[发明专利]变形异质接面双极性晶体管

说明书

本发明涉及一种变形异质接面双极性晶体管(metamorphicheterojunction bipolar transistor，MHBT)，特别是有关于一种具有适用于低成本生产于大尺寸砷化镓晶圆的材料结构的变形异质接面双极性晶体管。

近来，无论是在军事工或商业应用领域中的数字电脑、通讯系统、以及尖端电子系统中，高性能的晶体管系列的放大器因其能在高频处理电子信号，遂俨然成为新一代高科技工业的巨星。这些放大器无论在低成本、高增益、低杂讯、与高频性能上均具有优于传统的IMPATT与TWTS等微波元件的特性。

异质接面双极性晶体管(heterojunction bipolar transistor，HBT)于两种不同组成与能隙的半导体之间具有一异质接面。其使用宽能隙的射极以及窄能隙的基极，造成在异质接面处的能带补偿，有助于N-p-n晶体管内的电子发射至基极，并且同时阻碍电洞发生进入射极。并且由于聚集在位障的电子以顺向加速的方式入射至基极，减少了基极的横越时间(transittime)，遂提供了在高频操作的优势。

因此，ALGaAs(或InGaP)/GaAs材料系列的砷化镓异质接面双极性晶体管极适用于移动电话中的功率放大器的应用，因其具有高频、高线性、小晶粒尺寸、以及只需要一供应电源等优点。然而，砷化镓系列异质接面双极性晶体管的高导通电压于实际应用中却将目前所使用的移动电话限制于3.0至3.6伏特范围的操作电压。

目前移动通讯的主要趋势是将系统设计成支援单一细胞锂电池，其供给电压范围在1.2至1.5伏特之间(已从常用的3.6伏特下降)。此乃归因于电池组的尺寸与重量的减轻，其中该电池组是占去无线手机大约60％的总重量。相对地，磷化铟系列的异质执着面双极性晶体管则极适用于1.5伏特的操作电压，因为其具有较低的导通电压，并且提供较砷化镓系列异质接面双极性晶体管更高的增益与效率。其主要原因在于高铟含量的材料具有较高的载子迁移率、更快的非平衡传输速率、以及较低的表面复合速率。

InAlAs(或渐变AlInGaAs)/InGaAs异质接面材料系列的磷化铟异质接面双极性晶体管已被成功地制造于磷化铟基板上。烦请参阅图1，其是为展示先前技术中的磷化铟系列异质接面双极性晶体管的一材料结构的实例的横截面图。如该图中所示，该磊晶成长的材料结构是包括有：一半绝缘的InP基板10；一高掺杂的n-型InGaAs层12，以形成作为该磷化铟系列异质接面双极性晶体管的集极的欧姆接触；一低掺杂的n-型InGaAs或Inp或InAlAs层13，以形成该磷化铟系列异质接面双极性晶体管的集极；一高掺杂的P-型InGaAs层14，以形成该磷化铟系列异质接面双极性晶体管的基极以及作为该基极的欧姆接触；一n-型InAlAs或渐变的AlInGaAs或InP层15，以形成该磷化铟系列异质接面双极性晶体管的射极；以及一高掺杂的n-型InGaAs层16，以形成作为该磷化铟系列异质接面双极性晶体管的射极的欧姆接触。

因此，该磷化铟系列异质接面双极性晶体管具有提供较高的最大操作频率以及截止率等优点，以大幅降低杂讯、提高增益与效率。此乃基于该磷化铟系列异质接面双极性晶体管具有较高的铟含量，其造成较高的电子速度、电流密度、与转导值。尽管该磷化铟系列异质接面双极性晶体管在低电压与高效率操作方面具有十足的吸引力，尤其是在移动电话的功率放大器的应用上，然而其在制造上却有相当大的困难，主要是由于其所使用的磷化铟基板。另外，磷化铟晶圆非常易碎、昂贵、且目前只限于三寸的晶圆供应。相对地，如果使用六寸的砷化镓晶圆，砷化镓系列异质接面双极性晶体管的制程技术例能具有较高的良率与较低的成本(目前较磷化铟少了的40％)。

因此，发展出一种具有高效率、低操作电压与低制造成本的新型装置实乃克不容缓。

因此，本发明的一主要目的乃在提供一种新型的变形异质接面双极性晶体管，其具有一种能带来高效率与低电压操作的材料结构。

本发明的另一目的乃在提供一种新型的新型变形异质接面双极性晶体管，其具有一种能降低制造成本的材料结构。