‑
InGaP发射区层，包括：
[0021]对所述p+GaAs基区层表面进行由第一温度升温至第二温度、再由所述第二温度降温至所述第一温度的阶段式升降温预处理，且在所述第一温度和所述第二温度时均进行保温处理；
[0022]在经过阶段式升降温预处理后的所述p+GaAs基区层上通过阶梯升温方式外延生长所述n
‑
InGaP发射区层。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述第一温度为480
‑
500℃、所述第二温度为530
‑
550℃，在所述第一温度和所述第二温度时的保温时间均为100s。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，
[0025]在经过阶段式升降温预处理后的所述p+GaAs基区层上外延生长所述n
‑
InGaP发射区层，包括：
[0026]采用上吸气反应腔体结构的MOCVD设备，在经过阶段式升降温预处理后的所述p+GaAs基区层上通过阶梯升温方式外延生长所述n
‑
InGaP发射区层，源为PH3/TMGa/TMIn/Si2H6，驱气方式为脉冲载气驱动方式，所述阶梯升温方式为首先从第三温度升温至第四温度，再从所述第四温度升温至第五温度，且在所述第三温度、所述第四温度和所述第五温度时均进行保温处理。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，所述第三温度为550
±
5℃、所述第四温度为570
±
5℃，所述第五温度为590
±
5℃，且在所述第三温度、所述第四温度和所述第五温度的保温时间均为100s。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，所述衬底层的材料为GaAs，所述成核层的材料为AlGaAs，所述集电极欧姆接触层的材料为n+GaAs，所述刻蚀阻止层的材料为n+InGaP，所述集电极过渡层的材料为n+GaAs，所述第一集电区层和所述第二集电区层的材料均为n
‑
GaAs，所述第一帽层的材料为n+GaAs，所述第二帽层的材料为n+InGaAs，所述第二帽层的In组分为x＝0～0.55渐变，趋势为从下至上逐渐增大。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，所述集电极欧姆接触层的掺杂浓度为5
×
10
18
cm
‑3，所述刻蚀阻止层的掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3，所述集电极过渡层的掺杂浓度为5
×
10
18
cm
‑3，所述第一集电区层的掺杂浓度为4
×
10
16
cm
‑3，所述第二集电区层的掺杂浓度为1.5
×
10
16
cm
‑3，所述p+GaAs基区层的掺杂浓度为4
×
10
19
cm
‑3，所述n
‑
InGaP发射区层的掺杂浓度为3
×
10
17
cm
‑3，所述第一帽层的掺杂浓度为3
×
10
18
cm
‑3，所述第二帽层的掺杂浓度为1.5
×
10
19
cm
‑3。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，所述集电极欧姆接触层、所述刻蚀阻止层、所述集电极过渡层、所述第一集电区层、所述第二集电区层、所述n
‑
InGaP发射区层以及所述第一帽层的掺杂元素均为Si，所述p+GaAs基区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面极性偏转的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取衬底层(1)；在所述衬底层(1)上制备成核层(2)；在所述成核层(2)上制备集电极欧姆接触层(3)；在所述集电极欧姆接触层(3)上制备刻蚀阻止层(4)；在所述刻蚀阻止层(4)上制备集电极过渡层(5)；在所述集电极过渡层(5)上制备第一集电区层(6)；在所述第一集电区层(6)上制备第二集电区层(7)；在所述第二集电区层(7)上制备p+GaAs基区层(8)；在所述p+GaAs基区层(8)上制备n
‑
InGaP发射区层(9)，所述p+GaAs基区层(8)和所述n
‑
InGaP发射区层(9)之间形成所述n
‑
InGaP发射区层(9)的Ga/In面与所述p+GaAs基区层(8)的Ga面接触的InGaP/GaAs异质结；在所述n
‑
InGaP发射区层(9)上制备第一帽层(10)；在所述第一帽层(10)上制备第二帽层(11)。2.根据权利要求1所述的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，其特征在于，在所述p+GaAs基区层(8)上制备n
‑
InGaP发射区层(9)，包括：对所述p+GaAs基区层(8)表面进行由第一温度升温至第二温度、再由所述第二温度降温至所述第一温度的阶段式升降温预处理，且在所述第一温度和所述第二温度时均进行保温处理；在经过阶段式升降温预处理后的所述p+GaAs基区层(8)上通过阶梯升温方式外延生长所述n
‑
InGaP发射区层(9)。3.根据权利要求2所述的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一温度为480
‑
500℃、所述第二温度为530
‑
550℃，在所述第一温度和所述第二温度时的保温时间均为100s。4.根据权利要求2所述的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，其特征在于，在经过阶段式升降温预处理后的所述p+GaAs基区层(8)上外延生长所述n
‑
InGaP发射区层(9)，包括：采用上吸气反应腔体结构的MOCVD设备，在经过阶段式升降温预处理后的所述p+GaAs基区层(8)上通过阶梯升温方式外延生长所述n
‑
InGaP发射区层(9)，源为PH3/TMGa/TMIn/Si2H6，驱气方式为脉冲载气驱动方式，所述阶梯升温方式为首先从第三温度升温至第四温度，再从所述第四温度升温至第五温度，且在所述第三温度、所述第四温度和所述第五温度时均进行保温处理。5.根据权利要求2所述的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，其特征在于，所述第三温度为550
±
5℃、所述第四温度为570
±
5℃，所述第五温度为590
±
5℃，且在所述第三温度、所述第四温度和所述第五温度的保温时间均为100s。6.根据权利要求1所述的InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的制备方法，其特征在于，所述衬底层(1)的材料为GaAs，所述成核层(2)的材料为AlGaAs，所述集电极欧姆接触层(3)的材料为n+GaAs，所述刻蚀阻止层(4)的材料为n+InGaP，所述集电极过渡层(5)的材料为n+
GaAs，所述第一集电区层(6)和所述第二集电区层(7)的材料均为n
‑
GaAs，所述第一帽层(10)的材料为n+...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚平，杨宇博，夏天文，吴旗召，
申请(专利权)人：西安唐晶量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：