异质结双极型晶体管及异质结双极型晶体管的形成方法与流程

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种异质结双极型晶体管及异质结双极型晶体管的形成方法。

背景技术：

1、异质结双极型晶体管（hetero-junction bipolar transistor，简称hbt）是由发射区（emitter）、基区（base）和集电区（collect）组成的晶体管，发射区采用轻掺杂的宽带隙，基区采用重掺杂的窄带隙，发射效率由禁带能差决定，主要功能为电流增益，如增益集电区电流或增益基区电流，异质结双极型晶体管器件有性能稳定、高速度及高频率等特点。异质结双极型晶体管技术已成为rf集成电路市场的主流技术之一，并对现代通信技术的发展产生了深远的影响。

2、然而，现有的异质结双极型晶体管的性能还有待改善。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种异质结双极型晶体管及异质结双极型晶体管的形成方法，以改善异质结双极型晶体管的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种异质结双极型晶体管，包括：衬底，所述衬底在第一方向上依次包括第一区、第二区和第三区，所述第二区位于所述第一区和所述第三区之间，所述第一方向平行于衬底表面；位于所述衬底上的集电层；位于所述第一区和所述第二区的集电层上的基层；位于所述第一区和所述第二区的基层上的发射层；位于所述第一区的发射层上的发射电极层；位于所述第二区的基层上的基电极层，所述基电极层位于所述发射层的一侧；所述发射层包括第一部和第二部，所述第一部位于所述第一区，所述第一部沿第二方向位于所述基层与所述发射电极层之间，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第二部位于所述第二区，所述第二部沿所述第一方向位于所述基电极层与所述第一部之间，所述第二部用于电隔离所述第一部和所述基电极层，所述第二部的材料为本征半导体材料；位于所述第三区的集电层上的集电极层。

3、可选的，所述集电层和所述第一部的导电类型相同，所述基层与所述集电层和第一部的导电类型不同。

4、可选的，所述第一部的材料包括n型的磷镓铟或砷镓铝。

5、可选的，所述第二部的材料包括本征的磷镓铟或本征的砷镓铝。

6、可选的，所述集电层的材料包括n型的砷化镓。

7、可选的，所述基层的材料包括p型的砷化镓。

8、可选的，还包括：沿所述第二方向位于所述第一部和所述发射电极层之间的发射极传输层，所述发射极传输层的材料与所述集电层的材料相同。

9、相应地，本发明技术方案还提供一种异质结双极型晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底在第一方向上依次包括第一区、第二区和第三区，所述第二区位于所述第一区和所述第三区之间，所述第一方向平行于衬底表面；在所述衬底上形成集电层；形成位于所述第一区和所述第二区的集电层上的基层；形成位于所述第一区和所述第二区的基层上的发射层；形成位于所述第一区的发射层上的发射电极层；形成位于所述第二区的基层上的基电极层，所述基电极层位于所述发射层的一侧；形成位于所述第三区的集电层上的集电极层；对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，使所述发射层形成为第一部和第二部，所述第一部位于所述第一区，沿第二方向位于所述基层与所述发射电极层之间，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第二部位于所述第二区，所述第二部沿所述第一方向位于所述基电极层与所述第一部之间，所述第二部用于电隔离所述第一部和所述基电极层，所述第二部的材料为本征半导体材料。

10、可选的，还包括：形成位于所述发射层和所述发射电极层之间的发射极传输层。

11、可选的，在所述衬底上形成所述集电层；在所述集电层上形成基极材料层；在所述基极材料层上形成发射材料层；在所述发射材料层上形成传输材料层；在所述第一区的传输材料层上形成发射电极层；以所述发射电极层为掩膜刻蚀所述传输材料层，在所述第一区的发射材料层上形成发射极传输层。

12、可选的，所述基电极层、基层、发射层和集电极层的形成方法包括：去除所述第二区上的部分发射材料层，在所述第二区的基极材料层上形成基电极层；形成所述基电极层之后，去除所述第三区上的基极材料层和发射材料层，在所述第一区和所述第二区上形成所述基层和位于所述基层上的所述发射层；在所述第三区上的集电层上形成所述集电极层。

13、可选的，所述第一部和所述第二部的形成方法包括：形成所述集电极层之后，对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，使所述发射极传输层底部的发射层形成为所述第一部，使所述基电极层与所述第一部之间的发射层形成为所述第二部。

14、可选的，对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，注入的带电粒子为与所述第一部的导电类型相反的带电粒子；对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，注入的带电粒子为p型带电粒子。

