lGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低，完成制备。
[0038]请参阅图2和图4，并结合参阅图1本发明还提供了一种降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，包括:
[0039]步骤1:取一衬底I ;
[0040]步骤2:沿衬底I上生长极性面或半极性面的GaN基材料的η型集电区2，厚度为0.5-2.5um，一般分为高导电层和低导电层两层，其可以为GaN材料，也可以为AlGaN材料，还可以为组分渐变的AlGaN材料，其中，当为组分渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低；
[0041]步骤3:在η型集电区2上生长ρ型组分渐变基区3，当ρ型组分渐变基区3为组分渐变的InxGahN材料时，生长过程中使III族金属有机源材料铟和镓的流量保持不变输入生长反应室，控制反应室生长温度线性变化，在优选的(OOOl)极性面生长时，极化电场与生长方向相反，则反应室生长温度随生长时间逐渐降低。如图4中所示，tl-t2段，反应室生长温度随时间逐渐降低，实现In组分沿生长方向逐渐增加，从x2变到xl，其中O < x2< xl彡1，厚度为20-200nm，生长出ρ型组分渐变基区3，该层组分的线性变化是为了保证材料内极化电场线性减小，从而产生一个非平衡极化电场，该电场将电离杂质、缺陷等受主原子，产生高浓度空穴，从而使电阻率降低，提高器件的射频性能；
[0042]步骤4:在ρ型组分渐变基区3上生长η型发射区4，厚度为0.52.5um，可以为GaN材料，也可以为AlGaN材料，还可以为组分渐变的AlGaN材料，其中，当为组分渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低，完成制备。
[0043]请参阅图2和图5，并结合参阅图1本发明还提供了一种降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，包括:
[0044]步骤1:取一衬底I ;
[0045]步骤2:在衬底I上生长极性面或半极性面的GaN基材料的η型集电区2，厚度为
0.52.5um，一般分为高导电层和低导电层两层，可以为GaN材料，也可以为AlGaN材料，还可以为组分渐变的AlGaN材料，其中，当为组分渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低；
[0046]步骤3:在η型集电区2上生长ρ型组分渐变基区3，当ρ型组分渐变基区3为组分渐变的AlGaN材料时，生长过程中，对输入生长反应室的III族金属有机源材料Al的流量和金属有机源材料镓的流量进行控制，控制反应室中TMAl/(TMGa+TMAl)的比例，如在优选的(0001)极性面生长时，由于AlGaN材料中的极化效应导致的极化电场与生长方向相反，因此组分渐变的P型AlGaN基区的Al组分沿生长方向逐渐线性降低，即TMAl/(TMGa+TMAl)的比例随生长时间逐渐降低(如图5中所示A段)，便能实现Al组分沿生长方向逐渐降低，Al组分从y2变到yl，其中O彡yl < y2彡1，厚度为20_200nm，生长出ρ型组分渐变基区3，该层组分的线性变化是为了保证材料内极化电场线性减小，从而产生一个非平衡极化电场，该电场将电离杂质、缺陷等受主原子，产生高浓度空穴，从而使电阻率降低，提高器件的射频性能；
[0047]步骤4:在ρ型组分渐变基区3上生长η型发射区4，厚度为0.5-2.5um,可以为GaN材料，也可以为AlGaN材料，还可以为组分渐变的AlGaN材料，其中，当为组分渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低，完成制备。
[0048]其中在ρ型组分渐变基区3和η型发射区4的界面处，ρ型组分渐变基区3 —侧的带隙宽度小于等于η型发射区4 一侧的带隙宽度。这样有利于促进电子电流从η型发射区4流向ρ型组分渐变基区3，同时更重要的是阻挡空穴电流从ρ型组分渐变基区3流向η型发射区4。
[0049]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构，其包括: 一衬底； 一 η型集电区，其制作在衬底上； 一 P型组分渐变基区，其制作在η型集电区上； 一 η型发射区，其制作在P型基区上。2.如权利要求1所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构，其η型集电区厚度为0.5-2.5um,其是分为高导电层和低导电层两层，其材料为GaN、AlGaN或为组分渐变的AlGaN材料，其中，当组分为渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低。3.