CN1207790C - 双极晶体管 - Google Patents

Abstract

在GaAs系半导体元件中，通过使用In_pGa_1-pN(0＜p≤1)，来形成能隙差较大的异质结，而提供高性能的半导体元件。

Description

双极晶体管

技术领域

本发明涉及双极晶体管。

背景技术

作为III-V族化合物半导体的GaAs系晶体管与Si晶体管相比具有高工作频率、高输出、高增益、低工作电压、高工作效率及低耗电等各种优越的特征。由于这些特征，GaAs系异质结双极晶体管(以下称为HBT)和GaAs系异质结场效应晶体管(高电子迁移率晶体管，以下称为HEMT)作为移动通信用的器件已经实用化了。

在该GaAs系晶体管中，GaAs系HBT可以用比HEMT少的电源个数进行驱动，因此，适合于装置的小型化。而且，由于GaAs系HBT使用注入集电极的「热电子(Hot-electron)」的冲击传导，因此，高速工作性优越。因此，希望GaAs系HBT作为支持手机等移动通信等的关键器件。

在该手机中，一般需要在约4.7V或者约3.5V的低工作电压下得到高电流增益的功率器件。上述GaAs系HBT用比基极层带隙大的材料形成发射极层，抑制从基极层向发射极层的少数载流子的注入，因此，如果与同质结双极晶体管相比，电流增益较大。但是，在现有的GaAs系HBT中，要求更高的电流增益。即，在现有技术中，在发射极层中使用与基极层等相同的GaAs层，但是，由于产生从基极层向发射极层的逆注入，存在电流增益降低的问题。

作为对该问题的解决方法，在日本专利公开公报特开平11-274167号公报等中，提出了在发射极层中使用InGaP层的双极晶体管。其是这样的发明：使发射极层成为具有比较大的带隙的InGaP，来减小上述逆注入。但是，使用InGaP也不能充分增大其带隙，所以无法大幅度地减小逆注入。

而且，在日本专利公开公报特开平9-307100号公报中，提出了这样的方法：使用宽带隙半导体作为在GaAs系HEMT中提高栅极与漏极之间耐压的方法。其是这样的方法：在GaAs系HEMT中的电子供给层中使用带隙比上述InGaP更大的SiC和InAlGaN等宽带隙半导体。但是，HEMT中的电子供给层是用于向高纯度的GaAs层提供电子的层，如果膜厚为几十nm就足够了。与此相对，GaAs系HBT中的n型发射极层是构成晶体管中的npn结的一个层，为了在p型基极层中关闭正空穴，必须使其膜厚为几百nm程度。因此，作为GaAs系HBT的发射极层，用与GaAs系HEMT相同的方法来形成宽带隙半导体是极其困难的。

因此，本发明人为了在发射极层和基极层中形成能隙差大的异质结来提高GaAs系HBT的电流增益而反复进行了各种实验。其结果，独自获知：在GaAs系HBT中，通过在发射极层中使用InGaN或者InN，能够得到电流增益高的HBT。使用这样形成能隙差大的异质结的方法，即使在GaAs隙半导体发光元件等中，也能够得到高性能的元件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是形成能隙差大的异质结，提供性能更高的双极晶体管。

为了实现上述目的，本发明的双极晶体管包括：

衬底；

形成在上述衬底上、由第一导电类型半导体构成的集电极层；

形成在上述集电极层上、由包含GaAs、InGaAs、AlGaAs、InAlGaP、InGaAsP、GaSb、GaAsSb、GaNAs、InGaNAs、SiGe和HgCdTe中的任意一种材料的第二导电类型半导体构成的基极层；

形成在上述基极层上、带隙大于上述基极层的第一导电类型的In_pGa_1-pN的发射极层，其中0＜p≤1；和

设置在上述发射极层上的In_qGa_1-qN的发射极接触层，其中0＜q≤1；

上述发射极层和上述发射极接触层的合计厚度为200nm以上。

更好是，上述集电极层是GaAs、InGaAs、AlGaAs、InAlGaP、InGaAsP、GaSb、GaAsSb、GaNAs、InGaNAs、SiGe和HgCdTe中的任意一种材料。

