本發(fā)明涉及一種異質(zhì)接面雙極晶體管，特別是由磊晶生長(zhǎng)于一砷化鎵基板上的化合物半導(dǎo)體層所成于的一種偽晶型異質(zhì)接面雙極晶體管形。

背景技術(shù)：

異質(zhì)接面雙極晶體管(heterojunction bipolar transistor，以下縮寫為HBT)是一種使用不同半導(dǎo)體材料以在發(fā)射極和基極之間形成一異質(zhì)接面的雙極晶體管(bipolar junction transistor，BJT)。HBT的優(yōu)點(diǎn)是高電流增益和低基極阻抗。此外，以化合物半導(dǎo)體層磊晶生長(zhǎng)于一砷化鎵基板上所制作的HBT(以下縮寫為GaAs HBT)，因?yàn)檫@些半導(dǎo)體層本身的材料特性而具有高電子遷移率，這在高頻應(yīng)用上是一種很大的優(yōu)勢(shì)。例如，GaAs HBT通常用于移動(dòng)電話、WiFi終端機(jī)及其基地臺(tái)中如射頻(RF)功率放大器和其他單晶微波集成電路(monolithic microwave integrated circuits，MMICs)。通過(guò)使用應(yīng)變(擬晶)的半導(dǎo)體層或具有漸變成分的半導(dǎo)體層對(duì)基極、發(fā)射極及/或集電極進(jìn)行能隙工程能有效改進(jìn)GaAs HBT的性能。從而降低HBT的導(dǎo)電電子過(guò)渡時(shí)間，使得高頻性能例如高電流增益截止頻率(以下以fT表示)和最大振蕩頻率(以下以fmax表示)能獲得改進(jìn)。

雙異質(zhì)接面雙極晶體管(double HBT，以下縮寫為DHBT)是另一種類型的HBT，其中發(fā)射極和集電極兩者的能隙皆比基極寬。已知的是一個(gè)形成于一砷化鎵基板上的InGaP/GaAs/AlGaAs DHBT能在橫跨集電極和發(fā)射極電壓(VCE)的低壓降和高集電極電流(Ic)的偏壓區(qū)域(即膝點(diǎn)區(qū)域)降低基極–集電極電容Cbc。Cbc的降低導(dǎo)致在功率放大器中的高線 性度，例如WiFi信號(hào)調(diào)制的低誤差向量幅度(error vector magnitude，EVM)(參照13th GAAS Symposium,Paris,2005,pp.205-208)。這解釋了Cbc的降低可歸因于電洞被在基極–集電極接面處的價(jià)帶差阻擋。因?yàn)榧姌O的能隙大于基極的能隙，在DHBT中的基極–集電極接面處有一個(gè)價(jià)帶差，其能阻擋電洞擴(kuò)散到集電極，并因此降低擴(kuò)散電容。然而，InGaP/GaAs/AlGaA DHBT的fT和fmax分別是30GHz和57GHz，小于典型的GaAs HBT的fT和fmax，即，在fT中為超過(guò)40GHz而在fmax中為超過(guò)100GHz。HBT的fT和fmax是與用于形成基極的材料中的電子遷移率以及用于形成集電極的材料中的飽和電子速度相關(guān)。為了提高DHBT的運(yùn)作速度，不可缺少的是使用具有更高電子遷移率的材料來(lái)形成基極以及使用具有更高飽和電子速度的材料來(lái)形成集電極。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如上所述，InGaP/GaAs/AlGaA DHBT能降低在I-V曲線膝點(diǎn)區(qū)域的Cbc，這使得HBT的線性度被提高。一GaAs HBT包括一擬晶型基極層，例如InGaAs和GaAsSb，即使在集電極材料是GaAs的條件下也能形成一類似DHBT的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些材料的能隙小于GaAs的能隙。因?yàn)镚aAs的電子飽和速度高于AlGaAs的電子飽和速度，所以能通過(guò)使用一個(gè)擬晶基極層和一GaAs集電極層同時(shí)提高高頻性能和線性度兩者。特別是，包括一擬晶InGaAs基極層的GaAs HBT能因?yàn)镮nGaAs的較高的電子遷移率而實(shí)質(zhì)上改善高頻性能。因此，為了獲得一個(gè)具有改進(jìn)的線性度的高速GaAs HBT，本發(fā)明提出使用擬晶層來(lái)形成基極層。在使用一擬晶基極層例如InGaAs的GaAs HBT(以下稱為擬晶GaAs HBT)中，銦含量和基極層的厚度必須被優(yōu)化，使得基極層的厚度小于一給定的銦含量的臨界厚。隨著銦含量的增加，InGaAs的體晶格常數(shù)也會(huì)增大。在此，術(shù)語(yǔ)“體晶格常數(shù)”是指當(dāng)材料在塊體形態(tài)時(shí)的固有晶格常數(shù)，也就是非應(yīng)變形態(tài)。對(duì)于InGaAs在一GaAs基板上擬晶生長(zhǎng)的臨界厚度是由兩種材料之間在體晶格 常數(shù)的差異來(lái)決定，這種差異也被稱為晶格失配，且其為InGaAs的銦含量的一個(gè)函數(shù)?；鶚O層的厚度必須小于臨界厚度，(1)以盡可能避免在半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)過(guò)程中因?yàn)榛鶚O層和GaAs基板之間的晶格失配而形成失配位錯(cuò)；(2)以防止失配位錯(cuò)在組件的長(zhǎng)時(shí)間工作中增殖。

