[发明专利]磷化铟双异质结双极型晶体管

权利要求书

1.一种双异质结双极型晶体管，其特征在于，包括：

单晶磷化铟衬底，由单晶半绝缘磷化铟材料形成；

亚集电区，设置在所述单晶磷化铟衬底之上，由N型III-V族半导体形成；

集电区，设置在所述亚集电区之上，由N型III-V族半导体形成；

基区，设置在所述集电区之上，由P型铟镓砷半导体形成；

发射区，设置在所述基区之上，由N型III-V族半导体形成；

欧姆接触层，设置在所述发射区之上，由N型III-V族半导体形成。

2.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述基区中铟的浓度呈单向梯度变化，临近所述集电区界面处基区的晶格常数与所述单晶磷化铟衬底匹配，临近所述发射区界面处基区中铟与镓原子数之比低于53：47。

3.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述基区采用碳掺杂，所述基区中有效碳掺杂浓度呈单向梯度变化，并且基区在所述发射区界面处的有效碳掺杂浓度高于基区在所述集电区界面处的有效碳掺杂浓度。

4.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述集电区N型掺杂浓度呈单向梯度变化，所述集电区在基区界面处的N型有效掺杂浓度低于所述集电区在亚集电区界面处。

5.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述集电区采用三种N型III-V族半导体材料形成复合集电区，其材料组份按照铟镓砷层、应变铟砷磷层、磷化铟层的顺序依次设置，所述铟镓砷层临近所述基区，所述磷化铟层临近所述亚集电区，所述应变铟砷磷层设置在所述铟镓砷层与所述磷化铟层中间。

6.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述亚集电区包括重掺杂N型磷化铟层与重掺杂N型铟镓砷层，所述重掺杂N型铟镓砷层设置在所述重掺杂N型磷化铟层之上，所述重掺杂N型磷化铟层设置在所述单晶磷化铟衬底之上。

7.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述发射区材料组份包括磷化铟、铟镓磷、铟砷磷、铟镓砷磷中的一种或者它们中至少两种进行组合。

8.如权利要求1所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述欧姆接触层采用重掺杂N型高铟组份铟镓砷层。

9.如权利要求3所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述基区的有效碳掺杂浓度范围为1×10¹⁸～2×10²⁰个原子/cm³。

10.如权利要求5所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述应变铟砷磷层的砷原子浓度呈单向梯度变化以消除所述集电区中铟镓砷层与磷化铟层的导带势垒，所述应变铟砷磷层临近磷化铟层的界面处砷原子浓度为零，所述应变铟砷磷层临近铟镓砷层的界面处的砷原子浓度为10％～60％。

11.如权利要求5所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述铟镓砷层晶格常数与所述单晶磷化铟衬底匹配，所述铟镓砷层厚度范围在0.3纳米至50纳米之间，所述铟镓砷层N型掺杂浓度为1×10¹⁵～2×10¹⁷个原子/cm³。

12.如权利要求5所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述磷化铟层内部存在N型非均匀掺杂。

13.如权利要求12所述的双异质结双极型晶体管，其特征在于：所述磷化铟层内部N型非均匀掺杂的杂质分布形式包括线性梯度、指数梯度、台阶梯度、δ掺杂的一种或者它们中至少两种进行组合。