异质结双极晶体管AlGaAs、InGaP/GaAs、InP/InGaAs外延片 (HBT AlGaAs, InGaP/GaAs, InP/InGaAs epitaxial wafer)
我司提供砷化镓外延材料，如AlGaAs/GaAs、InGaP/GaAs和InP/InGaAs，用于制造异质结双极晶体管（heterojunction bipolar transistor）。HBT是一种发射区、基区和收集区由禁带宽度不同材料制成的晶体管。异质结双极晶体管的发射极效率主要由禁带宽度差决定，几乎不受掺杂浓度的限制。这使得晶体管设计具有灵活性。
1. GaAs HBT外延结构
异质结双极晶体管属于纵向结构的三端器件。其发射区通常采用轻掺杂的宽带隙半导体材料，例如GaAs、InP，基区采用重掺杂的窄带隙材料，例如AlGaAs、InGaAs。ΔEg的存在允许基区的掺杂浓度比发射区的更高，因而可以降低基极电阻，减小发射极－基极电容，从而能得到高频、高速、低噪声的性能特点。
由于ΔEg>0，而且有一定的范围，所以电流增益会很高。一般情况下，直流增益可达到60以上。需要特别注意的是，用InGaAs作基区可以得到更高的电子迁移率、较低的发射极－基极开启电压以及良好的噪声特性。HBT的阈值电压由ΔEg决定。和普通的FET的阈值电压相比，HBT的阈值电压容易控制、偏差小且易于大规模集成。异质结双极性晶体管外延结构的能带间隙可以在一定范围内任意设计。
1.1 HBT AlGaAs/GaAs 外延
AlGaAs/GaAs HBT发射区采用AlxGa1-xAs材料，Al组分x选择在0.25左右（高于此值时n型AlGaAs中出现深能级使发射结电容增加）。AlGaAs/GaAs 体系具有良好的晶格匹配，采用半绝缘衬底，器件之间容易隔离和互连。
图1 AlGaAs/GaAs HBT外延结构示意图
1.2 InGaAs/InP HBT外延
InGaAs/InP是一种很重要的异质结双极晶体管材料。与其他材料相比，InGaAs/InP 材料具有以下优势：
- 铟镓砷具有高电子迁移率，是砷化镓的1.6倍，硅的9倍。具有比砷化镓大的瞬时电子过冲的程度。所有这些使该结构具有较高的特征（ft）值；
- 由于InGaAs的能带隙比Si和GaAs的窄，所以可以用来制造具有低功率耗散和低开启电压的InP HBT；
- 当给定掺杂时，InP有较高的击穿电场；
- InGaAs表面的复合速度比GaAs表面的小，使得发射极周围由表面复合速度引起基极电流减小了；
- 导热率高于GaAs衬底；
- InGaAs/InP 器件可直接与具有 1.3μm 波长辐射的光电探测器兼容，这相当于Si基光纤中的最低色散波长。 所以InGaAs/InP对OEIC集成很有用。
1.3 InGaP/GaAs HBT外延结构
图2 InGaP/GaAs HBT典型外延结构
2. HBT外延要求
要使HBT器件具有高速 (100GHz)、高特征频率、高振荡频率以及高厄利(Early) 等性能，GaAs外延材料结构的设计需满足以下要求：
- 不同材料晶格常数应尽量接近，以减少在界面处产生的位错、缺陷；
- 要获得高增益，发射区与基区的材料组要要有大的△EV；
- 异质结材料的热膨胀系数一致；
- 材料的禁带宽度之差，导带和价带的断续量、材料的迁移率。
GaAs基HBT具有高功率密度、低相位噪声、较好的线性度、单电源工作能力。虽然其高频工作性能比pHEMT稍低，但它适合在低频无线产品、无线区域网络、高效率功率放大器、3G/4G/5G/Wi-Fi/GSM/HPUE手机中应用。