盡管有高頻操作和高線性度的潛在優(yōu)勢(shì)，只要使用InGaAs作為基極仍然難以降低Vce的偏移(以下簡(jiǎn)稱為Vceoff)。Vceoff是指在Ic-Vce特性圖中導(dǎo)通組件的偏移電壓，即Ic為零時(shí)的Vce，如圖15所示。當(dāng)組件被用作功率放大器時(shí)，通常希望能有較小的Vceoff。如圖15所示，當(dāng)Vceoff較小時(shí)，在電流–電壓平面上可用于放大器操作的負(fù)載線的區(qū)域也較寬。而線性度、最大輸出功率和功率附加效率也可以被改善。與正常的HBT比較時(shí)，通常假設(shè)DHBT會(huì)導(dǎo)致較小的Vceoff。然而，本案發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在使用InGaP作為發(fā)射極材料的GaAs HBT中使用InGaAs作為基極材料實(shí)際上會(huì)使Vceoff增加。圖6D顯示Vceoff的二維仿真結(jié)果。在傳統(tǒng)的包括晶格匹配的InGaP作為發(fā)射極和GaAs作為基極的GaAs HBT，Vceoff為197mV。然而，如果使用InGaAs基極，Vceoff對(duì)的10％和12％的銦含量分別增加至223mV和228mV。這是因?yàn)榧釉诨鶚O層中的InGaAs改變了在發(fā)射極–基極接面處和集電極–基極接面處的順向接面電子流之間的平衡點(diǎn)。圖16顯示了使用GaAs基極(實(shí)線)和InGaAs基極(虛線)的傳導(dǎo)能帶邊緣(conduction band edge，ECBM)的變化。粗箭頭繪示了穿過(guò)發(fā)射極–基極接面和集電極–基極接面的順向接面電子流。順向接面電子流是由對(duì)傳導(dǎo)電子的能障來(lái)決定。在發(fā)射極–基極接面處，能障是由InGaP發(fā)射極的傳導(dǎo)能帶邊緣來(lái)決定，對(duì)GaAs基極和InGaAs基極亦同。然而，在集電極–基極接面處，所述傳導(dǎo)能帶邊緣能通過(guò)用于InGaAs基極的成分漸變的InGaAs層而平滑地相連。其結(jié)果是，對(duì)順向接面電子流的能障被降低，而在順向接面電子流中的不平衡因?yàn)镮nGaAs基極而增加。因此，使得Vceoff變大。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提出一種GaAs HBT，其包括一具有一種設(shè)計(jì)來(lái)降低或消除失配位錯(cuò)的漸變成分的擬晶基極層，以降低基極–集電極電容Cbc，同時(shí)增加DC電流增益，從而大幅改善所述HBT的DC和RF性能。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提出一種GaAs HBT，其包括一具有一種設(shè)計(jì)來(lái)降低偏移電壓Vceoff的成分變化的擬晶基極層。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提出一種GaAs HBT，其包括一擬晶于GaAs的基極層，其體晶格常數(shù)大于GaAs的體晶格常數(shù)，以及一擬晶于GaAs的發(fā)射極層，其體晶格常數(shù)小于GaAs的體晶格常數(shù)。然后HBT結(jié)構(gòu)上的力學(xué)不穩(wěn)定性可以被降低。因此能避免失配位錯(cuò)在組件的長(zhǎng)時(shí)間工作中形成或增殖。

為達(dá)上述第一目的，本發(fā)明提供一種HBT，其包括磊晶生長(zhǎng)于一GaAs基板上的多個(gè)層半導(dǎo)體層，所述多個(gè)層半導(dǎo)體層在所述GaAs基板上形成一集電極、在所述集電極上形成一基極以及在所述基極上形成一發(fā)射極，其中所述基極包括：一第一基極層，包括一銦含量i為0<i<1的砷化鎵銦IniGa1-iAs，所述銦含量i為均勻分布或以一第一斜率s1從一發(fā)射極端到一集電極端變化，當(dāng)所述銦含量i從所述發(fā)射極端到所述集電極端為增加時(shí)，所述第一斜率s1被定義為正值；以及一第二基極層，位于所述第一基極層與所述發(fā)射極之間，并包括一銦含量j為0<j<1的InjGa1-jAs，所述銦含量j以一第二斜率s2從所述發(fā)射極端到所述集電極端變化，當(dāng)所述銦含量j從所述發(fā)射極端到所述集電極端為增加時(shí)，所述第二斜率s2被定義為正值；其中所述銦含量i的一平均值大于所述銦含量j的一平均值，所述第二斜率s2的一平均值為正值，且所述第一斜率s1的平均值為所述第二斜率s2的平均值的一半或更小。

于實(shí)施時(shí)，所述銦含量i為一常數(shù)。

于實(shí)施時(shí)，所述第一基極層的銦含量i介于0.03和0.2之間。

為達(dá)上述第二目的，本發(fā)明提供一種異質(zhì)接面雙極晶體管(HBT)，其包括磊晶生長(zhǎng)于一GaAs基板上的多個(gè)層半導(dǎo)體層，所述多個(gè)層半導(dǎo)體層在所述GaAs基板上形成一集電極、在所述集電極上形成一基極以及在所述基極上形成一發(fā)射極，其中所述基極包括：一第三基極層，包括一銦含量m為0<m<1的InmGa1-mAs；以及一第四基極層，位于所述第三基極層與所述發(fā)射極之間，并包括一銦含量n為0<n<1的InnGa1-nAs；其中所述第四基極層的銦含量n的一平均值大于在所述第三基極層內(nèi)靠近所述第四基極層處的所述第三基極層的銦含量m。

于實(shí)施時(shí)，所述第四基極層的銦含量n從一第三基極層端到一發(fā)射極端為增加。

于實(shí)施時(shí)，所述第三基極層的銦含量m為介于0.03和0.2之間。

于實(shí)施時(shí)，所述發(fā)射極還包括一與砷化鎵晶格匹配的第一射極層，以及一介于所述第四基極層和所述第一射極層的第二射極層，其中所述第二射極層包括一銦含量v為介于0.53和0.8之間的InvGa1-vAs。

為達(dá)上述第三目的，本發(fā)明提供一種異質(zhì)接面雙極晶體管(HBT)，其包括磊晶生長(zhǎng)于一GaAs基板上的多個(gè)層半導(dǎo)體層，所述多個(gè)層半導(dǎo)體層在所述GaAs基板上形成一集電極、在所述集電極上形成一基極以及在所述基極上形成一發(fā)射極，其中所述基極包括一第五基極層，其擬晶于GaAs上并具有一至少比GaAs的體晶格常數(shù)大0.15％的第一體晶格常數(shù)；以及所述發(fā)射極包括一第三射極層，其擬晶于GaAs上并具有一至少比GaAs的體晶格常數(shù)小0.15％的第二體晶格常數(shù)。

