[发明专利]异质结双极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及异质结双极晶体管。

背景技术

以往，为了降低晶体管的偏置电压，尝试开发了一种双异质结双极晶体管(以下称为DHBT:Double Heterojunction Bipolar Transistor)。

例如在专利文献1中公开了一种如下所述的DHBT：具有由与InP的集电层异质接合的GaAsSb的第1基极层和与InP的发射层异质接合的InGaAs的第2基极层构成的2层结构的基极层。

专利文献1:日本特开2003-297849号公报

然而，在专利文献1的DHBT中，由于集电层的材料使用比GaAs昂贵的InP，所以存在难以使DHBT低成本化这一问题。

假如如果在专利文献1的DHBT中使用便宜的GaAs作为集电层的材料，则集电层上形成的第1基极层与集电层由于材料不同而造成晶格失配，导致第1基极层的结晶变形。同样，经由第1基极层形成在集电层上的第2基极层与集电层晶格失配，导致第2基极层的结晶也变形。

另外，在移动通信用功率放大器所使用的DHBT中，从抑制高频噪声的角度出发，为了降低基极层的薄膜电阻值，期望加厚基极层的膜厚。然而，在加厚基极层的膜厚时，如果与集电层晶格失配的第1基极层、第2基极层的膜厚分别变为极限膜厚以上，则为了缓解各层结晶的变形而向该结晶中引入失配位错，存在使电气特性以及可靠性极端变差的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，在DHBT中同时兼顾低成本化和电气特性以及可靠性变差的抑制。

本发明的一个方面涉及的异质结双极晶体管具有：集电层，由以GaAs为主要成分的半导体构成；第1基极层，与所述集电层异质接合，由以与所述集电层的主要成分晶格失配的材料为主要成分的半导体构成，并且膜厚小于被引入失配位错的极限膜厚；第2基极层，与所述第1基极层接合，由以与所述集电层的主要成分晶格匹配的材料为主要成分的半导体构成；以及发射层，与所述第2基极层异质接合。

根据本发明，能够在DHBT中兼顾低成本化以及电气特性和可靠性变差的抑制。

附图说明

图1是第1实施方式涉及的DHBT俯视图。

图2是图1的I-I剖视图。

图3是表示图2所示的DHBT的变形例的图。

图4是表示图2所示的DHBT的其他变形例的图。

图5是将横轴设为Sb的组成比(composition ratio)x，将纵轴设为晶格常数差(％)来表示GaSb_xAs_1-x相对于GaAsGaSb_xAs_1-x的晶格常数差(％)的Sb组成比依赖性的图形。

图6是将横轴设为Sb的组成比x，将纵轴设为极限膜厚(nm)来表示GaSb_xAs_1-x的极限膜厚Sb的组成比依赖性的图形。

图7是第1实施方式涉及的DHBT的集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层在各层接合前的热平衡状态下的各层的能带结构示意图。

图8A是第1实施方式涉及的DHBT的集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层在各层接合后的状态下的各层的能带结构示意图。

图8B是图8A所示的基极层中的能带结构示意图的放大说明图。

图9是第3实施方式涉及的DHBT的集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层在各层接合前的热平衡状态下的各层的能带结构示意图。

图10A是第3实施方式涉及的DHBT的集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层在各层接合后的状态下的各层的能带结构示意图。

图10B是图10A所示的基极层中的能带结构示意图的放大说明图。

图11是第2实施方式涉及的DHBT的集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层在各层接合前的热平衡状态下的各层的能带结构示意图。

图12A是第2实施方式涉及的DHBT的集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层在各层接合后的状态下的各层的能带结构示意图。

图12B是图12A所示的基极层中的能带结构示意图的放大说明图。

图13A是在第4实施方式涉及的DHBT中，将横轴设为距离，将纵轴设为Sb的组成比x来表示集电层、第1基极层、第2基极层以及发射层内Sb的组成比x的变化的图形。

图13B是在第4实施方式涉及的DHBT中，基极层中的能带结构的示意图。