更好是，上述衬底是GaAs衬底。

更好是，上述发射极层的结晶构造是闪锌构造。

更好是，上述发射极层的厚度为200nm以上。

更好是，上述发射极接触层的结晶构造是闪锌构造。

更好是，上述第一导电类型是n型，上述第二导电类型是p型。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的双极晶体管的断面模式图；

图2是本发明的第二实施例的半导体发光元件的断面模式图；

图3是本发明的第三实施例的半导体发光元件的断面模式图；

图4是本发明的第四实施例的半导体元件的断面模式图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例进行说明。下面，在第一实施例中，对GaAs系异质结双极晶体管进行说明，在第二实施例中，对GaAs系发光二极管进行说明，在第三实施例中，对GaAs系激光二极管进行说明，在第四实施例中，对GaAs系HEMT进行说明。

第一实施例

第一实施例的双极晶体管的特征之一是：如从图1所看到的那样，在GaAs系的元件中，在发射极层106和发射极接触层107中使用InGaN。

图1是表示本发明的第一实施例的双极晶体管的断面图。在SI-GaAs衬底(半绝缘性GaAs衬底)101上，依次形成由不掺杂GaAs组成的缓冲层102、由高浓度n型GaAs组成的膜厚500nm的集电极接触层103、由n型GaAs组成的膜厚500nm的集电极层104、p型GaAs组成的膜厚50nm的基极层105。而且，在以下把这些层称为GaAs层101～105。在基极层105上依次形成由n型In_0.5Ga_0.5N组成的发射极层106、由组成倾斜的n型InGaN组成的发射极接触层107。发射极层106和发射极接触层107的膜厚合计为400nm。

通过发射极接触层107由发射极电极112给上述发射极层106施加电流·电压。其中，为了容易取得该发射极电极112与发射极层106的欧姆接触，则发射极接触层107的In组成越往图中上侧则越高。而且，由基极电极111给基极层105施加电流·电压。而且，通过集电极接触层103由集电极电极110给集电极层104施加电流·电压。图1的双极晶体管是在n型的集电极层104上依次键合p型的基极层105、n型的发射极层106的npn结的构成，与一般的晶体管相同，给各个层施加预定的电压·电流，晶体管进行工作。

图1的双极晶体管是把由GaAs组成的基极层105和由InGaN组成的发射极层进行键合的异质结双极晶体管(HBT)。而且，图1的HBT是使用GaAs衬底101所形成的GaAs系HBT。图1的双极晶体管为了容易进行说明而改变倍率来表示。

下面对图1的双极晶体管的制造方法进行说明。

(1)首先，在支座上配置SI-GaAs衬底101，把其加热到700℃左右的温度。而且，流过TMG(三甲基镓)、AsH₃和氢载气，来生长由不掺杂的GaAs组成的缓冲层102。而且，GaAs的结晶构造是闪锌构造。

(2)接着，仍把衬底的温度保持在700℃，流过TMG(三甲基镓)、AsH₃、作为n型掺杂材料的SiH₄和氢载气，来生长由n型GaAs组成的集电极接触层103和集电极层104。

(3)接着，仍把衬底的温度保持在700℃，流过TMG(三甲基镓)、AsH₃、p型掺杂材料和氢载气，来生长由p型GaAs组成的基极层105。其中，AsH₃/TMG的原料供给比为1以下。作为p型掺杂材料，可以使用CBr₄和TMAs(三甲基砷)等。

(4)接着，仍把衬底的温度保持在700℃，流过TMG、TMI(三甲基铟)、NH₃、作为n型掺杂材料的SiH₄和载气，来生长由n型InGaN组成的发射极层106和发射极接触层107。该发射极层106、发射极接触层107的n型InGaN的结晶构造是闪锌构造。

(5)接着，把衬底101冷却到室温并取出，进行腐蚀而形成图1那样的形状，然后，形成集电极电极110、基极电极111和发射极电极112。

在通过以上说明的方法所形成的图1的GaAs系HBT中，由于使由GaAs组成的基极层105和由InGaN组成的发射极层106成为异质结，而能够提供电流增益较高，特性稳定的元件。即，构成基极层105的GaAs的带隙为约1.4eV，与此相对，构成发射极层106的In_0.5Ga_0.5N的带隙为约2.4eV，这样，通过使带隙差大的半导体成为异质结，能够抑制从基极层105向发射极层106的载流子的逆注入，而能够提高电流增益。

