專利名稱：異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有變質(zhì)緩沖層的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件及其制造方法，更詳細(xì)的是涉及導(dǎo)熱性的改善。
背景技術(shù)：
近年來，對于半導(dǎo)體器件的高速化和高集成化的要求越來越強(qiáng)，例如對于III-V族化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的期待也變高。
HBT的制作，通常是使用分子束外延法(MBE法)和有機(jī)金屬氣相生長法(MOCVD法)等，在鎵砷GaAs襯底或銦磷襯底InP上依次地外延生長例如副集電極層、集電極層、基極層、發(fā)射極層和發(fā)射極蓋層，并對該疊層體進(jìn)一步加工來制作HBT。
目前，與銦磷InP晶格匹配的材料由于具有高的電子遷移率和高的飽和速度，所以期待能夠制作具有更優(yōu)良的高頻特性的半導(dǎo)體器件的材料。然而，銦磷襯底難于制造且非常昂貴，因此并沒有在大部分生產(chǎn)廠大量生產(chǎn)。
因此，近年來在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且能比較便宜制造的鎵砷襯底上，疊層與銦磷晶格匹配的材料的半導(dǎo)體器件受到關(guān)注。這時，由于鎵砷結(jié)晶與銦磷結(jié)晶之間晶格常數(shù)大不相同，即存在晶格不匹配，所以需要在緩和這種晶格不匹配的同時使單晶層生長的技術(shù)。該技術(shù)被稱為變質(zhì)技術(shù)，使用變質(zhì)技術(shù)制作的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管被稱為變質(zhì)HBT(MHBT)。
用變質(zhì)技術(shù)用于緩和晶格不匹配而形成的緩沖層被稱為變質(zhì)緩沖層。變質(zhì)緩沖層，例如是通過使構(gòu)成結(jié)晶的原子組成逐漸地變化而使晶格常數(shù)逐漸地變化的結(jié)晶層，通過使組成逐漸地變化能夠一邊維持單晶生長一邊使晶格常數(shù)變化。
變質(zhì)緩沖層，例如可通過由銦、鎵和砷構(gòu)成的三元混合晶InXGa1-XAs(0≤x≤1)來形成。該三元混合晶，當(dāng)銦的比例x，即銦對于銦與鎵的總和的摩爾分?jǐn)?shù)x小時，其晶格常數(shù)與鎵砷結(jié)晶的晶格常數(shù)大致相等，而與鎵砷襯底晶格匹配。另一方面，在x約是0.50的情況下，其晶格常數(shù)與銦磷結(jié)晶的晶格常數(shù)大致相等，而與銦磷類材料晶格匹配。
因此，當(dāng)在鎵砷襯底上，一邊使銦的比例x連續(xù)地或階段性地從x≈0到x≈0.5逐漸變化一邊疊層形成由三元混合晶InXGa1-XAs構(gòu)成的變質(zhì)緩沖層時，則在變質(zhì)緩沖層的下部層與鎵砷襯底晶格匹配，且在變質(zhì)緩沖層的上部層之上能夠使由銦磷類材料構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體層結(jié)晶性良好地生長。由三元混合晶InXGa1-XAs構(gòu)成的變質(zhì)緩沖層，通過使用MBE(分子束外延)裝置等的氣相生長法來形成，盡管在下部層和上部層晶格常數(shù)不同，但作為連續(xù)的結(jié)晶形成。并且，能夠在下部層吸收變形并防止位錯被傳遞上部層，從而使上部層的結(jié)晶晶格一致。
在現(xiàn)在的變質(zhì)技術(shù)中，在作為在鎵砷襯底上形成的變質(zhì)緩沖層而形成銦鎵砷三元混合晶層時，據(jù)報告位錯密度最小。作為在鎵砷襯底上形成的變質(zhì)緩沖層，除了銦鎵砷層之外還可以使用銦鋁砷InAlAs層等的三元混合晶層或銦磷InP等的二元結(jié)晶層。
當(dāng)形成由銦磷的二元結(jié)晶層構(gòu)成的變質(zhì)緩沖層時，首先在鎵砷襯底上直接形成作為變質(zhì)緩沖層最的下部層的銦磷層。由于鎵砷與銦磷的晶格常數(shù)大不相同，所以該銦磷層產(chǎn)生很多缺陷和位錯。但通過在該最下部層之上進(jìn)一步疊層形成由銦磷層構(gòu)成的緩沖層的過程中，實施熱退火處理等的使結(jié)晶變形緩和的處理，能夠把位錯和缺陷限制在緩沖層的下部層中。例如在緩沖層的形成過程中多次進(jìn)行熱退火處理，能逐漸地減少結(jié)晶位錯。
圖10表示了后述的非專利文獻(xiàn)1，是表示現(xiàn)有的變質(zhì)HBT100的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在該變質(zhì)HBT100中，在半絕緣性襯底1上形成有變質(zhì)緩沖層102，并在其上臺地形狀地疊層副集電極層110、集電極層3、基極層4、發(fā)射極層5和發(fā)射極蓋層6，集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9分別設(shè)置成與副集電極層110、基極層4和發(fā)射極蓋層6相接。
舉一例來說，變質(zhì)HBT100是npn型的HBT，在由鎵砷GaAs構(gòu)成的半絕緣性襯底1上疊層由三元混合晶InXGa1-XAs構(gòu)成的變質(zhì)緩沖層102。緩沖層102中銦的比例是在與鎵砷襯底1晶格匹配的下部層102a的最下部為x≈0很小，而在從下部層102a經(jīng)中間層102b到達(dá)上部層102c之間連續(xù)地或階段地(階段性地)逐漸增加，在與銦磷類材料晶格匹配的上部層102c的最上部達(dá)到x≈0.50。緩沖層102的厚度一般是1～2μm左右。在此所使用的下部層102a、中間層102b和上部層102c的分類，是根據(jù)晶格匹配的對方材料的不同，把緩沖層102功能性、概念性地分類成三個區(qū)域，這些層不一定形成明確的分界(以下相同)。
副集電極層110是具有大于或等于1×1019/cm3的雜質(zhì)濃度的n+型InGaAs層，厚度是300～500nm。集電極層3是具有1×1016/cm3雜質(zhì)濃度的n-型InP層，厚度是500nm?；鶚O層4是具有大于或等于1×1019/cm3雜質(zhì)濃度的p+型InGaAs層，厚度是75nm。發(fā)射極層5是具有1×1017/cm3雜質(zhì)濃度的n-型InP層，厚度是125nm。發(fā)射極蓋層6是具有大于或等于1×1019/cm3雜質(zhì)濃度的n+型InGaAs層，厚度是50nm。
如上述的例子，在變質(zhì)緩沖層102上制作HBT時，由于通常與集電極層3進(jìn)行電連接而把集電極電流順利地向集電極電極7引導(dǎo)，所以把導(dǎo)電性高的副集電極層110形成在集電極層3與變質(zhì)緩沖層102之間，減小副集電極層110的接觸電阻和片電阻。這時，由于InGaAs層不僅電子遷移率高而且能把與金屬的歐姆電阻變得非常的小，所以經(jīng)常作為副集電極層110使用。
