[发明专利]异质结双极晶体管

说明书

本发明提供一种能够维持较高的线性效率以及较高的线性输出的异质结双极晶体管。HBT的集电极层包含高浓度集电极层和配置于其上的低浓度集电极层。低浓度集电极层包含随着远离基极层而能带隙变窄地变化的渐变集电极层。基极层的半导体材料的电子亲和力比渐变集电极层的能带隙最大的位置处的半导体材料的电子亲和力大，它们的差为0.15eV以下。渐变集电极层具有在使电场强度变化时，在某个电场强度下电子的移动速度示出峰值的特性。由渐变集电极层的能带隙的变化引起而作用于电子的伪电场的强度是电子的移动速度示出峰值的电场强度亦即峰值电场强度的0.3倍以上1.8倍以下。

本申请是申请号为201810153959.7、申请日为2018年02月22日、申请人为株式会社村田制作所、发明名称为“异质结双极晶体管”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及异质结双极晶体管。

背景技术

作为近些年的构成移动终端的高频放大器模块的晶体管，主要使用异质结双极晶体管(HBT)。对于HBT的特性，一般要求高效率、高增益、高耐压以及高输出等。特别是希望失真较少的区域(线性区域)中的高输出化以及高效率化。

在本说明书中，将能够维持线性的输入输出特性(相邻信道泄漏功率(ACPR)为基准值例如－40dBc以下的条件)来动作的最大输出称为“线性输出”。另外，将以能够维持线性的输入输出特性来动作的最大输出进行动作时的效率称为“线性效率”。希望提高线性输出以及线性效率。

在专利文献1中，公开了能够实现高动作效率的HBT。在该HBT中，集电极层由AlGaAs形成，包含有随着远离基极层AlAs混晶比从0增加到0.2的集电极层以及之后AlAs混晶比从0.2减少到0的集电极层。并且，在2个渐变集电极层的界面，形成有二维掺杂层。二维掺杂层对因基极层与集电极层的电子亲和力和能带隙的不同而产生的伪电场进行补偿。通过这样的结构，电子能够不遭遇势垒而通过基极层以及集电极层。

在专利文献1所公开的HBT中，将AlGaAs集电极层的AlAs混晶比的最大值设定为0.2。将AlAs混晶比设定为0.2是为了在基极层与集电极层之间增大价带上端的能级之差。由此，对于将HBT作成双异质结构的效果，例如可得到偏移电压的减少、饱和区域中的基极－集电极电容的减少等效果。

在专利文献2中，公开了提高了输出特性的HBT。在该HBT中，从子集电极层朝向基极层，配置有第一集电极层、第二集电极层以及第三集电极层。第一集电极层的掺杂浓度比第二集电极层的掺杂浓度高，第二集电极层的掺杂浓度比第三集电极层的掺杂浓度高。通过在子集电极层的附近插入高掺杂的第一集电极层，减弱第二集电极层与子集电极层的接合部中的电场，从而能够实现开态击穿电压的改善。其结果是，可改善承受输出特性的提高所需要的电压振幅的能力。

专利文献1：日本特开2000－332023号公报

专利文献2：日本特开2006－60221号公报

在专利文献1所公开的HBT中，集电极层的掺杂浓度为2×10¹⁶cm^－3左右。另外，配置在集电极层内的二维掺杂层的面内掺杂浓度为4.8×10¹¹cm^－3左右。这样，由于对集电极层进行了高浓度的掺杂，所以基极－集电极电容的基极－集电极电压依赖性较大。其结果是，线性效率降低。

在专利文献2所公开的HBT中，将最接近基极层的第三集电极层的掺杂浓度设定为0.5×10¹⁶cm^－3～4×10¹⁶cm^－3的范围内。若使第三集电极层的掺杂浓度降低到0.5×10¹⁶cm^－3左右，则基极－集电极电容的基极－集电极电压依赖性减小，从而能够提高线性效率。