在现有技术中，在GaAs系HBT中使用InGaN这样的带隙大的材料，从结晶生长的观点看是极端困难的。这是因为晶格常数的不匹配以及生长温度的不同。下面进行详细说明。

作为带隙大的半导体材料，GaN、AlGaN、SiC、ZnSe等宽带隙半导体是公知的。其中，所谓宽带隙半导体大多指具有相当于兰色发光的2.6eV以上带隙的半导体。该宽带隙半导体和GaAs系半导体在晶格常数上大为不同。例如，当在GaAs层上形成GaN层时，GaAs(闪锌构造)的晶格常数为0.565nm，与此相对，GaN(闪锌构造)的晶格常数为0.45nm，因此，这些层的晶格失配为20.5％这样较大的值。在此基础上，如果在GaN层中增加Al，晶格失配的值变得更大。当考虑到现在使用的GaAs和AlGaAs的异质结中的晶格失配为1％以下，其是非常大的值。这样，当用晶格失配较大的结晶形成异质结时，在结晶中易于产生裂缝。在此基础上，这些宽带隙半导体的晶格常数比GaAs小。因此，当把图1的双极晶体管的发射极层106、发射极接触层107作为宽带隙半导体时，在该宽带隙半导体中，在拉伸方向上施加力。当这样在拉伸方向上施加力时，与在压缩方向上施加力的情况相比，特别容易产生裂缝。而且，图1的双极晶体管的发射极层106、发射极接触层107是构成npn结的一个层，为了在p型基极层105中封闭正空穴，需要几百nm的膜厚。这样，当形成几百nm以上的膜厚时，与形成几十nm的薄的膜厚的情况不同，极其容易产生裂缝。

而且，通常，宽带隙半导体的结晶生长温度极高。例如，MOCVD法中的生长温度是：GaAs为600℃～700℃，与此相对，GaN是1100℃，AlGaN为1200℃。当在这样的高温下形成图1的发射极层106、发射极接触层107时，从GaAs层102～105产生剧烈的As脱出，不能保证GaAs层102～105的品质。而且，为了避免这一问题，当以与GaAs层相同程度的低温下生长宽带隙半导体层时，通常，该宽带隙半导体层的结晶特性显著变差。

如以上那样，从结晶生长的观点看，在图1这样的GaAs系HBT的发射极层106、发射极接触层107中使用宽带隙半导体这样的带隙大的半导体是极其困难的。

但是，本发明人为了在GaAs系HBT的发射极层106、发射极接触层107中使用带隙大的半导体而得到高的电流增益，反复进行了各种实验。其结果，独自得知：通过在发射极层106和发射极接触层107中使用In_pGa_1-pN(0＜p≤1)，能够解决该问题。该In_pGa_1-pN的带隙为约1.9eV～3.4eV，与GaAs的带隙约1.4eV相比较大。而且，该In_pGa_1-pN(0＜p≤1)能够把结晶生长温度降低到800℃以下，即使在通常的GaAs系的结晶生长装置中，不会使结晶品质变差，能够进行充分的生长。但是，当把该In_pGa_1-pN用于GaAs系HBT时，上述裂缝不会产生。对于其原因，本发明人是这样考虑的：

首先，考虑到是因为In的结晶具有柔软的特性。GaAs和In_pGa_1-pN的晶格失配为12％以上。如果着眼于该晶格失配的大小，在现有的技术常识中，在几μm的GaAs层101～105上形成几百nm的In_pGa_1-pN层是极其困难的。实际上，根据本发明人的实验，当把发射极层106的In_0.5Ga_0.5N置换为晶格常数大致相等的InAlGaN层时，就产生了裂缝。但是，根据本发明人的实验，当在发射极层106、发射极接触层107中使用In_pGa_1-pN时，不会产生裂缝。这是考虑到：相对于Al的结晶的坚硬，In的结晶较柔软。这样，由于In的结晶较柔软，即使在发射极层106、发射极接触层107中使用In_pGa_1-pN，裂缝也不会产生。