于實(shí)施時(shí)，所述第三射極層是由一銦含量x和一磷含量y皆介于0和1之間的磷砷化鎵銦InxGa1-xAs1-yPy構(gòu)成，且所述銦含量x和所述磷含量y的組合滿足所述第三射極層的體晶格常數(shù)至少比GaAs的體晶格常數(shù)小0.15％的條件。

于實(shí)施時(shí)，所述第三射極層是由一銦含量x介于0.1和0.44之間的磷化鎵銦InxGa1-xP構(gòu)成。

于實(shí)施時(shí)，所述第三射極層是由一銦含量x介于0.1和0.44之間的InxGa1-xP構(gòu)成，所述發(fā)射極在所述第五基極層和所述第三射極層之間還包括一第四射極層，且所述第四射極層由一銦含量z介于0.53和0.8之間的InzGa1-zP構(gòu)成。

于實(shí)施時(shí)，所述第三射極層是由一磷含量y介于0.03和0.5之間的磷砷化鎵GaAs1-yPy構(gòu)成。

于實(shí)施時(shí)，所述第五基極層是由一銦含量o和一銻含量p皆介于0和1之間的銻砷化鎵銦InoGa1-oAs1-pSbp構(gòu)成，且所述銦含量o和所述銻含量p的組合滿足所述第五基極層的體晶格常數(shù)至少比GaAs體晶格常數(shù)大0.15％的條件。

于實(shí)施時(shí)，所述第五基極層是由一銦含量o介于0.03和0.2之間的InoGa1-oAs構(gòu)成。

于實(shí)施時(shí)，所述第五基極層是由一銦含量o介于0.03和0.2之間的InoGa1-oAs構(gòu)成，而所述基極在所述第五基極層和所述第三射極層之間還包括一第六基極層，且所述第六基極層由具有一銦含量q的InqGa1-qAs構(gòu)成，所述銦含量q的一平均值大于在所述第五基極層內(nèi)靠近所述第六基極層處的所述第五基極層的銦含量o。

于實(shí)施時(shí)，所述銦含量q從一第五基極層端到一發(fā)射極端為增加。

于實(shí)施時(shí)，所述第五基極層是由一銻含量p介于0.03和0.2之間的銻砷化鎵GaAs1-pSbp構(gòu)成。

為對(duì)于本發(fā)明的特點(diǎn)與作用能有更深入的了解，下面通過(guò)實(shí)施例配合圖式詳述于后。

附圖說(shuō)明

圖1圖為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖2A和圖2B分別顯示在圖1所示的GaAs HBT的兩個(gè)實(shí)施例中的基極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布；

圖3A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖3B顯示在圖3A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布；

圖3C顯示Cbc的二維組件仿真結(jié)果，以圖3A所示的GaAs HBT的第二基極層的厚度tgrad-的函數(shù)繪示；

圖4A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的圖表；

圖4B顯示Cbc的測(cè)量結(jié)果，以示于圖4A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的傳統(tǒng)GaAs HBT(三角形)的電流Ic的函數(shù)繪示；

圖4C顯示功率附加效率(PAE)的測(cè)量結(jié)果，以示于圖4A的GaAs HBT(實(shí)線)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(虛線)的輸出功率(Pout)的函數(shù)繪示；

圖4D顯示示于圖4A的GaAs HBT(實(shí)線)和基極材料為GaAs的GaAs HBT(虛線)使用一WiFi IEEE 802.11a調(diào)變所測(cè)得的誤差向量幅度(EVM)；

圖5A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖5B、圖5C和圖5D圖分別顯示在圖5A所示的GaAs HBT的三個(gè)實(shí)施例中的基極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布；

圖6A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖6B顯示在圖6A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中的第三和第四基極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布；

圖6C顯示在圖6A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中的第一和第二射極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布；

圖6D顯示五種傳統(tǒng)GaAs HBT和本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例的Vceoff的二維組件仿真結(jié)果。

圖7A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的圖表；

圖7B顯示集電極電流Ic的測(cè)量結(jié)果，以示于圖7A的GaAs HBT(實(shí)線)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(虛線)的電流Vce的函數(shù)繪示；

圖7C顯示Cbc的測(cè)量結(jié)果，以示于圖7A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(三角形)的電流Ic-的函數(shù)繪示；

圖7D顯示PAE的測(cè)量結(jié)果，以示于圖7A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(三角形)的Pout的函數(shù)繪示；

圖8為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖9A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖9B顯示在圖9A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中，第三射極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布及其產(chǎn)生的傳導(dǎo)能帶邊緣ECBM的變化圖；

圖10A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖10B顯示在圖10A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中，第三射極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布及其產(chǎn)生的ECBM的變化圖；

圖11A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖11B顯示在圖11A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中，第三射極層 沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布及其產(chǎn)生的ECBM的變化圖；

圖12A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；

圖12B顯示在圖12A所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例中，第三和第四射極層沿著半導(dǎo)體層堆棧方向的銦含量分布；

圖13A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的圖表；

圖13B和圖13C為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的實(shí)施例的圖表；

圖13D、圖13E和圖13F分別顯示示于圖13A、圖13B和圖13C中的GaAs HBT的高溫操作壽命(HTOL)的測(cè)試結(jié)果。

圖14A為根據(jù)本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例的圖表；

圖14B為一傳統(tǒng)InGaAs基極擬晶型GaAs HBT的圖表；

圖14C顯示示于圖14A中的GaAs HBT的HTOL的測(cè)試結(jié)果；

圖14D顯示示于圖14B中的傳統(tǒng)GaAs HBT的HTOL的測(cè)試結(jié)果；

圖14E顯示Cbc的測(cè)量結(jié)果，以示于圖14A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(三角形)的電流Ic的函數(shù)繪示。