15、可选的，所述第二部的材料包括本征砷镓铝或本征砷镓铝；所述第一部的材料包括n型的磷镓铟或砷镓铝。

16、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

17、本发明的技术方案的异质结双极型晶体管，通过在第一部与基电极层之间的基层上设置第二部，所述第二部电隔离所述基电极层和第一部，从而能有效防止当基电极层电流超过一定值时，基电极层与发射层之间导通，形成肖特基二极管，导致异质结双极型晶体管不能放大电流的问题，这样可以提高施加在基电极层的电流，从而让异质结双极型晶体管输出更大的功率。

18、进一步，所述第二部电隔离所述第一部和基电极层，所述第二部的材料为本征半导体材料，所述第二部的导电能力微弱，因此所述第一部和基电极层之间的间距能够缩小，从而基层的面积能够减小。由于所述基层与所述集电层和发射层的导电类型相反，因此所述基层的面积减小，所述基层与集电层的接触面积减小，能够降低集电层与基层之间的pn结的结电容；由于第二部为本征半导体材料，所述第二部具有电隔离能力，因此所述基层只与所述第一部电接触，也减小了基层与发射层之间的电接触面积，降低了基层与发射层之间的pn结的结电容。

19、本发明的技术方案的异质结双极型晶体管的形成方法，通过对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，使所述发射电极层底部的发射层形成为第一部，使所述基电极层与所述第一部之间的发射层形成为第二部，所述第二部的材料为本征半导体材料，从而能有效防止当基电极层电流超过一定值时，基电极层与发射层之间导通，形成肖特基二极管，导致异质结双极型晶体管不能放大电流的问题，这样可以提高施加在基电极层的电流，从而让异质结双极型晶体管输出更大的功率。

技术特征：

1.一种异质结双极型晶体管，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述集电层和所述第一部的导电类型相同，所述基层与所述集电层和第一部的导电类型不同。

3.如权利要求2所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述第一部的材料包括n型的磷镓铟或砷镓铝。

4.如权利要求3所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述第二部的材料包括本征的磷镓铟或本征的砷镓铝。

5.如权利要求2所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述集电层的材料包括n型的砷化镓。

6.如权利要求2所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述基层的材料包括p型的砷化镓。

7.如权利要求2所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，还包括：沿所述第二方向位于所述第一部和所述发射电极层之间的发射极传输层，所述发射极传输层的材料与所述集电层的材料相同。

8.一种异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：形成位于所述发射层和所述发射电极层之间的发射极传输层。

10.如权利要求9所述的异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，所述集电层、发射电极层、发射极传输层的形成方法包括：在所述衬底上形成所述集电层；在所述集电层上形成基极材料层；在所述基极材料层上形成发射材料层；在所述发射材料层上形成传输材料层；在所述第一区的传输材料层上形成发射电极层；以所述发射电极层为掩膜刻蚀所述传输材料层，在所述第一区的发射材料层上形成发射极传输层。

11.如权利要求10所述的异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，所述基电极层、基层、发射层和集电极层的形成方法包括：去除所述第二区上的部分发射材料层，在所述第二区的基极材料层上形成基电极层；形成所述基电极层之后，去除所述第三区上的基极材料层和发射材料层，在所述第一区和所述第二区上形成所述基层和位于所述基层上的所述发射层；在所述第三区上的集电层上形成所述集电极层。

12.如权利要求11所述的异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一部和所述第二部的形成方法包括：形成所述集电极层之后，对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，使所述发射极传输层底部的发射层形成为所述第一部，使所述基电极层与所述第一部之间的发射层形成为所述第二部。

13.如权利要求8所述的异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，注入的带电粒子为与所述第一部的导电类型相反的带电粒子；对所述第二区上的发射层进行带电粒子注入，注入的带电粒子为p型带电粒子。

14.如权利要求13所述的异质结双极型晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二部的材料包括本征砷镓铝或本征砷镓铝；所述第一部的材料包括n型的磷镓铟或砷镓铝。

技术总结
一种异质结双极型晶体管及其形成方法，结构包括：衬底，所述衬底在第一方向上依次包括第一区、第二区和第三区，所述第二区位于所述第一区和所述第三区之间，所述第一方向平行于衬底表面；位于衬底上的集电层；位于第一区和第二区的集电层上的基层；位于第一区和第二区的基层上的发射层；位于第一区的发射层上的发射电极层；位于第二区的基层上的基电极层,基电极层位于所述发射层的一侧；发射层包括第一部和第二部，第一部位于第一区的基层与发射电极层之间，第二部位于位于基电极层与第一部之间，第二部用于电隔离第一部和基电极层，第二部的材料为第一部的本征半导体材料；位于第三区的集电层上的集电极层。所述基层的电流得到提高。

技术研发人员：姜清华,邹道华,潘林,吴炫聪
受保护的技术使用者：常州承芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13