而且，考虑到In_pGa_1-pN的结晶构造易于成为闪锌构造。在上述晶格常数的说明中，说明了GaN系的材料作为闪锌构造的情况。这是因为：图1的GaAs层101～105的结晶构造是闪锌构造，在其上形成的半导体层106、107的结晶构造易于成为闪锌构造。但是，GaN系的材料通常易于成为纤维锌矿构造。特别是，加入了Al的AlN、AlGaN、AlInGaN的该倾向较强。这样，当在GaAs层101～105上形成加入了Al的GaN系材料时，易于成为纤维锌矿构造。因此，纤维锌矿构造的GaN系材料与闪锌构造的GaN系材料相比，晶格常数进一步变小。即，与GaAs的晶格失配进一步变大。因此，当在GaAs层101～105上形成加入了Al的GaN系材料时，裂缝易于进入。与此相对，当在GaAs层101～105上形成In_pGa_1-pN时，结晶构造易于与GaAs层101～105相同。因此，难于产生裂缝。

如以上那样，在图1的GaAs系HBT中，通过在发射极层106、发射极接触层107中使用In_pGa_1-pN，能够得到电流增益大的元件。

在上述图1的GaAs系HBT中，在由n型In_0.5Ga_0.5N组成的发射极层106上设置由组成倾斜的n型InGaN组成的发射极接触层107，使总膜厚合计成为400nm，但是，即使不设置由n型InGaN组成的发射极接触层107，使发射极层106成为膜厚400nm的组成倾斜的n型InGaN，也能理解为与图1的GaAs系HBT相同。

而且，在图1的GaAs系HBT中，把发射极层106和发射极接触层107的膜厚的合计作为400nm，但是，如果按照本发明人的实验，如果该厚度为200nm以上，能够在基极层105中关闭正空穴。但是，该膜厚随发射极层106、发射极接触层107的InGaN的In组成的值而变化。

而且，在图1的GaAs系HBT中，使用GaAs作为基极层105的材料，但是，也可以使用与In的3族混晶例如InGaAs、InAlGaP、InGaAsP和与Sb的5族混晶例如GaAsSb、GaSb等。在这些情况下，能够进一步加大发射极层106与基极层105之间的带隙差，能够降低导通电压。而且，能够使用与氮的5族混晶例如InGaNAs、GaAsN来作为基极层105的材料。但是，在使用GaAsN情况下，必须使氮的混晶比为0.02以下。因为一般情况下，与氮的混晶，与GaAs相比，能隙更大。而且，能够使用AlGaAs、SiGe、HgCdTe作为基极层105的材料。而且，可以在集电极层104中使用上述材料。

而且，由于在图1的GaAs系HBT的各层的角部，易于产生由电流集中引起的劣化，因此，可以在各层间形成被称为脊的突出部。

而且，在图1的GaAs系HBT中，为了谋求各层的腐蚀去除的稳定性，而可以在必要的部分适当插入腐蚀阻挡层。

(第一变形例)

与第一实施例相关的第一变形例是：把GaAs系HBT作成双异质结。变更点是：在图1中，在集电极层中使用n型InGaN。当使用这样的材料时，能够进一步提高电流增益。在用InGaN形成集电极层104的情况下，能够按以下三种构成来形成衬底101至集电极接触层103的构成。

第一方法是这样的方法：与第一实施例相同，使用SI-GaAs作为衬底101，把缓冲层102作为GaAs，把集电极接触层103作为n型GaAs或者n型InGaN。该方法可以使用大口径的GaAs作为衬底。

第二方法是这样的方法：以第一方法作为基础，进一步改善集电极接触层103或者104的结晶品质，把缓冲层102分割成第一GaAs缓冲层和第二GaN缓冲层。在该方法中，希望第二GaN缓冲层氮化GaAs的表面。而且，希望集电极接触层103是n型InGaN层。