圖15為顯示Vce的偏移電壓(Vceoff)的集電極電流(Ic)和發(fā)射極電壓(VCE)特性圖，并繪示當(dāng)組件做為一RF功率放大器操作時(shí)的負(fù)載線；

圖16繪示了具有GaAs基極的傳統(tǒng)GaAs HBT和具有InGaAs基極的傳統(tǒng)擬晶型GaAs HBT的傳導(dǎo)能帶邊緣的變化。粗箭頭繪示了順向接面電子流。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：100-GaAs HBT；110-GaAs基板；120-子集電極；130-集電極；131、132-集電極層；140-基極；141-第一基極層；142-第二基極層；150-發(fā)射極；151-InGaAs接觸層；152-GaAs層；153-InGaP層；200-GaAs HBT；210-GaAs基板；220-子集電極；230-集電極；231、232-集電極層；240-基極；241-第三基極層；242-第四基極層；250-發(fā)射極；251-InGaAs接觸層；252-GaAs層；253-第一射極層；254-第二射極層；300-GaAs HBT；310-GaAs基板；320-子集電極；330-集電極；340-基極；341-第五基極層；350-發(fā)射極；351-第三射極層；352-第四射極層；360-平面n型摻雜；i、j、n、m、o、q、v、x、z-銦含量；s1-第一斜率；s2-第二斜率。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所提供的多個(gè)實(shí)施例將參照?qǐng)D式詳述如下。

圖1顯示本發(fā)明所提供的一種GaAs異質(zhì)接面雙極晶體管(HBT)100的一個(gè)實(shí)施例。GaAs HBT 100包括一GaAs基板110和磊晶生長(zhǎng)于GaAs基板110上的多個(gè)層半導(dǎo)體層。所述多個(gè)層半導(dǎo)體層在GaAs基板110上依序形成一子集電極120、一集電極130、一基極140和一發(fā)射極150，其中基極140包括一第一基極層141和一第二基極層142。第一基極層141形成于集電極130上，第二基極層142則形成于第一基極層141與發(fā)射極150之間。

第一基極層141包括一銦含量i為0<i<1的IniGa1-iAs，第二基極層142包括一銦含量j為0<j<1的InjGa1-jAs。在第一基極層141的銦含量i是均勻分布或以一第一斜率s1從一發(fā)射極端到一集電極端變化，在第二基極層142的銦含量j是以一第二斜率s2從發(fā)射極端到集電極端變化。在此，當(dāng)銦含量從發(fā)射極端到集電極端為增加時(shí)，定義第一斜率s1和第二斜率s2為正值。在本發(fā)明中，第二基極層142被設(shè)計(jì)為具有一平均為正值的第二斜率s2，另一方面，第一基極層141被設(shè)計(jì)為具有比第二基極層142 高的平均銦含量和比第二基極層142小的正值銦含量變化梯度。在本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)施例中，第一斜率s1的平均值為第二斜率s2的平均值的一半或更小。在一個(gè)極端的例子中，銦含量i為一常數(shù)。在另一個(gè)極端的例子中，第一斜率s1為甚至可以稍微偏向負(fù)值。在一些施例中，在第一基極層141的銦含量i是介于0.03和0.2之間。如圖1所示，y軸方向定義為從發(fā)射極端沿著多個(gè)層半導(dǎo)體層的堆棧方向指向集電極端。

圖2A和圖2B顯示銦含量i和j沿y軸的分布變化的兩個(gè)實(shí)施例。在圖2A的實(shí)施例中，第二斜率s2的平均值為正值，第一斜率s1的平均值為第二斜率s2的平均值的一半或更小。圖2B顯示一極端的實(shí)施例，其中只有第二基極層142的銦含量分布具有變化梯度，在第一基極層141的銦含量i則是均勻分布，表示第一斜率s1的平均值為0。相較于整個(gè)基極如上述第一基極層是由具有均勻銦含量分布的單一InGaAs層構(gòu)成的情況，本發(fā)明所提供的基極140的總銦含量較低。所產(chǎn)生的結(jié)果為降低或甚至消除晶體的失配差排。因?yàn)榛鶚O層的總厚度未改變，基極薄層電阻值也不會(huì)改變。此外，由在第二基極層142的第二斜率s2施加的內(nèi)建漂移電場(chǎng)避免電子電洞在發(fā)射極/基極接面處的再結(jié)合，因此有助于提升電流增益。另一方面，具有高銦含量的第一基極層141能降低基極集電極間電容Cbc，這是因?yàn)閿U(kuò)散電容降低，如在InGaP/GaAs/AlGaAs DHBT的研究中的提議，及/或因?yàn)榛鶚O起始電壓Vbe下降而造成的空乏電容降低。因此使組件射頻(RF)性能受到改善。

圖3A顯示本發(fā)明所提供的另一種GaAs HBT 100的一個(gè)實(shí)施例，其中發(fā)射極150是由一InGaAs接觸層151、一GaAs層152和一銦含量為0.48的晶格匹配的InGaP層153。0.48或0.49皆被認(rèn)為是能使晶格常數(shù)與GaAs匹配的銦含量。在本發(fā)明中，0.48被認(rèn)作是能使InGaP與GaAs晶格匹配的銦含量。InGaP層151的厚度和摻雜濃度分別是40nm和2×1017cm-3。第二基極層142的厚度tgrad可以變化，而基極層的總厚度則固定為70nm。 如圖3B所示，在第二基極層142中的銦含量從0線性遞增到0.1，并在第一基極層141中固定為0.1。在基極/集電極接面處有一薄的InGaAs集電極層131，其銦含量從在基極端的0.1遞減為在集電極端的0。此一薄集電極層的引入是為了能平滑地連接基極和集電極之間的傳導(dǎo)能帶邊緣。InGaAs集電極層131的厚度通常是介于5到30nm。集電極層132是由GaAs構(gòu)成，其厚度為1μm。