當(dāng)把這種變質(zhì)HBT100作為功率放大器使用時，有可能會由于元件自身產(chǎn)生的熱而引起晶體管熱失控。為了防止熱失控，優(yōu)選地構(gòu)成變質(zhì)HBT100的材料，特別是構(gòu)成位于靠近襯底1的位置的變質(zhì)緩沖層102及副集電極層110的材料是導(dǎo)熱性良好的材料，以使在HBT產(chǎn)生的熱迅速地向襯底1散熱。然而，由于作為變質(zhì)緩沖層102或副集電極層110所經(jīng)常使用的三元混合晶，與二元結(jié)晶相比其導(dǎo)熱性低，所以產(chǎn)生了問題。
圖11是表示室溫(300K)的銦鎵砷三元類InXGa1-XAs中銦的比例(銦對于銦與鎵的總和的摩爾分?jǐn)?shù))x與導(dǎo)熱率的關(guān)系的曲線圖(P.D.Maycock，Solid-State Electronics，vol，10，Issue3，161-168(1967))。從圖11的曲線可以看出，InXGa1-XAs類的導(dǎo)熱率，在x＝0的鎵砷和x＝1的銦砷的二元結(jié)晶中很大，而其它的三元混合晶的導(dǎo)熱率與這些二元結(jié)晶相比明顯小。特別是與銦磷類材料進(jìn)行晶格匹配，且作為變質(zhì)緩沖層的上部層102c及副集電極層110是最佳的x≈0.5組成時，InXGa1-XAs類的導(dǎo)熱率變?yōu)樽钚　?br> 同樣的傾向在銦鋁砷InAlAs等其它的三元混合晶中也存在，一般來說以InGaAs或InAlAs為代表的三元混合晶比GaAs或InP等的二元結(jié)晶導(dǎo)熱率小。而且，與銦磷類材料晶格匹配的InGaAs層或InAlAs層中In的比率x高到約50％，從導(dǎo)熱性這點來看是最不利的。因此，當(dāng)作為變質(zhì)HBT的構(gòu)成材料而使用InGaAs或InAlAs等三元混合晶時，則變質(zhì)HBT的散熱性惡化。若散熱性惡化，則耐熱破壞性(耐熱失控性)大大地劣化，不僅作為功率器件的輸出被限制，而且由于溫度變化引起的晶體管特性變化，使動作變得不穩(wěn)定，為了抑制這種情況，出現(xiàn)需要在發(fā)射極層5加入鎮(zhèn)流電阻等的問題。
如上所述，當(dāng)作為在鎵砷襯底上形成的變質(zhì)緩沖層而形成InGaAs或InAlAs的三元混合晶層時，一方面具有位錯密度最小的優(yōu)點，而另一方面具有變質(zhì)HBT散熱性惡化且使高壓下的器件特性大大劣化的缺點。因此，為了把導(dǎo)熱率的降低盡可能地抑制得小，需要想辦法盡可能地減少變質(zhì)HBT中所含的三元混合晶層。
此外，當(dāng)使用導(dǎo)熱性比較好的二元結(jié)晶InP層來形成變質(zhì)緩沖層時，與使用InGaAs層或InAlAs層相比，變質(zhì)緩沖層的導(dǎo)熱性變好。但是，即使在這種情況下，作為副集電極層110，也優(yōu)選地使用不僅電子遷移率高而且能把與金屬的歐姆電阻變得非常小的InGaAs層，但需要把由該副集電極層110引起的導(dǎo)熱性降低減小。
非專利文獻(xiàn)Applied Physics Letters，77(6)，869-871(ACU.7.2000)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于這種狀況而提出的，其目的在于提供改善導(dǎo)熱性的具有變質(zhì)緩沖層的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件及其制造方法。
即，本發(fā)明，涉及一種異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其在基體上形成變質(zhì)緩沖層并在其上形成活性層，其特征在于，在構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的層之中，至少向與所述活性層相接的半導(dǎo)體層導(dǎo)入高濃度的雜質(zhì)，并與該高濃度雜質(zhì)含有層相接而設(shè)置電極，此外，涉及該異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括在所述基體上形成所述變質(zhì)緩沖層的工序；在其上形成所述活性層的工序；以及在構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的層之中，至少向與所述活性層相接的半導(dǎo)體層導(dǎo)入高濃度的雜質(zhì)的工序。
本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其在基體上形成變質(zhì)緩沖層并在其上形成活性層，其中，在構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的層之中，至少向與所述活性層相接的半導(dǎo)體層導(dǎo)入高濃度的雜質(zhì)，并與該高濃度雜質(zhì)含有層相接而設(shè)置電極。因此，在所述活性層中流動的電流通過所述高濃度雜質(zhì)含有層而在所述電極被取出。因此，不需要象以往的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管中的副集電極層那樣的僅為了取出電流而設(shè)置的電流取出層，因而能夠使層結(jié)構(gòu)簡單化，并且能夠消除由于副集電極層等的電流取出層所引起的導(dǎo)熱性的降低。
其結(jié)果，能夠改善異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的散熱性，能夠降低作為功率器件使用時的高輸出化和耗電，并能降低由于溫度變化而引起的特性劣化。
此外，當(dāng)異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件是異質(zhì)結(jié)雙極晶體管時，能夠抑制由于溫度變化而引起的晶體管特性的變化或熱失控，從而提高了可靠性。其結(jié)果，由于不需要鎮(zhèn)流電阻等，因此能削減制造處理工序數(shù)，能提高生產(chǎn)性和降低制造成本。
