发明名称 异质结构射极及异质结构基极式电晶体之制造方法及其结构
摘要 本发明系一种异质结构射极及异质结构基极式电晶体体之制造方法及其结构,其结构由下而上依次为基体,缓冲层,集极层,基极层,量子井,射极层,局限层及欧姆接触层。除量子井由砷化铟镓形成及局限层由砷化铝镓形成外,其余各层皆由砷化镓材料形成。此结构之电晶体利用异质结构之基极及射极设计使得其在顺向操作模式下具有大电流增益及低补偿电压以降低电晶体工作时之功率损耗;而于反向操作模式下,可藉由累增崩溃及二阶段载子局限效应,在常温下即可产生二次S-型负微分电阻。这些特性除可应用于放大电路外并可应用于振荡器及分态逻辑电路,可增可元件之应用范围。
申请公布号 TW304284 申请公布日期 1997.05.01
申请号 TW085110394 申请日期 1996.08.27
申请人 行政院国家科学委员会 台北巿和平东路二段一○六号十八楼 发明人 刘文超;蔡荣辉;罗文雄
分类号 H01L21/328 主分类号 H01L21/328
代理机构 代理人 江舟峰 台北巿长安东路二段八十一号六楼
主权项 1. 一种用以制造异质结构射极及异质结构基极式电晶体之方法,包含步骤:提供一半导体基体;形成一缓冲层于基体上;形成一集极层于缓冲层上;形成一基极层于集极层上;形成一量子井于基极层上;形成一射极层于量子井上;形成一局限层于射极层上;以及形成一欧姆接触层于局限层上;其中射极层及局限层为异质结构,而基极层及量子井为异质结构,用此异质结构之基极及射极设计可使电晶体其在顺向操作模式下具有大电流增益及低补偿电压以降低电晶体工作时之功率损耗;而于反向操作模式下,可藉由累增崩溃及二阶段载子局限效应,在常温下即可产生二次S-型负微分电阻。2. 如申请范围第1项所述之方法,其中提供半导体基体包含提供n@su+型砷化镓基体。3. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成缓冲层包含形成一厚度约5000埃而杂质掺杂浓度约为3X10@su1@su8cm@su-@su3之n@su+型砷化镓缓冲层。4. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成集极层包含形成一厚度约5000埃而杂质掺杂浓度约为5X10@su1@su6cm@su-@su3之n@su-型砷化镓集极层。5. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成基极层包含形成一厚度约1000埃而杂质掺杂浓度约为1X10@su1@su9cm@su-@su3之p@su+型砷化镓基极层。6. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成量子井包含形成一厚度约100埃而杂质掺杂浓度约为1X10@su1@su9cm@su-@su3之p@su+型In0.2Ga0.8As量子井。7. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成射极层包含形成一厚度约500埃而掺质掺杂浓度约为5X10@su1@su7cm@su-@su3之n@su-型砷化镓射极层。8. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成局限层包含形成一厚度约1000埃而杂质掺杂浓度约为5X10@su1@su7cm@su-@su3之n@su+型Al0.45Ga0.55As局限层。9. 如申请范围第1项所述之方法,其中形成欧姆接触层包含形成一厚度约3000埃而杂质掺质浓度约为3X10@su1@su8cm@su-@su3之n@su+型砷化镓欧姆接触层。10. 一种异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其结构由下而上包括:一基体;一缓冲层生长于基体上;一集极层生长于缓冲层上;一基极层生长于集极层上;一量子井生长于基极层上;一射极层生长于量子井上;一局限层生长于射极层上;以及一欧姆接触层生长于局限层上;其中射极层及局限层为异质结构,而基极层及量子井为异质结构,用此异质结构之基极及射极设计可使电晶体其在顺向操作模式下具有大电流增益及低补偿电压以降低电晶体工作时之功率损耗;而于反向操作模式下,可藉由累增崩溃及二阶段载子局限效应,在常温下即可产生二次S-型负微分电阻。11. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该基体为n@su+型砷化镓基体。12.如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该缓冲层为一厚度约5000埃而杂质掺杂浓度约为3X10@su1@su8cm@su-@su3之n@su+型砷化镓缓冲层。13. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该集极层为一厚度约5000埃而杂质掺杂浓度约为5X10@su1@su6cm@su-@su3之n@su-型砷化镓集极层。14. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该基极层为一厚度约1000埃而杂质掺杂浓度约为1X10@su1@su9cm@su-@su3之p@su+型砷化镓基极层。15. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该量子井为一厚度约100埃而杂质掺杂浓度约为1X10@su1@su9cm@su-@su3之p@su+型In0.2Ga0.8As量子井。16. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该射极层为一厚度约500埃而掺质掺杂浓度约为5X10@su1@su7cm@su-@su3之n@su-型砷化镓射极层。17. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该局限层为一厚度约1000埃而杂质掺杂浓度约为5X10@su1@su7cm@su-@su3之n@su+型Al0.45Ga0.55As局限层。18. 如申请范围第10项所述之异质结构射极及异质结构基极式电晶体,其中该欧姆接触层为一厚度约3000埃而杂质掺质浓度约为3X10@su1@su8cm@su-@su3之n@su+型砷化镓欧姆接触层。图示简单说明:图一系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电晶体结构图。图二系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性性电晶体顺向操作之能带图。图三系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电晶体电流—电压特性曲线图。图四A系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电晶体于逆向操作,当外加射—基极电压(VEC)足够大,而在射—基极接面附近发生累增崩溃现象时之能带图。图四B系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电晶体于逆向操作,由于障壁降低效应使得传导电流瞬间增加而产生第一次S-型负微分电阻现象时之能带图。图四C系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电晶体于逆向操作,由于另一次的障壁降低效应造成第二次S-型负分微分电阻现象时之能带图。图四D系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电晶体于逆向操作经过二次之障壁降低效应后,元件处于最后导通状态时之能带图。图五系本发明之异质结构射极及异质结构基极式双极性电
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