對(duì)顯示于圖3A的GaAs HBT結(jié)構(gòu)在膝點(diǎn)區(qū)域(knee region，指低集電極電壓/高集電極電流區(qū)域)的基極集電極間電容Cbc進(jìn)行模擬。圖3C顯示在發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指(3個(gè)指狀發(fā)射極)、Vce＝0.5V和Ic＝100mA的條件下，Cbc的一個(gè)二維組件仿真結(jié)果，以第二基極層142的厚度tgrad-的函數(shù)繪示。相較于整個(gè)基極層(即tgrad＝70nm)為線性遞減的極端例子，當(dāng)基極層的均勻分布組成部分(即第一基極層)的厚度增加時(shí)Cbc降低。當(dāng)tgrad為大于0且小于70nm時(shí)能降低Cbc，同時(shí)也能降低或消除晶體的失配差排。

圖4A顯示圖3A所示的GaAs HBT 100的一個(gè)實(shí)施例，其中半導(dǎo)體層是以金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沈積(metal-organic chemical vapor deposition)在一GaAs基板上生長(zhǎng)一磊晶晶圓來(lái)制造。第二基極層142中的銦含量從在第一基極層端的0.07線性遞減到在發(fā)射極端的0。第一基極層141中的銦含量則固定在0.07。集電極層131具有從在集電極端的0線性遞增到在第一基極層端的0.07的銦含量。在圖4A和在其他顯示組件結(jié)構(gòu)的圖表中，在兩個(gè)數(shù)字間的箭號(hào)表示遞增/遞減，例如0.070表示該層某元素的含量為從在該層底端的0.07連續(xù)遞減到在該層頂端的0。在優(yōu)化第一和第二基極層的厚度之后，當(dāng)?shù)谝缓偷诙鶚O層的厚度分別為50nm和20nm時(shí)，可達(dá)到相等于140的直流電流增益。圖4B顯示在發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指且Vce＝0.5V的條件下一Cbc的測(cè)量結(jié)果，以示于圖4A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的傳統(tǒng)GaAs HBT(三角形)的 電流Ic的函數(shù)繪示。如圖所示，本發(fā)明提供的GaAs HBT的Cbc小于傳統(tǒng)GaAs HBT，尤其在對(duì)應(yīng)于膝點(diǎn)區(qū)域的大電流Ic處。

對(duì)圖4A所示的GaAs HBT的射頻性能進(jìn)行評(píng)估。組件的負(fù)載拉移量測(cè)(load-pull measurement)是在頻率為0.9GHz、發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指、Vce為3.6V和Ic為10mA的條件下進(jìn)行。圖4C顯示以本發(fā)明(實(shí)線)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(虛線)的輸出功率(Pout)的函數(shù)繪示的功率附加效率(power-added efficiency，PAE)。本發(fā)明所提供的GaAs HBT在高功率區(qū)域的PAE的最大值被改進(jìn)。這是因?yàn)樵谙c(diǎn)區(qū)域降低的Cbc在高功率時(shí)降低了增益抑制。

圖4D顯示使用一WiFi IEEE 802.11a調(diào)變運(yùn)作的功率放大器的誤差向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)。所述EVM是針對(duì)使用圖4A所示的GaAs HBT(實(shí)線)和一基極物質(zhì)為GaAs的GaAs HBT(虛線)制作的功率放大器在頻率為5.8GHz、發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指、Vce為5V和Ic為23mA的條件下進(jìn)行評(píng)估。使用本發(fā)明的GaAs HBT制作的功率放大器的輸出功率(Pout)在一給定的EVM 1.8％或3％范圍內(nèi)增進(jìn)約0.8dB，其給定的EVM滿足IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的需求。

圖5A顯示本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT 200的一個(gè)實(shí)施例。GaAs HBT 200包括一GaAs基板210和磊晶生長(zhǎng)于GaAs基板210上的多個(gè)層半導(dǎo)體層。所述多個(gè)層半導(dǎo)體層依序形成一子集電極220、一集電極230、一基極240和一發(fā)射極250，其中基極240還包括一第三基極層241和一第四基極層242。第三基極層241形成于集電極230上，第四基極層242則形成于第一基極層241與發(fā)射極250之間。

第三基極層241是由銦含量0<m<1的InmGa1-mAs構(gòu)成，第四基極層242是由銦含量n為0<n<1的InnGa1-nAs構(gòu)成。第四基極層242的銦含量n的平均值大于在該第三基極層內(nèi)靠近該第四基極層處的第三基極 層241的銦含量m。如圖5A所示，y軸方向定義為從發(fā)射極端沿著多個(gè)層半導(dǎo)體層的堆棧方向指向集電極端。在一些實(shí)施例中，第四基極層242的銦含量n為從第三基極層端向發(fā)射極端漸增，如圖5B、圖5C和圖5D所示。另一方面，第三基極層241的銦含量m可為從第四基極層端向集電極端均勻分布、增加或減少。某些較佳的銦含量分布變化如圖5B、圖5C和圖5D所示。在圖5B中，第三基極層的銦含量m為均勻分布。在圖5C中，銦含量m為從第四基極層端向集電極端增加。在圖5D中，銦含量m先從第四基極層端增加，然后在接近集電極端處變?yōu)榫鶆蚍植?。圖5D所示的第三基極層的銦含量分布變化對(duì)應(yīng)在本發(fā)明另一實(shí)施例(GaAs HBT 100)中的第一和第二基極層，其組成分布變化如圖2B所示。在本發(fā)明中，InGaAs基極被設(shè)計(jì)為在接近基極–發(fā)射極接面處的銦含量高于在基極內(nèi)部。在一些實(shí)施例中，第三基極層241的銦含量m為介于0.03和0.2之間。