作为第三方法，在衬底101中使用蓝宝石和SiC等在GaN系的结晶生长中良好的材料，使用GaN和AlN、InN等氮化物层作为缓冲层。在此情况下，为了进一步改善结晶品质，集电极接触层103最好是n型InGaN。此时，集电极接触层103、集电极层104的InGaN的结晶构造为纤维锌矿构造，与此相对，发射极层106、发射极接触层107的InGaN的结晶构造为闪锌构造，因此，能够利用结晶构造不同所产生的能隙的不同。

(第二变形例)

与第一实施例相关的第二变形例是：把基极层105作成p型InGaNAs。在该材料系中，通过氮(N)的含有量，带隙能量小于InGaAs，因此，能够期待低电压工作。希望相对5族全体的氮(N)的混晶比为2％以下。而且，相对3族全体的In的混晶比为0.5。

(第三变形例)

与第一实施例相关的第三变形例是：使发射极接触层107形成为依次形成有n型InGaP、n型GaAs、n型InGaAs的构造。n型InGaP、n型GaAs、n型InGaAs的带隙依次变低。这样，通过使用该发射极接触层，易于取得发射极电极112和发射极层106的欧姆接触。在此情况下，从图中上侧对发射极层106的InGaN施加了拉伸方向的力，但是，没有发现裂缝的发生。

(第二实施例)

第二实施例是把本发明用于半导体发光元件的例子，如从图2所看到的那样，在GaAs系LED(发光二极管)中使用由InGaN组成的p型包层223。

图2是本发明的第二实施例的半导体发光元件的断面构造图。该半导体发光元件是使用由n型GaAs组成的厚度250.0μm的衬底210所形成的GaAs系LED。在衬底210上依次形成：由n型In_0.5(Al_0.6Ga_0.4)_0.5P组成的膜厚1.0μm的n型包层221、由In_0.5(Al_0.4Ga_0.6)_0.5P组成的膜厚1.0μm的发光层222、由p型In_0.2Ga_0.8N构成的膜厚200nm的p型包层223、由n型GaAs组成的电流阻挡层224、由p型In_0.2Ga_0.8N组成的p型埋入层225、由p型GaAs组成的p型接触层230。而且，在衬底210的图中下侧，形成n侧电极250，在p型GaAs接触层230的图中上侧形成p侧电极240。其中，一般在p侧电极240中使用Au-Zn合金，在n侧电极250中使用Au-Ge合金。而且，为了易于进行说明，图2改变了倍率来表示。

在图2的GaAs系LED中，从n侧电极250和p侧电极240向发光层222注入电流。此时，n型包层221和p型包层223的带隙能量大于发光层222，在发光层222中进行封闭载流子的动作。接着，通过电流的注入，发光层222发光。

在图2的GaAs系LED中，由于在p型包层223中使用了带隙大的In_0.2Ga_0.8N，因此能够抑制来自发光层222的电子的溢流，与现有的GaAs系LED相比，发光效率改善了约30％。

与此相对，在现有技术中，在p型包层223中使用带隙小于In_0.2Ga_0.8N的In_0.5(Al_0.6Ga_0.4)_0.5P。该In_0.5(Al_0.6Ga_0.4)_0.5P的晶格常数接近于构成衬底210的GaAs的晶格常数0.565nm，晶格失配为1％以下。但是，In_0.5(Al_0.6Ga_0.4)_0.5P的带隙与构成发光层222的In_0.5(Al_0.4Ga_0.6)_0.5P接近，因此，引起了来自发光层222的电子的溢流。在现有技术中，从在第一实施例中说明的晶格匹配和结晶生长温度的观点出发，把带隙能量比In_0.5(Al_0.6Ga_0.4)_0.5P大的材料用于p型包层223是困难的。特别是，在图2的发光二极管中，为了抑制来自发光层222的载流子的溢流，p型包层223的膜厚必须为几百nm，为了使这样膜厚的结晶生长，必须使用晶格常数与GaAs和In_0.5(Al_0.4Ga_0.6)_0.5P接近的材料。但是，本发明人通过实验，独自得知：能够在p型包层223中使用In_rGa_1-rN(0＜r≤1)。其原因与在第一实施例中说明的一样。