本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法是能夠高效率地制造所述異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的變質(zhì)HBT的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2a～圖2d是表示本發(fā)明實施例1的變質(zhì)HBT的制作工序流程的剖面圖；圖3e～圖3h是表示本發(fā)明實施例1的變質(zhì)HBT的制作工序流程的剖面圖；圖4是表示本發(fā)明實施例2的變質(zhì)HBT的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5a～圖5d是表示本發(fā)明實施例2的變質(zhì)HBT的制作工序流程的剖面圖；圖6e～圖6h是表示本發(fā)明實施例2的變質(zhì)HBT的制作工序流程的剖面圖；圖7是表示本發(fā)明實施例3的變質(zhì)HBT的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖8a～圖8e是表示本發(fā)明實施例3的變質(zhì)HBT的制作工序流程的剖面圖；圖9f～圖9i是表示本發(fā)明實施例3的變質(zhì)HBT的制作工序流程的剖面圖；圖10是表示現(xiàn)有的變質(zhì)HBT的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖11是表示室溫的銦鎵砷三元類InXGa1-XAs中的銦的比例x與導(dǎo)熱率的關(guān)類的曲線圖。
標(biāo)號說明1半絕緣性襯底(GaAs襯底等)；2變質(zhì)緩沖層(InGaAs層等)；2a～2c、2f高濃度摻雜的變質(zhì)緩沖層(n+型)；2d、2e、2g～2i未摻雜的變質(zhì)緩沖層；2j在變質(zhì)緩沖上部層形成的高濃度摻雜的區(qū)域；3集電極層(n-型InP層)；4基極層(p+型InGaAs層)；5發(fā)射極層(n-型InP層)；6發(fā)射極蓋層(n+型InGaAs層)；7集電極電極；8基極電極；9發(fā)射極電極；10變質(zhì)HBT；12a～12c、12f高濃度摻雜的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層；12d、12e、12g～12i未摻雜的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層；12j在變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料上部層形成的高濃度摻雜的區(qū)域；13集電極構(gòu)成材料層；14基極構(gòu)成材料層；15發(fā)射極構(gòu)成材料層；16發(fā)射極蓋構(gòu)成材料層；17電極材料層；20、30變質(zhì)HBT；51、52、53光刻膠；54掩膜層；100現(xiàn)有的變質(zhì)HBT；102a～102c變質(zhì)緩沖層；107集電極電極；110副集電極層(n+型InGaAs層)。
具體實施例方式
在本發(fā)明中，最好是所述活性層至少由集電極層、基極層和發(fā)射極層構(gòu)成，其作為所述電極是集電極電極的雙極晶體管即異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)而構(gòu)成所述異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件。本發(fā)明在HBT是功率晶體管的情況下特別有效，除此之外，對于二極管等功率器件也適用。
這時，最好是所述變質(zhì)緩沖層由與銦磷InP晶格匹配的材料構(gòu)成，所述基體由鎵砷GaAs構(gòu)成。如前所述，銦磷類材料具有高的電子遷移率和高的飽和速度，是能制作高頻特性優(yōu)良的半導(dǎo)體器件材料，另一方面，鎵砷襯底與銦磷相同，具有閃鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，是機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且能比較便宜地進(jìn)行制造的材料。
并且，所述變質(zhì)緩沖層最好是由銦磷、銦鎵砷InGaAs或銦鋁砷InAlAs或這些材料的組合構(gòu)成。當(dāng)作為所述變質(zhì)緩沖層使用時，InP層具有導(dǎo)熱性比三元混合晶大的優(yōu)點，InGaAs層和InAlAs層具有位錯發(fā)生密度最小的優(yōu)點。
此外，所述集電極層、所述基極層和所述發(fā)射極層最好是由與銦磷晶格匹配的材料構(gòu)成，具體說，例如最好是所述集電極層由銦磷構(gòu)成，所述基極層由銦鎵砷構(gòu)成，所述發(fā)射極層由銦磷構(gòu)成，發(fā)射極蓋層由銦鎵砷構(gòu)成。這是一個所述HBT是雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(DHBT)的例子。各層的材料是考慮銦磷和銦鎵砷所具有的帶間隙或電特性來確定的。此外，所述集電極層也可以是由銦鎵砷構(gòu)成的單異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(SHBT)。
通過采用以上的結(jié)構(gòu)，能夠在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且比較便宜的鎵砷襯底上，介由所述變質(zhì)緩沖層制造成品率良好地形成高頻特性優(yōu)良的銦磷類半導(dǎo)體器件，從而能夠以低的制造成本得到高頻特性優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件。
此外，最好是向所述變質(zhì)緩沖層的全部或一部分中導(dǎo)入所述雜質(zhì)。在向一部分導(dǎo)入的情況下，在所述變質(zhì)緩沖層的銦濃度在其厚度方向上從所述基體側(cè)向所述活性層側(cè)連續(xù)地或階段性地增加，而在與所述活性層相接的銦濃度最高的半導(dǎo)體層中，最好是把所述雜質(zhì)導(dǎo)入到其全層或其中途的深度。
此外，最好是利用結(jié)晶生長過程中的雜質(zhì)摻雜法、或是結(jié)晶生長后的擴(kuò)散法或離子注入法導(dǎo)入所述雜質(zhì)。導(dǎo)入雜質(zhì)的方法沒有特別的限定，也可以把上述方法并用。
此外，所述雜質(zhì)的濃度最好是大于或等于1×1019/cm3。由此能夠確保足夠的導(dǎo)電性。
此外，所述雜質(zhì)是n型雜質(zhì)即可。npn型的HBT是動作高速性優(yōu)良的結(jié)構(gòu)。但HBT并不限于npn型，如果重視放大率的大小則最好是pnp型。在這種情況下，導(dǎo)入到所述變質(zhì)緩沖層的所述雜質(zhì)是p型的雜質(zhì)。
此外，所述集電極電極最好是把鈦、白金和金以該順序疊層的Ti/Pt/Au三層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。通過采用這種疊層結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對于基底半導(dǎo)體層的貼緊性和歐姆接觸性。
下面參照附圖具體且詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。
實施例1.
