本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，社會(huì)邁入了超高速發(fā)展的信息時(shí)代，全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，射頻通信技術(shù)尤其是GaAs HBT技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和廣泛地應(yīng)用。目前GaAs HBT在手機(jī)/基站中已成為標(biāo)準(zhǔn)射頻器件而得到普遍應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的AlGaAs/GaAs，InGaP/GaAs異質(zhì)結(jié)相比，Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs具有以下特點(diǎn)：

1、Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs的價(jià)帶能帶差可以比InGaP/GaAs更大，電子注入效率更高，隨著Al的摩爾含量增大，Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs的禁帶寬度可以從1.9eV增大到2.32eV，使得HBT器件可以得到更高的方向擊穿電壓和功率，大的價(jià)帶不連續(xù)也有利于提高Al_xGa_0.52-xIn_0.48PHBT器件的高溫工作特性。

2、Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs在實(shí)際制作工藝中，腐蝕選擇比與InGaP/GaAs類似，工藝更易實(shí)現(xiàn)。

事實(shí)上，目前廣泛采用的GaAs HBT多為單異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(SHBT)，即在發(fā)射極和基極(E-B)之間采用InGaP/GaAs異質(zhì)結(jié)，但SHBT結(jié)構(gòu)，由于E-B異質(zhì)結(jié)與B-C(基極-集電極)同質(zhì)結(jié)之間的內(nèi)建電場(chǎng)大小差異，導(dǎo)致在SHBT直流輸出特性中，出現(xiàn)0.2V左右的開啟電壓Voffset，在功率器件應(yīng)用中，尤其是開關(guān)器件應(yīng)用中，造成不必要的功率損耗。另一方面，由于P型GaAs材料在生長(zhǎng)時(shí)，多采用C或Be作為摻雜雜質(zhì)，可能擴(kuò)散至Al_xGa_0.52-xIn_0.48P中，可采用插入空間隔離層解決，但E-B之間的插入層對(duì)HBT器件β等關(guān)鍵指標(biāo)有較大影響。

因此，現(xiàn)有的GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例通過提供一種系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)性能較差的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)，由下至上依次包括：GaAs襯底、N-GaAs集電區(qū)層、N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集電區(qū)層、空間隔離層、P-GaAs基區(qū)層、N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P發(fā)射區(qū)層、N-GaAs發(fā)射區(qū)層、N⁺-In_ZGa_1-ZAs帽層，由N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集電區(qū)層和P-GaAs基區(qū)層形成的第一異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中間插入有空間隔離層，由P-GaAs基區(qū)層和N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P發(fā)射區(qū)層形成第二異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

采用本實(shí)用新型中的一個(gè)或者多個(gè)技術(shù)方案，具有如下有益效果：

由于采用在該系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)中采用兩個(gè)Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs異質(zhì)結(jié)和一個(gè)空間隔離層，其中第一Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs異質(zhì)結(jié)和第二異質(zhì)結(jié)分別用于E-B和B-C的PN結(jié)處，在保證電流增益β，提高工藝可靠度的同時(shí)，減小GaAs HBT開啟電壓Voffset，使得單個(gè)HBT器件同時(shí)滿足微波放大器和高速開關(guān)的應(yīng)用成為可能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例通過提供一種系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)性能較差的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種系統(tǒng)GaAs HBT器件外延結(jié)構(gòu)，如圖1所示，由下至上依次包括GaAs襯底10、N-GaAs集電區(qū)層20、N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集電區(qū)層30、接著是空間隔離層40，在空間隔離層40上是P-GaAs基區(qū)層50，然后是N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P發(fā)射區(qū)層60、N-GaAs發(fā)射區(qū)層70，最頂上是N⁺-In_ZGa_1-ZAs帽層80，由N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集電區(qū)層30和P-GaAs基區(qū)層50形成的第一異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中間插入空間隔離層40，由P-GaAs基區(qū)層50和N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P發(fā)射區(qū)層60形成第二異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

在具體的實(shí)施方式中，該第一Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs異質(zhì)結(jié)和第二異質(zhì)結(jié)分別用于E-B和B-C的PN結(jié)處。該空間隔離層40為非故意摻雜的GaAs層，位于B-C的PN結(jié)之間。

在上述整體的結(jié)構(gòu)中，該GaAs襯底10具體采用Si、SiC、GaN、藍(lán)寶石、金剛石中的任意一種。

該N-GaAs集電區(qū)層20的摻雜濃度為不小于5×10¹⁷cm^-3，厚度為0.2μm～3μm，用于制作集電極的歐姆接觸。

該N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集電區(qū)層30的摻雜濃度為不小于1×10¹⁷cm^-3，厚度為10nm～500nm。

該空間隔離層40為非故意摻雜，摻雜濃度為不大于5×10¹⁷cm^-3，厚度為1nm～10nm。

該P(yáng)-GaAs基區(qū)層50的摻雜濃度為不小于5×10¹⁷cm^-3，厚度為20nm～500nm。

該N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P發(fā)射區(qū)層60的摻雜濃度為不小于1×10¹⁷cm^-3，厚度為20nm～500nm。

該N-GaAs發(fā)射區(qū)層70的摻雜濃度為不小于5×10¹⁷cm^-3，厚度為20nm～500nm。

最后頂層的N⁺-In_ZGa_1-ZAs帽層80中Z為0～1，摻雜濃度為不小于1×10¹⁸cm^-3，厚度為10～200nm。

由于上述采用的雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(DHBT)結(jié)合B-C空間隔離層，在降低Voffset，減少HBT器件開關(guān)功耗的同時(shí)，降低P-GaAs基區(qū)層與N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P發(fā)射區(qū)層之間不必要的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散，進(jìn)一步提高GaAsHBT器件性能。

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。