外延结构和晶体管制造技术

本申请提供了一种外延结构和晶体管，涉及半导体领域。外延结构包含复合基极层和发射极层，复合基极层包含第一基极层和设置在所述第一基极层上的第二基极层；所述第一基极层的材料包含In

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外延结构和晶体管相关申请的交叉引用本申请要求于2019年9月30日提交中国专利局的申请号为2019109379020、名称为“外延结构和低开启电压晶体管”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及半导体领域，具体涉及一种外延结构和晶体管。
技术介绍
现有的磷化铟镓异质结双极晶体管器件(InGaPHeterojunctionBipolarTransistor，InGaPHBT)由于其具有较高的器件可靠性，因此不错的运用前景。但是InGaPHBT器件开启电压较大，导致器件的功耗较大。较大的功耗限制了器件在低功耗产品上的应用，如在便携式手机等设备上的应用。并且，在高频应用领域中，比较重视降低射频器件的附加功率效率(PowerAddedEfficiency，PAE)，亦即附加功率的效率质量的指标，该值越大就越能够抑制功率放大器的功率耗损。所以，需要设计一种晶体管，应用于射频领域，能够适用于低开启电压，减少功耗，不会带来其它缺陷。
技术实现思路
一方面，本申请实施例提供一种外延结构，包含：复合基极层1，包含第一基极层11和设置在所述第一基极层11上的第二基极层12；所述第一基极层11的材料包含InxGa1-xAs1-yNy，其中0<x≤0.2，0≤y≤0.035；所述第二基极层12的材料包含InmGa1-mAs，其中0.03≤m≤0.2；设置在所述第二基极层12上的发射极层2，所述发射极层2材料为磷化铟镓。r>在一种可能的实现方式中，在y取值为0<y≤0.035的情况下，x＝3y。其中第一基极层11为InxGa1-xAs1-yNy，使得复合基极层1具有低能隙的特点，应用该外延结构的晶体管，能够减少晶体管的开启电压，减少功耗。作为可选的方案，0.001≤y≤0.02。在一种可能的实现方式中，y取值为0，即第一基极层11和第二基极层12均为砷化铟镓材料构成，0.07≤m≤0.12，0.07≤x≤0.12。需要说明的是，x、m取值可以不同，当然为了工艺简单x、m取值也可以相同。作为可选的方案，x<m。在一种可能的实现方式中，所述复合基极层1的厚度范围为12～50nm。所述复合基极层1的厚度设置与第一基极层11和第二基极层12的材料有关，同时还跟其铟元素浓度有关；作为可选的方案，所述第一基极层11的厚度范围为0.1nm～30nm；所述第二基极层12的厚度范围为0nm～30nm。可以设置第一基极层11的厚度大于等于第二基极层12的厚度，也可以第一基极层11的厚度小于第二基极层12的厚度。在一种可能的实现方式中，第一基极层11和第二基极层12的材料铟元素组分可以为固定，也可以不为固定，具体为，第一基极层11铟元素组分固定，在靠近所述发射极层2的方向上，所述第一基极层11中In含量不变，所述第二基极层12中铟元素含量逐渐增大。将靠近第一基极层11处的第二基极层12的砷化铟镓记为InzGa1-zAs，靠近发射极层2处第二基极层12的砷化铟镓记为InwGa1-wAs；其中，0.9z≤x≤1.1z，z<w且x<w。在一种可能的实现方式中，所述发射极层2可以由单层磷化铟镓构成，也可以由若干层磷化铟镓构成。在一种可能的实现方式中，所述发射极层2由单层磷化铟镓，标记为GaβIn1-βP，即所述发射极层2为单层GaβIn1-βP材料构成，其中0.48≤β≤0.52。进一步的，所述发射极层2的厚度范围为30nm～50nm。在一种可能的实现方式中，所述发射极层2由若干层磷化铟镓构成。具体为，所述发射极层2包含：第一发射极层21；设置所述第一发射极层21上的第二发射极层22；设置所述第二发射极层22上的第三发射极层23；所述第一发射极层(21)、第二发射极层(22)、第三发射极层(23)的镓元素含量取值范围均为0.27～0.8。进一步优选，所述第一发射极层21、第二发射极层22、第三发射极层23的镓元素含量取值范围均为0.3～0.7。定义从第一发射极层21至第三发射极层23为第一方向；其中，沿着第一方向，所述第一发射极层21中的镓元素含量逐渐减少，所述第二发射极层22中镓元素含量固定，所述第三发射极层23中的镓元素含量逐渐增加。在一种可能的实现方式中，将靠近复合基极层1处的第一发射极层21的磷化铟镓记为GaγIn1-γP；靠近第二发射极层22处的第一发射极层21的磷化铟镓记为GaδIn1-δP；所述第二发射极层22的磷化铟镓记为GaεIn1-εP；靠近第二发射极层22处第三发射极层23的磷化铟镓记为GaηIn1-ηP；远离第二发射极层22最远处的第三发射极层23的磷化铟镓记为GaθIn1-θP；其中，γ>δ，θ>η；γ取值范围为0.6～0.8，δ取值范围为0.27～0.33，ε取值范围为0.27～0.33，η取值范围为0.27～0.33，θ取值范围为0.46～0.56。在一种可能的实现方式中，其中，γ>θ>δ＝ε＝η，例如，γ＝0.7，δ＝0.3，ε＝0.3，η＝0.3，θ＝0.51。当发射极层为依次层叠的第一发射极层21、第二发射极层22、第三发射极层23构成，可选的，所述发射极层2的厚度范围为21nm～40nm。进一步的，所述第一发射极层的厚度范围为1nm～5nm，所述第二发射极层的厚度范围为15nm～25nm，所述第三发射极层的厚度范围为5nm～10nm。在一种可能的实现方式中，第一基极层11的铟元素摩尔百分比小于第二基极层12的铟元素摩尔百分比。需要说明的是，若第一基极层11的铟元素含量固定，第二基极层12的铟元素含量固定，则第一基极层11的铟元素摩尔百分比小于第二基极层12的铟元素摩尔百分比。若第一基极层11的铟元素含量固定，第二基极层12的铟元素含量是变化的，第一基极层11的铟元素小于第二基极层12的铟元素平均含量。另一方面，本申请实施例还提供一种晶体管，包含上述外延结构。本申请实施例提供的外延结构和低开启电压晶体管的有益效果。1.设计出复合基极层，复合基极层包含依次层叠的第一基极层和第二基极层，第一基极层的材料包含InxGa1-xAs1-yNy或InxGa1-xAs，第二基极层的材料包含InmGa1-zAs，InxGa1-xAs1-yNy材料具有低能隙的特点，能够减少晶体管的开启电压，减少功耗。2.上述InxGa1-xAs1-yNy材料具有电子的载子迁移率偏低的问题，直接运用会导致阻值过高，限制晶体管的频率特性。对此，设计出：在靠近发射极层的方向上，第一基极层中I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延结构，其特征在于，包含：/n复合基极层(1)，包含第一基极层(11)和设置在所述第一基极层(11)上的第二基极层(12)；/n所述第一基极层(11)的材料包含In