實施例1主要是與技術(shù)方案1、2和8所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件以及技術(shù)方案15所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法有關(guān)的例子，說明InP類變質(zhì)HBT10及其制造方法。實施例1利用一邊使構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的結(jié)晶層生長一邊導(dǎo)入雜質(zhì)的方法向緩沖層的全部導(dǎo)入所述雜質(zhì)。
圖1是表示實施例1的變質(zhì)HBT10的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
在變質(zhì)HBT10中，通過使用分子束外延法(MBE法)和有機(jī)金屬氣相生長法(MOCVD法)的外延生長法，在半絕緣性襯底1上依次疊層變質(zhì)緩沖層2、集電極層3、基極層4、發(fā)射極層5和發(fā)射極蓋層6。
舉出一例，變質(zhì)HBT10是npn型的HBT，在由鎵砷GaAs構(gòu)成的半絕緣性襯底1上疊層有由高濃度摻雜n+型雜質(zhì)的三元混合晶InXGa1-XAs構(gòu)成的變質(zhì)緩沖層2。當(dāng)在GaAs襯底1上作為變質(zhì)緩沖層2形成時，InGaAs層具有位錯發(fā)生密度最少的優(yōu)點。
在與GaAs襯底1相接的變質(zhì)緩沖下部層2a的最下部，銦的比例x為x≈0很小，變質(zhì)緩沖層的晶格常數(shù)是與GaAs襯底1晶格匹配的大小。變質(zhì)緩沖層2在從下部層2a經(jīng)中間層2b而向上部層2c疊層的過程中，銦的比例x連續(xù)地或階段性地逐漸增加，在上部層2c的最上部達(dá)到x≈0.50，變質(zhì)緩沖層的晶格常數(shù)變成與銦磷類材料晶格匹配的大小。緩沖層2的厚度是1～2μm左右。如前所述，下部層2a、中間層2b和上部層2c的分類是根據(jù)晶格匹配的對方材料的不同在功能上和概念上進(jìn)行的分類，而這些層并沒有形成明確的分界。
變質(zhì)緩沖層2的各層盡管晶格常數(shù)不同，但作為連續(xù)的單晶形成，能在下部層2a和中間層2b吸收變形而防止位錯向上部層2c傳遞，并能夠使上部層2c的結(jié)晶晶格一致。其結(jié)果，能夠在上部層2c之上使作為所述活性層的由InP類材料構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體層3～6結(jié)晶性良好地生長。
這時，為了形成位錯少且結(jié)晶性良好的緩沖層，優(yōu)選地將變質(zhì)緩沖層2從與GaAs襯底1晶格匹配的x≈0的層開始形成，并形成為使x不是階段地(階段性地)增加而是連續(xù)地增加的線性坡度緩沖層(Linear Graded Buffer層)。另一方面，為了減小變質(zhì)緩沖層2的厚度，也可以從銦的比例x稍大，而與GaAs襯底1稍微晶格不匹配的緩沖層開始生長變質(zhì)緩沖層2。
集電極層3是具有1×1016/cm3雜質(zhì)濃度的n-型InP層，厚度是500nm?；鶚O層4是具有大于或等于1×1019/cm3雜質(zhì)濃度的p+型InGaAs層，厚度是75nm。發(fā)射極層5是具有1×1017/cm3雜質(zhì)濃度的n-型InP層，厚度是125nm。發(fā)射極蓋層6是具有大于或等于1×1019/cm3雜質(zhì)濃度的n+型InGaAs層，厚度是50nm。這是變質(zhì)HBT10為雙異質(zhì)雙極晶體管(DHBT)的例子。
但各層的材料或雜質(zhì)濃度或膜厚度并不限定于上述的例子。此外，即使是為了消除能量帶的不連續(xù)而插入任意的層或插入蝕刻阻擋層的結(jié)構(gòu)，也包含在本實施例中。
例如，也可以是在GaAs襯底1上作為變質(zhì)緩沖層2而疊層n+型InP層的結(jié)構(gòu)。InP層具有導(dǎo)熱性比三元混合晶大的優(yōu)點。由于InP層與GaAs襯底1的晶格常數(shù)的不匹配率大，所以在靠近GaAs襯底1的下部層2a晶格缺陷多，但能在疊層變質(zhì)緩沖層過程中吸收變形并防止位錯向上部層2c傳遞，從而能夠使上部層2c的結(jié)晶晶格一致。其結(jié)果，能夠在由InP層構(gòu)成的變質(zhì)緩沖上部層2c之上使作為所述活性層的由InP類材料構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體層3～6結(jié)晶性良好地生長。此外，集電極層3也可以是由銦鎵砷構(gòu)成的單異質(zhì)雙極晶體管(SHBT)。
發(fā)射極蓋層6和發(fā)射極層5通過光刻法和蝕刻被加工成臺地形狀而形成發(fā)射極臺地，基極層4和集電極層3也同樣地被加工成臺地形狀而形成基極、集電極臺地。
電極是與發(fā)射極蓋層6相接地設(shè)置發(fā)射極電極9，與基極層4相接地設(shè)置基極電極8，與變質(zhì)緩沖層的上部層2c相接地設(shè)置作為所述電極的集電極電極7。變質(zhì)緩沖層2a～2c是利用結(jié)晶生長過程中的雜質(zhì)摻雜法而把作為所述雜質(zhì)的n型雜質(zhì)的濃度形成為從大于或等于1×1019/cm3到1×1020/cm3左右，而具有與現(xiàn)有的副集電極層同等或大于或等于它的導(dǎo)電性。因此，變質(zhì)緩沖層2a～2c能夠代替副集電極層而起到把集電極電流順利地向集電極電極7引導(dǎo)的作用。
因此，本實施例的變質(zhì)HBT10，不需要副集電極層，層結(jié)構(gòu)簡單化并且能消除由于副集電極層所引起的導(dǎo)熱性的降低。其結(jié)果，能改善變質(zhì)HBT10的散熱性，能夠降低作為功率器件使用時的高輸出化和耗電，并能降低由于溫度變化而引起的特性劣化。此外，能抑制由溫度變化引起的晶體管特性的變化及熱失控，從而提高了可靠性。其結(jié)果，由于不需要鎮(zhèn)流電阻等，所以能夠削減制造處理工序數(shù)，提高生產(chǎn)性和降低制造成本。
此外，通過采用上述的結(jié)構(gòu)，能夠在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且比較便宜的鎵砷襯底上，介由變質(zhì)緩沖層2a～2c制造成品率良好地形成高頻特性優(yōu)良的銦磷類半導(dǎo)體器件3～6，從而能夠以低的制造成本得到高頻特性優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件。
作為電極7～9的材料，只要是能與各自相接的半導(dǎo)體層形成歐姆接觸的材料即可。例如，如圖1的放大圖所示，最好是由把鈦、白金和金以該順序疊層的Ti/Pt/Au三層結(jié)構(gòu)等所構(gòu)成，各層的厚度最好是分別為50nm/50nm/200nm。通過采用這種疊層結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)對于基底半導(dǎo)體層的貼緊性和歐姆接觸性。例如能把集電極電極7與變質(zhì)緩沖層2c之間的接觸電阻抑制到優(yōu)選的小于或等于0.1Ωmm。
