一种系统GaAsHBT器件外延结构的制作方法

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种系统GaAs HBT器件外延结构。

背景技术：

进入二十一世纪以来，社会迈入了超高速发展的信息时代，全球数据业务呈现爆炸式增长，射频通信技术尤其是GaAs HBT技术取得了长足的进步和广泛地应用。目前GaAs HBT在手机/基站中已成为标准射频器件而得到普遍应用。

与传统的AlGaAs/GaAs，InGaP/GaAs异质结相比，Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs具有以下特点：

1、Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs的价带能带差可以比InGaP/GaAs更大，电子注入效率更高，随着Al的摩尔含量增大，Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs的禁带宽度可以从1.9eV增大到2.32eV，使得HBT器件可以得到更高的方向击穿电压和功率，大的价带不连续也有利于提高Al_xGa_0.52-xIn_0.48PHBT器件的高温工作特性。

2、Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs在实际制作工艺中，腐蚀选择比与InGaP/GaAs类似，工艺更易实现。

事实上，目前广泛采用的GaAs HBT多为单异质结结构(SHBT)，即在发射极和基极(E-B)之间采用InGaP/GaAs异质结，但SHBT结构，由于E-B异质结与B-C(基极-集电极)同质结之间的内建电场大小差异，导致在SHBT直流输出特性中，出现0.2V左右的开启电压Voffset，在功率器件应用中，尤其是开关器件应用中，造成不必要的功率损耗。另一方面，由于P型GaAs材料在生长时，多采用C或Be作为掺杂杂质，可能扩散至Al_xGa_0.52-xIn_0.48P中，可采用插入空间隔离层解决，但E-B之间的插入层对HBT器件β等关键指标有较大影响。

因此，现有的GaAs HBT器件外延结构性能较差。

技术实现要素：

本实用新型实施例通过提供一种系统GaAs HBT器件外延结构，解决了现有技术中GaAs HBT器件外延结构性能较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种系统GaAs HBT器件外延结构，由下至上依次包括：GaAs衬底、N-GaAs集电区层、N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集电区层、空间隔离层、P-GaAs基区层、N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P发射区层、N-GaAs发射区层、N⁺-In_ZGa_1-ZAs帽层，由N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集电区层和P-GaAs基区层形成的第一异质结结构中间插入有空间隔离层，由P-GaAs基区层和N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P发射区层形成第二异质结结构。

采用本实用新型中的一个或者多个技术方案，具有如下有益效果：

由于采用在该系统GaAs HBT器件外延结构中采用两个Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs异质结和一个空间隔离层，其中第一Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs异质结和第二异质结分别用于E-B和B-C的PN结处，在保证电流增益β，提高工艺可靠度的同时，减小GaAs HBT开启电压Voffset，使得单个HBT器件同时满足微波放大器和高速开关的应用成为可能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中系统GaAs HBT器件外延结构的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种系统GaAs HBT器件外延结构，解决了现有技术中GaAs HBT器件外延结构性能较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

本实用新型实施例提供的一种系统GaAs HBT器件外延结构，如图1所示，由下至上依次包括GaAs衬底10、N-GaAs集电区层20、N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集电区层30、接着是空间隔离层40，在空间隔离层40上是P-GaAs基区层50，然后是N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P发射区层60、N-GaAs发射区层70，最顶上是N⁺-In_ZGa_1-ZAs帽层80，由N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集电区层30和P-GaAs基区层50形成的第一异质结结构中间插入空间隔离层40，由P-GaAs基区层50和N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P发射区层60形成第二异质结结构。

在具体的实施方式中，该第一Al_xGa_0.52-xIn_0.48P/GaAs异质结和第二异质结分别用于E-B和B-C的PN结处。该空间隔离层40为非故意掺杂的GaAs层，位于B-C的PN结之间。

在上述整体的结构中，该GaAs衬底10具体采用Si、SiC、GaN、蓝宝石、金刚石中的任意一种。

该N-GaAs集电区层20的掺杂浓度为不小于5×10¹⁷cm^-3，厚度为0.2μm～3μm，用于制作集电极的欧姆接触。

该N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P集电区层30的掺杂浓度为不小于1×10¹⁷cm^-3，厚度为10nm～500nm。

该空间隔离层40为非故意掺杂，掺杂浓度为不大于5×10¹⁷cm^-3，厚度为1nm～10nm。

该P-GaAs基区层50的掺杂浓度为不小于5×10¹⁷cm^-3，厚度为20nm～500nm。

该N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P发射区层60的掺杂浓度为不小于1×10¹⁷cm^-3，厚度为20nm～500nm。

该N-GaAs发射区层70的掺杂浓度为不小于5×10¹⁷cm^-3，厚度为20nm～500nm。

最后顶层的N⁺-In_ZGa_1-ZAs帽层80中Z为0～1，掺杂浓度为不小于1×10¹⁸cm^-3，厚度为10～200nm。

由于上述采用的双异质结结构(DHBT)结合B-C空间隔离层，在降低Voffset，减少HBT器件开关功耗的同时，降低P-GaAs基区层与N-Al_xGa_0.52-xIn_0.48P发射区层之间不必要的掺杂杂质扩散，进一步提高GaAsHBT器件性能。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。