在以上说明的图2的半导体发光元件中，使p型包层223的膜厚为200nm，根据本发明人的实验，如果该膜厚为约100nm以上，能够得到改善发光效率的效果。

而且，在图2的半导体发光元件中，使n型包层221成为n型In_0.5(Al_0.6Ga_0.4)_0.5P，但是，也可以使其为InGaN。在此情况下，进一步提高了抑制来自发光层222的电子的溢流的效果，但是，引起了由晶格失配而产生的结晶特性的变差，因此，发光效率与图2的半导体发光元件为同等程度。

而且，在图2的半导体发光元件中，在元件形成后，剥离GaAs衬底210，在衬底210与包层221之间插入由AlP/GaP等组成的多层反射膜。这样，没有由GaAs衬底210所产生的光吸收，而能够得到发光效率更高的半导体发光元件。

(第三实施例)

第三实施例是把本发明用于作为半导体发光元件的激光二极管(LD)中，如从图3所看到的那样，在GaAs系LD中使用n型InGaN包层303、p型InGaN包层309。

图3是本发明的第三实施例的半导体发光元件的断面构造图。该半导体发光元件是使用由n型GaAs组成的衬底301所形成的GaAs系LD。在衬底301上依次形成：缓冲层302、由n型InGaN组成的第一n型包层303、由n型InAlGaP组成的第二n型包层304、由InAlGaP组成的第一引导层305、由MQW构造的InAlGaP/InAlGaP组成的有源层306、由InAlGaP组成的第二引导层307、由p型InAlGaP组成的第一p型包层308、由p型InGaN组成的第二p型包层309。而且，在第二p型包层309上有选择地形成有p型InAlGaP组成的第三包层310和由n型GaAs组成的电流阻挡层311，在其上形成由p型GaAs组成的p型接触层312。在该p型接触层312的图中上侧，形成成为一方电极的p侧电极320。而且，成为另一方的电极的n侧电极330形成在衬底301的图中下侧。而且，第一n型包层303和第二p型包层309的InGaN的结晶构造为闪锌构造。

在图3的GaAs系LD中，从n侧电极330和p侧电极320向有源层306注入电流。此时，n型包层303、304和p型包层308、309、310的带隙能量比有源层306大，在有源层306中进行封闭载流子的动作。而且，在电流阻挡层311中电流不会流动，该电流阻挡层311在第三包层310的下侧的有源层306中进行缩窄电流的动作。电流所注入的第三电流阻挡层311的下侧的有源层306发出振荡波长约680nm的激光。此时，第一引导层305和第二引导层307在有源层306中进行封闭激光的动作。

在图3的GaAs系LD中，在第一n型包层303和第二p型包层309中使用带隙能量高的InGaN，因此，能够在有源层306的周边封闭光和电流，能够实现量子效率高的LD。

与此相对，在现有技术中，在第一n型包层303和第二p型包层309中使用带隙能量比InGaN低的InAlGaP。这是因为：与第二实施例相同，从晶格匹配和结晶生长温度的观点上看，使用带隙能量比InGaAlP大的材料是困难的。但是，本发明人通过实验独自得知：能够在p型包层中使用In_sGa_1-sN(0＜s≤1)。其原因与在第一实施例中说明的一样。

在以上说明的图3的半导体发光元件中，在有源层306中使用InAlGaP，但是，也可以根据振荡波长而使用不同的材料。例如，当振荡波长为680nm时，可以使用InGaP，当振荡波长为780nm时，可以使用AlGaAs，当振荡波长为860nm时，可以使用GaAs，当振荡波长为980nm时，可以使用InGaAs，等等。这些材料都可以形成在GaAs衬底301上。

而且，在图3的半导体发光元件中，在衬底301中使用了GaAs，但是，也可以使用GaN。在此情况下，衬底301、缓冲层302、第一n型包层303的结晶构造为纤维锌矿构造，在图中从第一n型包层303以上的层为闪锌构造。在该构造中，由于第一n型包层303和第二p型包层309的结晶构造不同，就能利用它们的带隙差以及折射率差等，来谋求激光特性的改善。