圖2和圖3是表示實施例1的HBT10的制作工序流程的剖面圖。
首先，如圖2(a)所示，作為半絕緣性襯底1例如準(zhǔn)備鎵砷襯底。在其上通過使用MBE法和MOCVD法的外延生長法而形成變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12、集電極構(gòu)成材料層13、基極構(gòu)成材料層14、發(fā)射極構(gòu)成材料層15和發(fā)射極蓋構(gòu)成材料層16。
舉一個例子，各層的詳細(xì)情況如下。即，變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12，是以大于或等于1×1019/cm3到1×1020/cm3程度高濃度摻雜雜質(zhì)的n+型InXGa1-XAs層，在與GaAs襯底1相接的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層下部層2a的最下部，銦的比例x為x≈0很小，與GaAs襯底1晶格匹配，但在從下部層2a經(jīng)中間層2b向上部層2c疊層的過程中，使x連續(xù)地逐漸增加，在上部層2c的最上部達(dá)到x≈0.50，使晶格常數(shù)變成能與銦磷類材料晶格匹配的大小。緩沖層2的厚度是1～2μm左右。當(dāng)在InGaAs層在GaAs襯底1上作為變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12形成時，具有位錯發(fā)生密度最少的優(yōu)點。
此外，將集電極構(gòu)成材料層13作為具有1×1016/cm3雜質(zhì)濃度的n-型InP層，厚度設(shè)為500nm。將基極構(gòu)成材料層14作為具有大于或等于1×1019/cm3雜質(zhì)濃度的p+型InGaAs層，厚度設(shè)為75nm。將發(fā)射極構(gòu)成材料層15作為具有1×1017/cm3雜質(zhì)濃度的n-型InP層，厚度設(shè)為125nm。將發(fā)射極蓋構(gòu)成材料層16作為具有大于或等于1×1019/cm3雜質(zhì)濃度的n+型InGaAs層，厚度設(shè)為50nm。
這時，各層的雜質(zhì)通過結(jié)晶生長過程中的雜質(zhì)摻雜法導(dǎo)入。例如，作為變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12的n型雜質(zhì)，通過把硅烷(SiH4)氣體熱分解而把硅Si或鍺Ge等導(dǎo)入。
此外，也可以疊層n+型InP層來形成變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12。InP層具有導(dǎo)熱性比三元混合晶大的優(yōu)點。由于InP層與GaAs襯底1的晶格常數(shù)不匹配率大，所以靠近GaAs襯底1的下部層12a晶格缺陷多，但能在疊層變質(zhì)緩沖層過程中吸收變形并防止位錯向上部層12c傳遞，從而能夠使上部層12c的結(jié)晶晶格一致。其結(jié)果，能在由InP層構(gòu)成的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12的上部層12c之上，作為所述活性層使由InP類材料構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成材料層13～16結(jié)晶性良好地生長。
接著，如圖2(b)所示，利用光刻進(jìn)行圖案形成而形成光刻膠51，并把該光刻膠51作為掩膜有選擇地蝕刻發(fā)射極蓋構(gòu)成材料層16和發(fā)射極構(gòu)成材料層15，形成由發(fā)射極蓋層6和發(fā)射極層5構(gòu)成的發(fā)射極臺地。
接著，如圖2(c)所示，利用光刻法進(jìn)行圖案形成而形成光刻膠52，并把該光刻膠52作為掩膜有選擇地蝕刻基極構(gòu)成材料層14和集電極構(gòu)成材料層13，形成由基極層4和集電極層3構(gòu)成的基極、集電極臺地。
接著，如圖2(d)所示，利用光刻法進(jìn)行圖案形成而形成光刻膠53，并把該光刻膠53作為掩膜有選擇地蝕刻變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12而直到露出襯底1，從而形成臺地形狀的變質(zhì)緩沖層2，從而把元件之間進(jìn)行電分離。在本實施例中，由于變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12具有導(dǎo)電性，所以為了把元件之間進(jìn)行分離，需要把在元件之間區(qū)域存在的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12完全除去。
接著，如圖3(e)～圖3(g)所示，通過提離法形成集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9各電極。即，首先如圖3(e)所示，在利用涂布法等在整個面上形成光刻膠層后，通過光刻法進(jìn)行圖案形成，形成把形成有集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9區(qū)域以外進(jìn)行覆蓋的掩膜層54。
接著，如圖3(f)所示，利用蒸鍍法等在整個面上形成例如把鈦、白金和金以該順序疊層的Ti/Pt/Au三層結(jié)構(gòu)的電極材料層17，以使各層的厚度例如是50nm/50nm/200nm。接著，如圖3(g)所示，通過把掩膜層54溶解除去，而把在其上堆積的電極材料層17除去，僅殘留成為集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9的電極材料層17。通過把電極采用上述那樣的疊層結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)對于基底半導(dǎo)體層的貼緊性和歐姆接觸性。例如，能把集電極電極7與變質(zhì)緩沖層2c之間的接觸電阻抑制到優(yōu)選的小于或等于0.1Ωmm。
接著，如圖3(h)所示，根據(jù)需要把襯底1切斷，而把變質(zhì)HBT10單片化。或者，也可以形成把襯底1作為共同襯底而具有的由多個變質(zhì)HBT10構(gòu)成的半導(dǎo)體器件。然后，接著利用現(xiàn)有公知的制作方法來進(jìn)行布線工序和形成保護(hù)膜等的后續(xù)工序。
如上所述，本實施例的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法，由于僅使用了確立的半導(dǎo)體技術(shù)，所以能夠高效率且可靠地制造變質(zhì)HBT10。
實施例2.
