[发明专利]定向磊晶的异质接面双极性晶体管结构

说明书

一种定向磊晶的异质接面双极性晶体管结构，是直接或间接成长在(100)朝向(111)B面倾斜的砷化镓基板上，包含在基板上由下而上依序堆栈的次集极层、集极层、基极层、射极层，射极盖层及欧姆接触层，其中射极层为N型能隙大于基极层的III‑V族半导体。此外，还可进一步包含夹在集极层及基极层之间的穿隧集极层，是由磷化铟镓(InGaP)或砷磷化铟镓(InGaAsP)形成。本发明是在(100)朝向(111)B面倾斜的砷化镓基板上成长，倾斜的角度为0.6°～25°，皆能在一般制程范围内轻易达成，使铟与镓在<111>方向上达到很有序的排列，缩小基极‑射极接面与基极‑穿隧集极接面导电带的不连续，增进整体电气特性。

技术领域

本发明有关一种定向磊晶的异质接面双极性晶体管(Heterojunction BipolarTransistor，HBT)结构，尤其是在GaAs的基板上依据特定的磊晶方向形成InGaP的穿隧集极层或/及射极层。

背景技术

异质接面双极性晶体管(HBT)是利用不同半导体材料构成射极及基极，并在射极及基极的接面处形成异质接面，其好处在于基极流向射极的电洞流因为较难跨越基极与射极之间的价电带(valance band)位障(ΔEV)，使得射极注入效率(Emitter InjectionEfficiency)提高，进而在较高基极参杂下提高电流增益。当HBT作为功率放大器用于手持式装置时，功率放大器的效率显得格外重要，在HBT组件上影响效率的参数主要为膝电压与导通电压，因此降低膝电压与导通电压是一门重要的课题。

现有技术是在(100)面或(100)朝(110)面倾斜2°的GaAs基板上，成长异质接面双极性晶体管，基极最常用的半导体材料砷化镓(GaAs)而射极及穿隧集极最常用的半导体材料为磷化铟镓(InGaP)。由于磷化铟镓成长于(100)或(100)朝(110)倾斜2°的GaAs基板上无法使铟与镓在&lt;111&gt;方向上达到很有序的排列，造成磷化铟镓(InGaP)的电子亲和力(electron affinity)始终小于或远远小于砷化镓(GaAs)的电子亲和力，因此形成基极-射极接面与基极-穿隧集极接面导电带的不连续，造成HBT有较高的导通电压，也同时造成集极电流阻挡效应，增加膝电压(knee voltage)，不利于HBT PA的效率(PAE)。

因此，需要一种成长于不同倾斜面的异质接面双极性晶体管结构，当磷化铟镓或砷磷化铟镓用于射极层或/及穿隧集极层时具有较大的电子亲和力或较小的能隙进而降低基极-射极接面或/及基极-穿隧集极接面导电带的不连续，以降低异质接面双极性晶体管的导通电压与补偏电压(offset voltage)，也同时改善集极电流阻挡效应，降低膝电压(knee voltage)，增加HBT PA的效率(PAE)，增进整体电气特性。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种定向磊晶的异质接面双极性晶体管结构，尤其是一种成长于(100)朝向(111)B面GaAs基板上的异质接面双极性晶体管结构，主要是在(100)朝向(111)B(即(1-11)或(11-1))面的GaAs基板上直接或间接成长III-V族半导体所构成的异质接面双极性晶体管(HBT)，包括依序堆栈的次集极层(Sub-collector)、集极层(Collector)、穿隧集极层(Tunneling Collector)、基极层(Base)、射极层(Emitter)，射极盖层(Emitter Cap)以及欧姆接触层。