圖6A顯示本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT 200的另一個(gè)實(shí)施例，其中發(fā)射極250包括一InGaAs接觸層251、一GaAs層252和一第一射極層253。第一射極層253與GaAs晶格匹配，其銦含量為0.48。第一射極層253的厚度和摻雜濃度分別是40nm和2×1017cm-3。銦含量的分布變化可以被修改以形成一由高銦含量InvGa1-vP構(gòu)成的第二射極層254，其具有顯示于圖6C的銦含量v分布變化。另一方面，如圖6B所示，包括InnGa1-nAs的第四基極層242的銦含量n從在發(fā)射極端的0.12線性遞減為在第三基極層端的0.1，而在包括InmGa1-mAs的第三基極層241的銦含量m固定為0.1。在接近基極–集電極接面處有一薄集電極層231，其銦含量從在基極端的0.1遞減為在集電極端的0。此一薄集電極層的引入是為了能平滑地連接基極和集電極之間的傳導(dǎo)能帶邊緣。集電極層231的厚度通常是介于5到30nm。集電極層232包括GaAs，其厚度為1μm。

圖6D為Vceoff的不同組件種類的二維組件仿真結(jié)果。在圖6D中的基極和發(fā)射極層參照如圖6A所示的HBT結(jié)構(gòu)。在圖6D中的T表示每一 層的厚度。第四基極層的厚度T等于零的組件相應(yīng)于傳統(tǒng)的HBT。在傳統(tǒng)具有GaAs基極的HBT中，其中基極是由44nm的GaAs構(gòu)成而發(fā)射極是由40nm的晶格匹配的InGaP構(gòu)成，其模擬的Vceoff為197mV。如基極材料以銦含量為0.1的InGaAs取代，則Vceoff增加為223mV。銦含量為0.12時(shí)，Vceoff甚至更高(228mV)。另一方面，在圖6D所示的實(shí)施例1中，第四基極層在總基極厚度不變的條件下被引入，Vceoff下降為214mV。而在實(shí)施例2中，高銦含量InGaP的第二射極層也被引入，Vceoff則下降為181mV。須注意的是，只單獨(dú)引入第二射極層時(shí)，對(duì)第四基極層銦含量為0.1和0.12時(shí)產(chǎn)生的Vceoff分別為190mV和196mV。當(dāng)組件同時(shí)包括第四基極層和第二射極層兩者時(shí)，Vceoff的下降最為明顯。

圖7A顯示示于圖6A的GaAs HBT 200的一個(gè)實(shí)施例，其中GaAs HBT是使用以金屬有機(jī)氣相沈積磊晶生長(zhǎng)于一GaAs基板上的晶元所制成。發(fā)射極250包括一InGaAs接觸層251、一GaAs層252和一第一射極層253。第四基極層242的銦含量從在第三基極層端的0.1線性遞增為在發(fā)射極端的0.12。第三基極層241的銦含量則固定為0.1。圖7B顯示一Ic的測(cè)量結(jié)果，以示于圖7A發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指的GaAs HBT(實(shí)線)和一基極材料為GaAs的傳統(tǒng)GaAs HBT(虛線)的電流Vce的函數(shù)繪示。本發(fā)明提供的組件的Vceoff小于傳統(tǒng)組件。圖7C顯示在發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指且Vce＝0.5V的條件下一Cbc的測(cè)量結(jié)果，以示于圖7A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的傳統(tǒng)GaAs HBT(三角形)的電流Ic-的函數(shù)繪示。本發(fā)明提供的基極材料為InGaAs的GaAs HBT的Cbc小于傳統(tǒng)組件，尤其在對(duì)應(yīng)于膝點(diǎn)區(qū)域的大電流Ic處。

對(duì)圖7A所示的GaAs HBT的射頻性能進(jìn)行評(píng)估。組件的負(fù)載拉移量測(cè)是在組件發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指、頻率為1.9 5GHz、Vc為3.4V和Ic為6.4mA的條件下進(jìn)行。圖7D顯示以本發(fā)明(圓形)和一基極材料為GaAs的GaAs HBT(三角形)的功率附加效率(PAE)相對(duì)輸出功率(Pout)。本發(fā)明所提供的GaAs HBT的PAE的最大值增加。這是因?yàn)樵谙c(diǎn)區(qū)域降低的Cbc在高功率工作時(shí)減少了增益抑制。

圖8顯示本發(fā)明所提供的一種GaAs HBT 300的一個(gè)實(shí)施例。GaAs HBT 300包括一GaAs基板310和磊晶生長(zhǎng)于GaAs基板310上的多個(gè)層半導(dǎo)體層。所述多個(gè)層半導(dǎo)體層依序形成一子集電極320、一集電極330、一基極340和一發(fā)射極350?；鶚O340包括一第五基極層341，其擬晶于GaAs上并具有一至少比GaAs的體晶格常數(shù)大0.15％的第一體晶格常數(shù)。發(fā)射極350包括一第三射極層351，其擬晶于GaAs上并具有一至少比GaAs的體晶格常數(shù)小0.15％的第二體晶格常數(shù)。擬晶射極層產(chǎn)生一拉伸應(yīng)變，以補(bǔ)償在擬晶基極層中的壓縮應(yīng)變。因此能降低力學(xué)上的不穩(wěn)定，且能避免晶體的失配差排在組件工作時(shí)形成或增殖。

在一個(gè)實(shí)施例中，第三射極層351可由一銦含量x和一磷含量y皆介于0和1之間的InxGa1-xAs1-yPy構(gòu)成，并滿足第三射極層351的體晶格常數(shù)至少比GaAs的體晶格常數(shù)小0.15％的條件。

在一個(gè)實(shí)施例中，第三射極層351可由銦含量x介于0.1和0.44之間的InxGa1-xP構(gòu)成。銦含量x為0.1和0.44的InxGa1-xP分別具有比GaAs的體晶格常數(shù)小2.8％和0.3％的體晶格常數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，第三射極層351可由磷含量y介于0.03和0.5之間的GaAs1-yPy構(gòu)成。GaAs1-yPy在磷含量y小于0.5時(shí)具有一直接能隙。因此能避免導(dǎo)電電子通過(guò)GaAs1-yPy層時(shí)的高阻抗。

在一個(gè)實(shí)施例中，第五基極層341可由一銦含量o和一銻含量p皆介于0和1之間的InoGa1-oAs1-pSbp構(gòu)成，且滿足第五基極層341的體晶格常數(shù)至少比GaAs的體晶格常數(shù)大0.15％的條件。

