异质结双极晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种异质结双极晶体管及其制造方法，在第二导电类型的GaAs基区层上形成了第一导电类型的第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层，各层所述InGaP发射区层均含有In

【技术实现步骤摘要】
异质结双极晶体管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件制造
，特别涉及一种异质结双极晶体管及其制造方法。

技术介绍

[0002]异质结双极型晶体管(Heterojunction bipolar transistor，HBT)是在双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)的基础上，将发射区改用宽带隙的半导体材料，即将BJT的同质的发射结替代为异质结，进而形成的晶体管结构，并具有高速、低功耗性能等优点。
[0003]例如现有的一种HBT的具体结构如图1所示，包括自下而上依次层叠的GaAs衬底层100、n GaAs子集电区层101、n GaAs集电区层102、P GaAs基区层103、n InGaP发射区层104、n GaAs接触层105以及InGaAs接触层106。基极108嵌入在n InGaP发射区层104中，集电极107形成在n GaAs子集电区层101上，发射极109形成在InGaAs接触层106上。n InGaP发射区层104一方面与P GaAs基区层103形成异质结，另一方作为基极108形成时的钝化层。
[0004]请参考图2，n InGaP发射区层104通常采用In
0.5
Ga
0.5
P半导体材料来实现，即n InGaP发射区层104中的In组分占比随着厚度的变化不变。
[0005]上述的npn型HBT，一方面，请参考图3，因为n InGaP发射区层104与P GaAs基区层103的两种材料之间存在固有的带隙差，所以会使得InGaP/GaAs异质结处存在一个势垒尖峰，导致HBT工作时开启电压Vbe变高；另一方面，基极108的形成通常需要采用退火工艺，但是由于其n InGaP发射区层104采用In
0.5
Ga
0.5
P半导体材料(Bulk InGaP)形成，且该InGaP发射区层的n型杂质(例如Si)是低掺杂的(Si的掺杂浓度约为2e17/cm3)，所以很容易造成基极108与n InGaP发射区层104的接触退火工艺不彻底，使得基极108未能透过n InGaP发射区层104来与P GaAs基区层103接触，导致基极108和PGaAs基区层103之间无法形成很好的欧姆接触，造成基区串联电阻增大，进一步使HBT工作时开启电压Vbe升高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种异质结双极晶体管(HBT)及其制造方法，能够降低InGaP/GaAs异质结的势垒尖峰，使HBT工作时开启电压Vbe降低。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种异质结双极型晶体管，其包括自下而上依次层叠的：
[0008]GaAs衬底层；
[0009]第一导电类型的GaAs集电区层；
[0010]第二导电类型的GaAs基区层；
[0011]第一导电类型的第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层，各层所述InGaP发射区层均含有为In
y
Ga1‑
y
P，且从第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层的y逐层降低，m≥3且为整数；
[0012]以及，第一导电类型的InGaAs接触层。
[0013]可选地，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层中的每层InGaP发射区层均有0.4≤y≤0.7，第m层InGaP发射区层有0<y<0.4；或者，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层中的每层InGaP发射区层均有0.45≤y≤0.7，第m层InGaP发射区层有0<y<0.45。
[0014]可选地，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层，每层InGaP发射区层的y分别恒定；第m层InGaP发射区层的y随着堆叠厚度的增加而逐渐降低。
[0015]可选地，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
2层InGaP发射区层的堆叠厚度总和为1nm～200nm，第m
‑
1层InGaP发射区层的膜厚为1nm～100nm，第m层InGaP发射区层的膜厚不高于50nm。
[0016]可选地，所述第m层InGaP发射区层中的第一导电类型的杂质的掺杂浓度为5e17/cm3～5e19/cm3；和/或，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层的至少一层InGaP发射区层中的第一导电类型的杂质的掺杂浓度为5e15/cm3～5e18/cm3。
[0017]可选地，从第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层的至少一层InGaP发射区层中的V族元素的含量与III族元素的含量总和之间的比值为0.5～100。
[0018]可选地，所述的异质结双极型晶体管还包括：位于所述GaAs衬底层和所述GaAs集电区层之间的第一导电类型的GaAs子集电区层；和/或，位于所述InGaAs接触层和所述第m层InGaP发射区层之间的第一导电类型的GaAs接触层。
[0019]可选地，所述的异质结双极型晶体管还包括：
[0020]发射极，形成在所述InGaAs接触层上且底部与所述InGaAs接触层电性接触；
[0021]集电极，形成在所述GaAs子集电区层上且底部与所述GaAs子集电区层电性接触，顶部被所述GaAs子集电区层上方的膜层暴露在外；
[0022]基极，自下而上依次贯穿第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层，且所述基极的底部与所述GaAs基区层电性接触。
[0023]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种如权利要求1
‑
7中任一项所述的异质结双极型晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
[0024]提供GaAs衬底层；
[0025]在所述GaAs衬底层上形成第一导电类型的GaAs集电区层；
[0026]在所述GaAs集电区层上形成第二导电类型的GaAs基区层；
[0027]在所述GaAs基区层上依次层叠第一导电类型的第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层，各层所述InGaP发射区层均含有In
y
Ga1‑
y
P，且从第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层的y逐层降低，m≥3且为整数；
[0028]在第m层InGaP发射区层上形成第一导电类型的InGaAs接触层。
[0029]可选地，第1层InGaP发射区层至第m
‑
2层InGaP发射区层的生长温度逐层降低，从第m
‑
2层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层的生长温度逐层降低或者至少相邻两层InGaP发射区层的生长温度相同。
[0030]可选地，从第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层中的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结双极型晶体管，其特征在于，包括自下而上依次层叠的：GaAs衬底层；第一导电类型的GaAs集电区层；第二导电类型的GaAs基区层；第一导电类型的第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层，各层所述InGaP发射区层均含有In
y
Ga1‑
y
P，且从第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层的y逐层降低，m≥3且为整数；以及，第一导电类型的InGaAs接触层。2.如权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层中的每层InGaP发射区层均有0.4≤y≤0.7，第m层InGaP发射区层有0<y<0.4；或者，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层中的每层InGaP发射区层均有0.45≤y≤0.7，第m层InGaP发射区层有0<y<0.45。3.如权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层，每层InGaP发射区层的y分别恒定；第m层InGaP发射区层的y随着堆叠厚度的增加而逐渐降低。4.如权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
2层InGaP发射区层的堆叠厚度总和为1nm～200nm，第m
‑
1层InGaP发射区层的膜厚为1nm～100nm，第m层InGaP发射区层的膜厚不高于50nm。5.如权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述第m层InGaP发射区层中的第一导电类型的杂质的掺杂浓度为5e17/cm3～5e19/cm3；和/或，从第1层InGaP发射区层至第m
‑
1层InGaP发射区层的至少一层InGaP发射区层中的第一导电类型的杂质的掺杂浓度为5e15/cm3～5e18/cm3。6.如权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，从第1层InGaP发射区层至第m层InGaP发射区层的至少一层InGaP发射区层中的V族元素的含量与III族元素的含量总和之间的比值为0.5～100。7.如权利要求1
‑
6中任一项所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，还包括：位于所述GaAs衬底层和所述GaAs集电区层之间的第一导电类型的GaAs子集电区层；和/或，位于所述InGaAs接触层和所述第m层InGaP发射区层之间的第一导电类型的GaAs接触层。8.如权利要求7所述的异质结双...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰柱，王冲，
申请(专利权)人：中芯越州集成电路制造绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：