實施例2主要是與技術(shù)方案1、2、9和10所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件以及技術(shù)方案15所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法有關(guān)的例子，說明的是InP類變質(zhì)HBT20及其制造方法。實施例2與實施例1同樣，雖然是使用一邊使構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的結(jié)晶層生長一邊導(dǎo)入所述雜質(zhì)的方法，但在不是向緩沖層的全部，而是僅向與所述活性層相接的半導(dǎo)體層導(dǎo)入雜質(zhì)這一點上與實施例1不同。除此以外由于與實施例1完全相同，因此主要說明不同點。
圖4是表示實施例2的變質(zhì)HBT20的結(jié)構(gòu)的剖面圖。HBT20與HBT10同樣，是利用外延生長法在半絕緣性襯底1上依次疊層變質(zhì)緩沖層2d～2f、集電極層3、基極層4、發(fā)射極層5和發(fā)射極蓋層6，并利用光刻和蝕刻加工成臺地形狀。并且，作為所述電極的集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9分別與變質(zhì)緩沖層2f、基極層4和發(fā)射極蓋層6相接地設(shè)置。
各層的材料、雜質(zhì)濃度和膜厚度除了下面的點之外與實施例1相同。即，實施例1的變質(zhì)HBT10是變質(zhì)緩沖層2a～2c全部被高濃度摻雜，與此相對，在本實施例的變質(zhì)HBT20中，僅對與集電極層3相接并設(shè)置有集電極電極7的變質(zhì)緩沖上部層2f高濃度摻雜雜質(zhì)，而對變質(zhì)緩沖中間層2d和下部層2e不摻雜雜質(zhì)。由于其它與實施例1相同，所以在此省略對各層詳細(xì)情況的重復(fù)說明。
圖5和圖6是表示實施例2的HBT20的制作工序流程的剖面圖。
首先，如圖5(a)所示，與實施例1同樣，在鎵砷襯底等的半絕緣性襯底1上通過使用MBE法和MOCVD法的外延生長法而形成變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12、集電極構(gòu)成材料層13、基極構(gòu)成材料層14、發(fā)射極構(gòu)成材料層15和發(fā)射極蓋構(gòu)成材料層16。
這時，在實施例1中，是在變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12a～12c的結(jié)晶生長過程中利用雜質(zhì)摻雜法向全部層導(dǎo)入雜質(zhì)，與此相對，在本實施例中，在變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12d和12e的結(jié)晶生長過程中不進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入，僅在變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12f的結(jié)晶生長過程中導(dǎo)入雜質(zhì)以形成高濃度摻雜雜質(zhì)的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12f。
接著，與實施例1同樣，在圖5(b)和圖5(c)所示的工序中，利用光刻和蝕刻來形成由發(fā)射極蓋層6和發(fā)射極層5構(gòu)成的發(fā)射極臺地和由基極層4和集電極層3構(gòu)成的基極、集電極臺地。
接著，如圖5(d)所示，利用光刻和蝕刻把變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12d～12f進(jìn)行圖案形成，而形成臺地形狀的變質(zhì)緩沖層2d～2f，把元件之間進(jìn)行電分離。在本實施例中，由于變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12f具有導(dǎo)電性，而變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12d和12e沒有導(dǎo)電性，所以為了把元件之間進(jìn)行分離，則只要把在元件之間區(qū)域存在的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12f除去就足夠了，也可以把在元件之間區(qū)域存在的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12d和12e留下。
接著，如圖6(e)～圖6(g)所示，與實施例1同樣，利用提離法形成集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9各電極。接著，如圖6(h)所示，根據(jù)需要而把襯底1切斷，把變質(zhì)HBT20單片化?；蛘?，也可以形成把襯底1作為共同襯底而具有的由多個變質(zhì)HBT20構(gòu)成的半導(dǎo)體器件。然后，接著利用現(xiàn)有公知的制作方法進(jìn)行布線工序或形成保護(hù)膜等的后續(xù)工序。
上述變質(zhì)HBT20的變質(zhì)緩沖上部層2f，是利用結(jié)晶生長過程中的雜質(zhì)摻雜法，以作為所述雜質(zhì)的n型雜質(zhì)的濃度為從大于或等于1×1019/cm3到1×1020/cm3程度而形成的，具有與現(xiàn)有的副集電極層同等或大于或等于它的導(dǎo)電性。因此，變質(zhì)緩沖上部層2f能代替副集電極層而起到把集電極電流順利地向集電極電極7引導(dǎo)的作用。在這點上本實施例與實施例1沒有本質(zhì)上的不同。
因此，在變質(zhì)HBT20中不需要副集電極層，層結(jié)構(gòu)簡單化并且能消除由副集電極層所引起的導(dǎo)熱性的降低。其結(jié)果，能改善變質(zhì)HBT20的散熱性，能降低作為功率器件使用時的高輸出化和耗電，并能降低由溫度變化引起的特性劣化。此外，能抑制由溫度變化引起的晶體管特性變化和熱失控，從而提高了可靠性。其結(jié)果，由于不需要鎮(zhèn)流電阻等而能削減制造處理工序數(shù)，能提高生產(chǎn)性和降低制造成本。
此外，與實施例1同樣，能在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且比較便宜的鎵砷襯底1上，介由變質(zhì)緩沖層2d～2f制造成品率良好地形成高頻特性優(yōu)良的銦磷類半導(dǎo)體器件3～6，從而能以低的制造成本得到高頻特性優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件。
本實施例的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法，由于僅使用確立的半導(dǎo)體技術(shù)，所以能高效率且可靠地制造變質(zhì)HBT20。
實施例3.