如权利要求1所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构，其中η型发射区厚度为50-200nm，材料为GaN、AlGaN材料或为组分渐变的AlGaN材料，其中，当组分为渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低。4.如权利要求1所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构，其中所述P型组分渐变基区的厚度为20-200nm，材料为组分渐变的InGaN，其组分x值沿极化电场方向线性减小，从Xl渐变到x2，其中O彡x2 < Xl彡I ;也可以为组分渐变的AlGaN材料，其组分y值沿极化电场方向线性增加，从yl渐变到y2，其中O < yl < y2 < I。5.如权利要求1所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构，其中在P型组分渐变基区和η型发射区的界面处，P型组分渐变基区一侧的带隙宽度小于等于η型发射区一侧的带隙宽度。6.一种降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，包括: 步骤1:取一衬底； 步骤2:沿衬底上生长极性面或半极性面的GaN基材料的η型集电区； 步骤3:在η型集电区上生长P型组分渐变基区，当P型组分渐变基区的材料为组分渐变的InxGahN时，生长过程中对输入生长反应室的III族金属有机源材料In的流量和金属有机源材料镓的流量进行控制，控制反应室中TMIn/(TMGa+TMIn)的比例，形成的P型组分渐变基区，或在生长过程中使III族金属有机源材料铟和镓的流量保持不变输入生长反应室，控制反应室生长温度线性变化，形成P型组分渐变基区3，其中In组分渐变满足沿极化电场方向逐渐减小； 步骤4:在P型组分渐变基区上生长η型发射区。7.一种降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，包括: 步骤1:取一衬底； 步骤2:在衬底上生长极性面或半极性面的GaN基材料的η型集电区； 步骤3:在η型集电区上生长P型组分渐变基区，当P型组分渐变基区的材料为组分渐变的AlGaN时，生长过程中，对输入生长反应室的III族金属有机源材料Al的流量和金属有机源材料镓的流量进行控制，控制反应室中TMAl/(TMGa+TMAl)的比例，形成P型组分渐变基区，其中Al组分渐变满足沿极化电场方向逐渐增加。 步骤4:在P型组分渐变基区上生长η型发射区，完成制备。8.如权利要求6所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，其中所述η型集电区的厚度为0.5-2.5um，其分为高导电层和低导电层两层，材料为GaN、AlGaN或为组分渐变的AlGaN，其中，当为组分渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低。9.如权利要求6所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，其中所述η型发射区厚度为0.5-2.5um，材料为GaN、AlGaN或为组分渐变的AlGaN材料，其中，当为组分渐变的AlGaN材料时，Al组分沿极化电场方向逐渐线性降低。10.如权利要求6所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，其中所述P型组分渐变基区的厚度为20-200nm，材料为组分渐变的InGaN，其组分x值沿极化电场方向线性减小，从xl渐变到x2，其中O < x2 < XlS I。11.如权利要求7所述的降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构的生长方法，其中所述P型组分渐变基区的厚度为20-200nm，材料为组分渐变的AlGaN，其组分y值沿极化电场方向线性增加，从yl渐变到y2，其中O < yl < y2 < I。
【专利摘要】本发明提供一种降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构及生长方法，其中降低基区电阻率的GaN基HBT外延结构，其包括：一衬底；一n型集电区，其制作在衬底上；一p型组分渐变基区，其制作在n型集电区上；一n型发射区，其制作在p型基区上。本发明通过特殊的结构设计，使基区电阻率大大降低，从而提高器件性能。
【IPC分类】H01L29/737, H01L29/20, H01L29/10
【公开号】CN104900689
【申请号】CN201510309494
【发明人】张连, 张韵, 王军喜, 李晋闽
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日