[发明专利]具坚固性的异质结双极性晶体管结构

说明书

提供一种具坚固性的异质结双极性晶体管结构，包含基板与形成于基板上的多层结构，在多层结构中的射极层与欧姆接触层之间形成第一射极盖层与第二射极盖层或仅形成射极盖层；在设置有第一射极盖层与第二射极盖层的情形中，射极层之上形成第一射极盖层与第二射极盖层，借由使第一射极盖层或第二射极盖层的能隙发生变化，而提升HBT的坚固性；而在设置有一射极盖层的情形时，射极盖层是介于射极层与欧姆接触层之间，借由使至少一部分的射极盖层的电子亲和力小于或等于射极层的电子亲和力，而提升HBT的坚固性。

技术领域

关于一种晶体管结构，尤其是一种异质结双极性晶体管结构。

背景技术

异质结双极性晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT)是利用不同半导体材料构成射极层及基极层，并在射极层与基极层的接面处形成异质结，其好处在于基极层流向射极层的电洞流因为较难跨越基极层与射极层之间的价电带(Valence Band)位障(△Ev)，尤其当射极材料为InGaP、InGaAsP或InAlGaP时，射极层与基极层的价电带位障特别大，使得射极注入效率(Emitter Injection Efficiency)提高，进而使基极在较高的掺杂浓度下仍可提高电流增益，并进而提升HBT的高频响应特性。当HBT作为用于手持式装置的功率放大器(Power Amplifier,PA)时，功率放大器的效率(Power Added Efficiency,PAE)显得格外重要。在HBT元件上，除了通过调整HBT的外延生长层结构可提高PAE之外，也可通过电路设计方式提高PA的操作电压或电流，以有效地提升PAE。然而，当HBT在高电压或高电流下操作时容易因为过大的功率而使HBT元件损坏，例如PA与天线不匹配时所反弹回来的过大功率造成HBT及PA的坚固性。(Ruggedness)变差，因此如何有效增进异质结双极性晶体管在高电压或高电流(也就是，高功率密度)操作下的坚固性(Ruggedness)便是一个很重要的课题。

图1为现有技术中HBT结构的示意图，其显示HBT结构1在基板10上由下而上依序堆叠次集极层20、集极层30、基极层40、射极层50、射极盖层60、以及欧姆接触层70。一般而言，射极层50是由InGaP形成且射极盖层60是由GaAs形成，于两者的接面处会存在很大的导电带不连续(△Ec)，因而形成很大的电子位能障，于是，如图3所示，当电子由射极盖层60通往射极层50时，导电带的位能障会阻碍电子流动，因而导致很大的射极电阻(Re)产生。为了降低此射极电阻，一般会在射极盖层60使用高掺杂浓度的N型GaAs。然而，当使用高掺杂浓度的射极盖层60时，会使射－基极结的崩溃电压(BVebo)下降并使射－基极结电容(Cbe)上升，进而对HBT的坚固性及高频响应(RF)特性造成不良的影响。对此，为了提高射－基极结的崩溃电压并降低射－基极结电容，现有技术中唯有通过增加射极层50的厚度来达成。然而，此方法不仅会增加HBT的制程难度，且射极层50的电阻还会随厚度增加而增加，进而影响HBT的RF特性。

发明内容

本发明为克服上述技术问题而完成者，提供一种具坚固性的异质结双极性晶体管结构，除了能有效的在不增加或少量增加射极电阻下提升射－基极结的崩溃电压及降低射－基极结电容，并能利用砷化铝镓(AlGaAs)等的含铝(Al)半导体材料具有较高能隙及在高温下电阻率随温度上升而快速上升的特性，以提升在高功率密度操作时的PA的坚固性，增进RF特性，并能通过改变HBT设计方式，例如降低Re，以牺牲部分增加的PA坚固性换取进一步提升PA的效率及线性度(Linearity)，增进PA的整体效能及设计的弹性。