實施例3是主要與技術(shù)方案1、2、9和10所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件以及技術(shù)方案15所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法有關(guān)的例子，說明的是InP類變質(zhì)HBT30及其制造方法。
實施例3與實施例2同樣，僅向構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的結(jié)晶層中與所述活性層相接的半導(dǎo)體層中導(dǎo)入所述雜質(zhì)。但是，在實施例2中是使用一邊使所述變質(zhì)緩沖層生長一邊導(dǎo)入所述雜質(zhì)的方法而向所述半導(dǎo)體層的全部層導(dǎo)入所述雜質(zhì)，與此相對，在實施例3中，在形成所述變質(zhì)緩沖層后，利用雜質(zhì)擴(kuò)散法或離子注入法把所述雜質(zhì)導(dǎo)入到所述半導(dǎo)體層中途的深度。
圖7是表示實施例3的變質(zhì)HBT30的結(jié)構(gòu)的剖面圖。HBT30與HBT10或HBT20同樣，通過外延生長法在半絕緣性襯底1上依次疊層變質(zhì)緩沖層2g～2i、集電極層3、基極層4、發(fā)射極層5和發(fā)射極蓋層6，并利用光刻和蝕刻加工成臺地形狀。并且，作為所述電極的集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9分別與變質(zhì)緩沖層2i、基極層4和發(fā)射極蓋層6相接地設(shè)置。
變質(zhì)HBT30與變質(zhì)HBT20是同樣，對變質(zhì)緩沖層的下部層2g和中間層2h不摻雜雜質(zhì)。另一方面，在與集電極層3相接并設(shè)置有集電極電極7的變質(zhì)緩沖上部層2i處有不同，在變質(zhì)HBT20中，向上部層2i的整個層摻雜所述雜質(zhì)，與此相對，在變質(zhì)HBT30中，形成把所述雜質(zhì)高濃度地?fù)诫s到上部層2i中途的深度的區(qū)域2j。其它各層的材料、雜質(zhì)濃度和膜厚度與實施例1和實施例2相同，說明省略。
圖8和圖9是表示實施例3的HBT30的制作工序流程的剖面圖。
首先，如圖8(a)所示，作為半絕緣性襯底1例如準(zhǔn)備鎵砷襯底。在其上通過使用MBE法和MOCVD法的外延生長法而形成變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12g～12i。這時，與實施例1或?qū)嵤├?不同，不向結(jié)晶生長過程中的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12g～12i導(dǎo)入雜質(zhì)。
接著，通過使用硅烷氣體等的雜質(zhì)擴(kuò)散法或如圖8(b)所示的硅離子Si+等的離子注入來導(dǎo)入雜質(zhì)，在從變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12i的表面到中途深度的區(qū)域形成高濃度地?fù)诫s雜質(zhì)的區(qū)域12j。然后，進(jìn)行活化退火處理，使區(qū)域12j的雜質(zhì)濃度成為從大于或等于1×1019/cm3到1×1020/cm3程度。
接著，如圖8(c)所示，再次通過使用MBE法和MOCVD法的外延生長法在變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12i上形成集電極構(gòu)成材料層13、基極構(gòu)成材料層14、發(fā)射極構(gòu)成材料層15和發(fā)射極蓋構(gòu)成材料層16。
其后的工序與實施例2相同。
即，首先在圖8(d)和圖8(e)所示的工序中，利用光刻和蝕刻形成由發(fā)射極蓋層6和發(fā)射極層5構(gòu)成的發(fā)射極臺地以及由基極層4和集電極層3構(gòu)成的基極、集電極臺地。
接著，如圖9(f)所示，利用光刻和蝕刻把變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12g～12i進(jìn)行圖案形成，形成臺地形狀的變質(zhì)緩沖層2g～2i，把元件之間進(jìn)行電分離。這時，為了把元件之間進(jìn)行分離，只要把在元件之間區(qū)域存在的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12i的導(dǎo)電區(qū)域12j除去就足夠了，也可以把在元件之間區(qū)域存在的沒有導(dǎo)電性的變質(zhì)緩沖構(gòu)成材料層12g和12h等留下。
接著，如圖9(g)～圖9(h)所示，利用提離法形成集電極電極7、基極電極8和發(fā)射極電極9各電極。接著，如圖9(i)所示，根據(jù)需要把襯底1切斷而把變質(zhì)HBT30單片化?；蛘撸部梢孕纬砂岩r底1作為共同襯底而具有的由多個變質(zhì)HBT30構(gòu)成半導(dǎo)體器件。然后，接著通過現(xiàn)有公知的制作方法進(jìn)行布線工序和形成保護(hù)膜等的后續(xù)工序。
形成在上述變質(zhì)緩沖上部層2i上的高濃度地?fù)诫s所述雜質(zhì)的區(qū)域2j利用雜質(zhì)擴(kuò)散法或離子注入法而形成為所述雜質(zhì)的濃度從大于或等于1×1019/cm3到1×1020/cm3程度，并具有與現(xiàn)有的副集電極層同等或大于或等于它的導(dǎo)電性。因此，所述高濃度摻雜雜質(zhì)的導(dǎo)電區(qū)域2j，能代替副集電極層而起到把集電極電流順利地向集電極電極7引導(dǎo)的作用。在這點上本實施例與實施例1和實施例2沒有本質(zhì)上的不同。
因此，在變質(zhì)HBT30中，不需要副集電極層，因此層結(jié)構(gòu)簡單化并且能消除由副集電極層所引起的導(dǎo)熱性的降低。其結(jié)果，能改善變質(zhì)HBT30的散熱性，能降低作為功率器件使用時的高輸出化和耗電，并能降低由溫度變化引起的特性劣化。此外，能抑制由溫度變化引起的晶體管特性變化和熱失控，從而提高了可靠性。其結(jié)果，由于不需要鎮(zhèn)流電阻等，所以能削減制造處理工序數(shù)，能提高生產(chǎn)性和降低制造成本。
此外，與實施例1和實施例2同樣，能在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且比較便宜的鎵砷襯底1上，介由變質(zhì)緩沖層2g～2i，制造成品率良好地形成高頻特性優(yōu)良的銦磷類半導(dǎo)體器件3～6，能以低的制造成本得到高頻特性優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件。
