[发明专利]化合物半导体异质结双极晶体管

说明书

本发明提供一种化合物半导体异质结双极晶体管，包括发射区层及基区层的结构，在将赝晶生长InGaAs用于基区层的GaAsHBT中，降低在发射区层与基区层的界面产生的传导带能垒对作为功率放大器的特性的影响。第一发明中，将具有CuPt型秩序的InGaP用于发射区层。第二发明中，使赝晶生长InGaAs基区层的发射区层侧的部分的p型杂质浓度低于集电区层侧。

技术领域

本发明涉及一种化合物半导体异质结双极晶体管(compound semiconductorheterojunction bipolar transistor)，具有在GaAs基板上依次磊晶生长的发射区层(emitter layer)、基区层(base layer)及集电区层(collector layer)，所述发射区层、基区层及集电区层包含实质上并无由与GaAs的晶格失配所致的晶格应变的弛豫的半导体层，尤其基区层至少包含由赝晶(pseudomorphic)生长所得的InGaAs层。

背景技术

异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor，以下简称为HBT)为在发射区使用带隙(band gap)大于基区的半导体材料的双极晶体管，能够同时实现高的电流放大率与低的基区电阻。其中，由在GaAs基板上磊晶生长且并无由与GaAs的晶格失配所致的应变弛豫的化合物半导体层来构成晶体管的本征部分的HBT(以下称为GaAsHBT)尤其在用作npn型晶体管时，作为在发射区集电区间流动的电流的主载体的传导电子的迁移率高，因而适于高频用途。因此，GaAsHBT被广泛地用作移动体通信或无线保真(WirelessFidelity，WiFi)用的射频(Radio Frequency，RF)功率放大器。

通常的GaAsHBT中，基区层、集电区层均使用与基板相同的GaAs作为主材料，晶格常数与基板相同，因而并无由晶格失配所致的应变弛豫。但是，本发明的GaAsHBT中，在基区层使用InGaAs(参照非专利文献1、非专利文献2、专利文献1)。InGaAs的晶格常数大于作为基板的GaAs，其差与In含量大致成比例，但获得作为晶体管而良好的特性，因此通过赝晶生长在维持压缩应变的状态下进行生长，所述赝晶生长不存在由晶格失配所致的晶格应变的因位错产生所引起的弛豫、也就是应变弛豫。若InGaAs层的厚度超过临界膜厚，则因产生位错而引起应变弛豫，在结晶内产生晶格缺陷。晶格缺陷作为在基区移动的传导电子(少数载子)与空穴的复合中心发挥作用，另外，复合时释出的能量进一步使晶格缺陷增殖。与场效晶体管那样的使用多数载子的晶体管相比，将基区层中的传导电子那样的少数载子用于晶体管运行的双极晶体管中，需要更严格地抑制由应变弛豫所致的晶格缺陷的产生。因此，与所述临界膜厚相比，InGaAs基区层的厚度充分减薄。例如在将InGaAs基区层的组成记述为In_jGa_1-jAs时，当In含量j为0.1时基区层的厚度设为40nm左右以下，当In含量j为0.07时基区层的厚度设为60nm左右以下。