在一個(gè)實(shí)施例中，第五基極層341可由一銦含量o介于0.03和0.2之間的InoGa1-oAs構(gòu)成。銦含量o為0.03和0.2的InoGa1-oAs分別具有比GaAs的體晶格常數(shù)大0.2％和1.4％的體晶格常數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，第五基極層341可由一銻含量p介于0.03和0.2之間的GaAs1-pSbp構(gòu)成。

在任一種上述發(fā)射極和基極材料的組合中，在基極層中的壓縮應(yīng)變皆被在發(fā)射極層中的拉伸應(yīng)變補(bǔ)償。

圖9A顯示圖8所示的GaAs HBT的一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，第三射極層351包括一高鎵含量的InxGa1-xP。高鎵含量的InxGa1-xP具有一拉伸應(yīng)變，能補(bǔ)償在第五基極層341中的壓縮應(yīng)變。銦含量x的變化橫跨第三射極層351。例如，銦含量x可以在InxGa1-xP層中漸變，其中銦含量x的最小值在InxGa1-xP層中間。定義y軸方向?yàn)閺陌l(fā)射極端沿著多個(gè)層半導(dǎo)體層的堆棧方向指向集電極端。圖9B顯示沿y軸漸變的銦含量x，其最小值在接近第三射極層中間處，以及沿y軸方向所繪出的傳導(dǎo)能帶邊緣ECBM的變化圖。在此實(shí)施例中，銦含量x為0.3或更高，如圖9B所示。這是因?yàn)殂熀啃∮?.3時(shí)InGaP具有一間接能隙。因此能避免導(dǎo)電電子通過(guò)InGaP層時(shí)的高阻抗。

為了使傳導(dǎo)能帶邊緣的變化曲線平滑，可在高鎵含量區(qū)域引入一高濃度n型摻雜。第圖0A為圖8所示的GaAs HBT 300的一個(gè)實(shí)施例，其中一高濃度的n型摻雜360在銦含量分布最低處，即鎵含量分布最高處被引入。圖10B顯示所產(chǎn)生的傳導(dǎo)能帶邊緣ECBM的變化圖，其銦含量分布與圖9B所示相同，而平面n型摻雜360則位于銦含量分布最低處。相較于圖9B所示的結(jié)果，導(dǎo)電電子能更平順地從發(fā)射極流到基極，因此能獲得一更佳的高頻操作。

圖11A為圖8所示的GaAs HBT 300的另一個(gè)實(shí)施例，其中第三射極層351包括一厚的高鎵含量InxGa1-xP層，其銦含量x為0.3。第三射極層351還包括兩個(gè)平面n型摻雜360，分別位于銦含量x為0.3的InxGa1-xP 層的兩端，以使傳導(dǎo)能帶邊緣ECBM的變化曲線平滑，如圖11B所示。所述厚的高鎵含量InxGa1-xP層強(qiáng)力補(bǔ)償在擬晶基極層中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)變。能更有效地避免在組件運(yùn)作時(shí)形成或增殖晶體的失配差排。

圖12A顯示圖8所示的GaAs HBT 300的另一個(gè)實(shí)施例。在圖12A中，一包括InzGa1-zP的第四射極層352被引入于第三射極層351和基極340之間。在第四射極層352中，在基極端的銦含量z為大于與GaAs晶格匹配的層的銦含量，如圖12B所示，以降低Vceoff。在這種情況下，第四射極層352引入一額外的壓縮應(yīng)變。然而，此力學(xué)上的不穩(wěn)定能被在第三射極層351中的高鎵含量區(qū)域的拉伸應(yīng)變降低。厚的高鎵含量的InGaP所產(chǎn)生的強(qiáng)拉伸應(yīng)變能補(bǔ)償在第五基極層341和第四射極層352兩者中的壓縮應(yīng)變，因此能確保力學(xué)上的穩(wěn)定性。兩個(gè)平面n型摻雜360的引入是為了使從發(fā)射極到基極的傳導(dǎo)能帶邊緣ECBM的變化曲線平滑。

圖13A、圖13B和圖13C顯示本發(fā)明所制作用于測(cè)試被拉伸應(yīng)變的發(fā)射極層補(bǔ)償應(yīng)變的效果的GaAs HBT的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)。圖13B和圖13C顯示本發(fā)明所提供的GaAs HBT的實(shí)施例。半導(dǎo)體層是使用以金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沈積生長(zhǎng)的磊晶層來(lái)制造。在圖13A顯示的GaAs HBT中，發(fā)射極包括一銦含量為0.48的晶格匹配InGaP層，和一位于晶格匹配InGaP發(fā)射極和基極之間的額外的高銦含量InzGa1-zP層。高銦含量的InGaP發(fā)射極層的銦含量z從在基極端的0.65遞減為在發(fā)射極端的0.48。在圖13B顯示的GaAs HBT中，銦含量分布變化與圖9B所示者類似的高鎵含量的InxGa1-xP發(fā)射極層被引入，以補(bǔ)償在基極和高銦含量InzGa1-zP發(fā)射極中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)變。這兩層高鎵含量的InxGa1-xP對(duì)應(yīng)于在圖9A中的第三射極層351，而高銦含量的InzGa1-zP對(duì)應(yīng)于在圖12A中的第四射極層352。這個(gè)實(shí)施例中包括InoGa1-oAs的基極對(duì)應(yīng)于第五基極層。在圖13C顯示的GaAs HBT中，第三射極層包括一厚的高鎵含量InxGa1-xP層，以增強(qiáng)對(duì)壓縮應(yīng)變的補(bǔ)償。在典型的手機(jī)功率放大器操作條件下進(jìn)行高溫操作壽 命(high-temperature operation lifetime，HTOL)測(cè)試。在HTOL測(cè)試中的偏壓條件為Vce＝3V和Ic＝20mA。受測(cè)組件的發(fā)射極尺寸為2μm×20μm×2指。在測(cè)試期間的接面溫度為約210℃。對(duì)每一種組件測(cè)試45個(gè)樣品。圖13D、圖13E和圖13F分別顯示示于圖13A、圖13B和圖13C中的GaAs HBT的HTOL測(cè)試結(jié)果。對(duì)初始值歸一化的DC直流增益以受應(yīng)力時(shí)間的函數(shù)繪示。在沒(méi)有應(yīng)變補(bǔ)償?shù)那闆r下，大量樣品在160小時(shí)的測(cè)試后顯示故障，如圖13D所示。然而，在有應(yīng)變補(bǔ)償?shù)那闆r下，故障的數(shù)量以補(bǔ)償強(qiáng)度的程度比例降低，如圖13E和圖13F所示。