由于本實施例的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法僅使用確立的半導(dǎo)體技術(shù)，所以能高效率且可靠地制造變質(zhì)HBT30。
以上根據(jù)實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些例的任何限定，當(dāng)然在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能進(jìn)行適當(dāng)變更。
本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件及其制造方法，能夠用于各種電子電路，能夠作為實現(xiàn)其高速化和高集成化的III-V族化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)等的半導(dǎo)體器件及其制造方法來使用，特別是對功率器件的高性能化及高可靠性化和成本化具有貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其在基體上形成變質(zhì)緩沖層并在其上形成活性層，其特征在于，在構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的層之中，至少向與所述活性層相接的半導(dǎo)體層導(dǎo)入高濃度的雜質(zhì)，并與該高濃度雜質(zhì)含有層相接而設(shè)置電極。
2.如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述活性層至少由集電極層、基極層和發(fā)射極層構(gòu)成，其作為所述電極是集電極電極的雙極晶體管而構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述變質(zhì)緩沖層與銦磷InP進(jìn)行晶格匹配。
4.如權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述基體由鎵砷GaAs構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述變質(zhì)緩沖層由銦磷InP、銦鎵砷InGaAs或銦鋁砷InAlAs或這些材料的組合構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述集電極層、所述基極層和所述發(fā)射極層由與銦磷進(jìn)行晶格匹配的材料構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述集電極層由銦磷構(gòu)成，所述基極層由銦鎵砷構(gòu)成，所述發(fā)射極層由銦磷構(gòu)成，發(fā)射極蓋層由銦鎵砷構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，向所述變質(zhì)緩沖層的全部導(dǎo)入所述雜質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，向所述變質(zhì)緩沖層的一部分導(dǎo)入所述雜質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述變質(zhì)緩沖層中的銦濃度，在其厚度方向上從所述基體側(cè)向所述活性層側(cè)連續(xù)地或階段性地增加，在與所述活性層相接的銦濃度最高的半導(dǎo)體層中，對其全層或到其中途深度為止導(dǎo)入所述雜質(zhì)。
11.如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，利用結(jié)晶生長過程中的摻雜法、或者結(jié)晶生長后的擴(kuò)散法或離子注入法導(dǎo)入所述雜質(zhì)。
12.如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述雜質(zhì)的濃度大于或等于1×1019/cm3。
13.如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述雜質(zhì)是n型雜質(zhì)。
14.如權(quán)利要求2所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述集電極電極由把鈦、白金和金以該順序疊層的Ti/Pt/Au三層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。
15.一種異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法，是權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法，其中包括在所述基體上形成所述變質(zhì)緩沖層的工序；在其上形成所述活性層的工序；以及在構(gòu)成所述變質(zhì)緩沖層的層之中，至少向與所述活性層相接的半導(dǎo)體層導(dǎo)入高濃度的雜質(zhì)的工序。
16.如權(quán)利要求15所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，制造權(quán)利要求2～14的任一項所述的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件。
全文摘要
提供一種改善導(dǎo)熱性的具有變質(zhì)緩沖層的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體器件及其制造方法。在半絕緣性襯底(1)上利用外延生長法形成變質(zhì)緩沖層(2)，在其上依次疊層集電極層(3)、基極層(4)、發(fā)射極層(5)和發(fā)射極蓋層(6)，并把集電極電極(7)與變質(zhì)緩沖層(2)的上部層(2c)相接地設(shè)置。利用結(jié)晶生長過程中的摻雜法向變質(zhì)緩沖層(2)導(dǎo)入與現(xiàn)有的副集電極層同等或大于或等于它的雜質(zhì)，使變質(zhì)緩沖層(2)能起到把集電極電流向集電極電極(7)引導(dǎo)的作用。由于省略了多由熱電阻大的三元混合晶等形成的副集電極層，所以能夠把在半導(dǎo)體器件內(nèi)產(chǎn)生的熱迅速地向襯底(1)散熱。
文檔編號H01L29/201GK1870292SQ20061008455
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者上村正哉 申請人:索尼株式會社