(第四实施例)

第四实施例是本发明用于双异质结构造的GaAs系HEMT中，如从图4所看到的那样，在第一电子供给层403和第二电子供给层405中使用In_0.5Ga_0.5N。

图4是表示本发明的第四实施例的半导体元件的图。该半导体元件是使用由SI-GaAs组成的衬底401所形成的GaAs系HBT。在衬底401上形成：由不掺杂InGaAs组成的缓冲层402、由不掺杂InGaN组成的第一电子供给层403、由不掺杂InGaAs组成的沟道层404、由n型InGaN组成的第二电子供给层405、由n型InGaN组成的欧姆接触层406。而且，与欧姆接触层406相连接，形成由Au/Ti的层叠构造构成的作为欧姆电极的源极电极410和漏极电极411。而且，与第二电子供给层405相连接，形成由Au/Ni的层叠构造构成的作为肖特基电极的栅极电极412。而且，第二电子供给层405的膜厚为30nm，欧姆接触层406的膜厚为20nm。

图4的半导体元件是使用两个电子亲和力大的InGaAs和电子亲和力小的InGaN的异质结的双异质结构造的场效应晶体管。在图4的GaAs系HEMT中，在电子亲和力大的沟道层404中使电子通行。

图4的GaAs系HEMT的特征之一是：在第二电子供给层405和第一电子供给层403中使用电子亲和力小的In_0.5Ga_0.5N。由此，在图4的GaAs系HEMT中，能够增大电子供给层403、405与沟道层404的电子亲和力的差。其结果，能够通过沟道层404封闭很多的电子，而能够得到良好的夹断特性、高的相互导电性、栅极与漏极之间的高的耐压。

在以上说明的图4的GaAs系HEMT中，在电子供给层403、405中使用In_0.5Ga_0.5N，但是，也可以使In组成变化。但是，根据本发明人的实验，当使在电子供给层403、405中使用的InGaN的In组成为40％以上时，元件的特性特别好。对于其原因，本发明人考虑是因为：当象电子供给层403、405那样形成几十nm的薄的膜厚时，提高In组成的方案，结晶特性良好。

而且，在图4的HEMT中，在沟道层中使用InGaAs，但是，当使用GaAs、AlGaAs、InAlGaP、InGaAsP、GaSb、GaAsSb、GaNAs、InGaNAs、SiGe、HgCdTe等时，能够得到与本发明相同的效果。

而且，在图4中对双异质结构造进行了说明，但是，在单异质结构造的HEMT中，能够得到相同的效果。

Claims (7)

1.一种双极晶体管，其特征在于包括：

衬底；

形成在上述衬底上、由第一导电类型半导体构成的集电极层；

形成在上述集电极层上、由包含GaAs、InGaAs、AlGaAs、InAlGaP、InGaAsP、GaSb、GaAsSb、GaNAs、InGaNAs、SiGe和HgCdTe中的任意一种材料的第二导电类型半导体构成的基极层；

形成在上述基极层上、带隙大于上述基极层的第一导电类型的In_pGa_1-pN的发射极层，其中0＜p≤1；和

设置在上述发射极层上的In_qGa_1-qN的发射极接触层，其中0＜q≤1；

上述发射极层和上述发射极接触层的合计厚度为200nm以上。

2.根据权利要求1所述的双极晶体管，其特征在于，上述集电极层是GaAs、InGaAs、AlGaAs、InAlGaP、InGaAsP、GaSb、GaAsSb、GaNAs、InGaNAs、SiGe和HgCdTe中的任意一种材料。

3.根据权利要求1所述的双极晶体管，其特征在于，上述衬底是GaAs衬底。

4.根据权利要求1所述的双极晶体管，其特征在于，上述发射极层的结晶构造是闪锌构造。

5.根据权利要求1所述的双极晶体管，其特征在于，上述发射极层的厚度为200nm以上。

6.根据权利要求1所述的双极晶体管，其特征在于，上述发射极接触层的结晶构造是闪锌构造。

7.根据权利要求1所述的双极晶体管，其特征在于，上述第一导电类型是n型，上述第二导电类型是p型。

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