圖14A顯示圖12A所示的GaAs HBT 300的一個(gè)實(shí)施例，其中半導(dǎo)體層是使用以金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沈積生長(zhǎng)的磊晶層制造。第三射極層包括一銦含量x為0.3的厚的高鎵含量InxGa1-xP層和兩個(gè)平面n型摻雜區(qū)域。所述GaAs HBT還包括銦含量z為從0.65漸變到0.48的包括InzGa1-zP的第四射極層。所述基極包括一銦含量o為0.1且均勻分布的InoGa1-oAs層(第五基極層)和一銦含量q為從0.1漸變到0.12的InqGa1-qAs層(第六基極層)，其類似于圖7A所示的第四基極層。插入第六基極層的目的是為了降低Vceoff。使用由InGaAs構(gòu)成的第五基極層是為了降低Cbc，其功能類似于GaAs HBT 100和GaAs HBT 200中的InGaAs基極層。在此實(shí)施例中，由第五、第六基極層和第四射極層產(chǎn)生的大的壓縮應(yīng)變被包括一厚高鎵含量InxGa1-xP層的第三射極層有效地補(bǔ)償。在一典型的手機(jī)功率放大器操作條件下對(duì)顯示于圖14A的GaAs HBT進(jìn)行HTOL測(cè)試。同時(shí)也對(duì)顯示于圖14B根據(jù)先前技術(shù)的一種擬晶InGaAs基極的GaAs HBT進(jìn)行HTOL測(cè)試。在圖14B中，基極是由銦含量固定為0.1的InGaAs構(gòu)成，而發(fā)射極包括一晶格匹配的InGaP。本發(fā)明的HTOL測(cè)試結(jié)果如圖14C所示，現(xiàn)有技術(shù)的HTOL測(cè)試結(jié)果則如圖14D所示。數(shù)個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的樣品在經(jīng)過(guò)200小時(shí)的測(cè)試后發(fā)生故障，而根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提供的GaAs HBT即使在經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的測(cè)試后也未發(fā)生任何故障。應(yīng)注意的是，在圖14A 所示的GaAs HBT的基極層中的總銦含量大于圖14B所示的GaAs HBT的基極層中的總銦含量，即使在基極總厚度相同的條件下。此外，圖14A所示GaAs HBT的InGaP發(fā)射極在接近發(fā)射極–基極接面處的銦含量較高。因此，圖14A所示的GaAs HBT的總壓縮應(yīng)變遠(yuǎn)高于第14B圖所示GaAs HBT。但圖14A所示的GaAs HBT仍然能通過(guò)測(cè)試。

圖14E顯示Cbc的測(cè)量結(jié)果，以示于圖14A的GaAs HBT(圓形)和一基極材料為GaAs的傳統(tǒng)GaAs HBT(三角形)的電流Ic的函數(shù)繪示。發(fā)射極尺寸為3μm×40μm×3指且Vce＝0.5V。如圖14E所示，示于圖14A基極由InGaAs構(gòu)成的GaAs HBT的Cbc遠(yuǎn)小于基極由GaAs構(gòu)成的傳統(tǒng)HBT，尤其在對(duì)應(yīng)于膝點(diǎn)區(qū)域的大電流Ic處。

因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.在包括擬晶InGaAs基極層的GaAs HBT中，其中擬晶InGaAs基極層的銦含量為從發(fā)射極端到集電極端以各種斜率增加，其總銦含量比具有均勻銦含量分布或線性漸變銦含量分布的單一基極層為低。其結(jié)果是，由于晶格失配而形成的失配位錯(cuò)被減少或消除。在集電極端具有高銦含量的第一基極層能降低Cbc，因此，RF性能得到改善。另一方面，橫跨在發(fā)射極端具有較大斜率銦含量的第二基極層的漂移電場(chǎng)有助于DC電流增益的增加。

2.在包括擬晶InGaAs基極層的GaAs HBT中，其中擬晶InGaAs基極層在接近基極–發(fā)射極接面處具有一高銦含量區(qū)域，其在Ic-Vce特性圖中的導(dǎo)通電壓偏移Vceoff能被降低，而在具有擬晶InGaAs基極層的傳統(tǒng)GaAs HBT中則否。因此能提升功率放大器的射頻性能。所述InGaAs基極也能降低CBC和提高RF性能。

3.此GaAs HBT中包括一擬晶于GaAs的基極且其體晶格常數(shù)大于GaAs體晶格常數(shù)及一擬晶于GaAs的發(fā)射極且其體晶格常數(shù)小于GaAs體 晶格常數(shù)。此擬晶的發(fā)射極產(chǎn)生一拉伸應(yīng)變以補(bǔ)償在擬晶基極層中的壓縮應(yīng)變，因此能降低力學(xué)上的不穩(wěn)定，且能避免晶體的失配差排在組件長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)形成或增殖。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種異質(zhì)接面雙極晶體管具有改良的直流和射頻性能，在長(zhǎng)時(shí)間的工作過(guò)程中具有強(qiáng)化的力學(xué)穩(wěn)定性及較佳的高頻工作性能，確實(shí)可達(dá)到預(yù)期的目的。又上述說(shuō)明與圖示僅是用以說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，凡熟于此業(yè)技藝的人士，仍可做等效的局部變化與修飾，其并未脫離本發(fā)明的技術(shù)與精神。