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190930 CN 2019109379020一种外延结构，其特征在于，包含：
复合基极层(1)，包含第一基极层(11)和设置在所述第一基极层(11)上的第二基极层(12)；
所述第一基极层(11)的材料包含In
xGa
1-xAs
1-yN
y，其中0<x≤0.2，0≤y≤0.035；

所述第二基极层(12)的材料包含In
mGa
1-mAs，其中0.03≤m≤0.2；

设置在所述第二基极层(12)上的发射极层(2)，所述发射极层(2)材料为磷化铟镓；
在y取值为0<y≤0.035的情况下，x＝3y。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
0.001≤y≤0.02。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
y取值为0，0.07≤m≤0.12，0.07≤x≤0.12。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
所述复合基极层(1)的厚度范围为12～50nm。


根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于，
所述第一基极层(11)的厚度范围为0.1nm～30nm；所述第二基极层(12)的厚度范围为0.1nm～30nm。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
在靠近所述发射极层(2)的方向上，所述第一基极层(11)中In含量不变，所述第二基极层(12)中铟元素含量逐渐增大。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
靠近第一基极层(11)处的第二基极层(12)的砷化铟镓记为In
zGa
1-zAs，靠近发射极层(2)处第二基极层(12)的砷化铟镓记为In
wGa
1-wAs；

其中，0.9z≤x≤1.1z，z<w且x<w。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
所述发射极层(2)为单层Ga
βIn
1-βP材料构成，其中0.48≤β≤0.52。



根据权利要求8所述的外延结构，其特征在于，
所述发射极层(2)的厚度范围为30nm～50nm。


根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，
所述发射极层(2)包含：
依次层叠的第一发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜志泓，蔡文必，魏鸿基，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35