半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置，特别是，涉及具备双极晶体管的半导体装置。
【背景技术】
[0002]近年，作为构成移动终端等功率放大器模块的晶体管，应用异质结双极晶体管。这种双极晶体管被称为 HBT (Hetero Junct1n Bipolar Transistor) ο
[0003]这里，作为那样的双极晶体管的第一现有例，对非专利文献1列举的双极晶体管进行说明。如图30所示，在双极晶体管中，子集电极层102被形成为与GaAs等半导体基板101接触，集电极层103被形成为与该子集电极层102接触。基极层104被形成为与集电极层103接触，发射极层105被形成为与该基极层104接触。发射极电极111被形成为与发射极层105接触。基极电极110被形成为与基极层104接触。集电极电极109被形成为与子集电极层102接触。
[0004]在第一现有例所涉及的双极晶体管中，发射极层105与基极层104构成异质结。另夕卜，发射极层105的带隙设定为比基极层104的带隙大。并且，在集电极层103中，形成为杂质浓度在厚度方向(深度方向)均匀。
[0005]接下来，作为双极晶体管的第二现有例，对日本特开平02 - 291135号公报(专利文献1)列举的双极晶体管进行说明。如图31所示，在第二现有例所涉及的双极晶体管中，特别是，集电极层103由第一集电极层103a、第二集电极层103b以及第三集电极层103c形成，杂质浓度相对较低的第一集电极层103a与较高的第二集电极层103b接合。此外，其以外的构成与第一现有例所涉及的双极晶体管相同，所以对同一部件赋予同一附图标记，且不重复它们的说明。
[0006]专利文献1:日本特开平02 — 291135号公报
[0007]非专利文献1:Min_Chang Tu, Herng-Yih Ueng, and Yu-Chi Wang: “Performanceof High-Reliabi1ity and High-Linearity InGaP/GaAs HBT PAs for WirelessCommunicat1n” IEEE TRANSACT1NS ON ELECTRON DEVICES, VOL.57, N0.1, JANUARY(2010)pl88.
[0008]在异质结双极晶体管中，从抑制调制失真、抑制功率增益(gain)的集电极电压变动的观点来看，希望相对于基极-集电极间的电压的变动(变化)，基极与集电极之间的电容(基极-集电极间电容)的变化较小。即，希望在实用的基极-集电极间的电压的范围内，基极-集电极间电容固定(线性)。
[0009]通过模拟计算基极-集电极间电容与基极-集电极间电压的关系的结果(图表)如图32所示。该图表是在不脱离文献的主旨的范围内，改变集电极浓度参数进行计算的结果。如图32所示，在第一现有例以及第二现有例中，在作为通常的使用范围的基极-集电极间电压的范围(Vbc =— 4?0V左右)内，基极-集电极间电容Cbc变化1.5?2.0倍左右。并且，在基极-集电极间电压Vbc为正的区域，基极-集电极间电容Cbc的图表迅速地上升，在包含正区域的基极-集电极间电压的范围(Vbc = — 4?0.4左右)内，基极-集电极间电容Cbc变化2.0?2.5倍左右，线性较差。
[0010]作为功率放大器模块所使用的双极晶体管，有以相对较高的电压动作的情况、和以相对较低的电压动作的情况。因此，在第一现有例以及第二现有例的结构中，相对于实用的基极-集电极间电压的范围(变动)，基极-集电极间电容变动，存在调制失真较大、功率增益根据集电极电压较大地变动这样的问题。
【发明内容】
[0011]本发明是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于提供抑制基极-集电极间电容的变动的半导体装置。
[0012]本发明所涉及的半导体装置具有集电极层、基极层以及发射极层。基极层形成在集电极层上。发射极层形成在基极层上。集电极层具备第一导电型半导体层、和至少一层的第二导电型半导体层。第二导电型半导体层的层浓度的总和被设定为比lX10ncm 2低。
[0013]根据本发明所涉及的半导体装置，集电极层具备第一导电型半导体层、和至少一层的第二导电型半导体层，该第二导电型半导体层的层浓度的总和被设定为比IX 10ncm 2低。由此，能够抑制基极-集电极间电容的变动(变化)，能够抑制调制失真，并且能够抑制功率增益的集电极电压变动。
[0014]优选第二导电型半导体层形成为被第一导电型半导体层夹着，第二导电型半导体层被配置成，从集电极层中的基极层侧的端面到第二导电型半导体层与第一导电型半导体层的接合面中位于基极层侧的基极层侧接合面的距离在相当于集电极层的厚度的10?70 %的厚度的距离的范围内。
[0015]由此，能够可靠地抑制基极-集电极间电容的变动。
[0016]并且，优选第二导电型半导体层被配置成，从端面到基极层侧接合面的距离在相当于集电极层的厚度的30?60%的厚度的距离的范围内。
[0017]由此，能够更可靠地抑制基极-集电极间电容的变动。
[0018]优选第二导电型半导体层被配置成介于第一导电型半导体层间，第二导电型半导体层的杂质浓度被设定为比分别与第二导电型半导体层接触的第一导电型半导体层的部分的杂质浓度低。
[0019]据此，也能够抑制基极-集电极间电容的变动。
[0020]优选子集电极层形成在半导体基板与集电极层之间，第一导电型半导体层中的杂质浓度被设定为，成为从第二导电型半导体层朝向子集电极层侧增加的趋势。此外，所谓的增加的趋势是指杂质浓度单调增加，或者，即使不仅阶梯状地增加，在中途也存在杂质浓度降低的位置，但从第二导电型半导体层朝向子集电极层侧作为整体增加即可。
[0021]另外，优选第一导电型半导体层包括掺杂了杂质的杂质浓度层、和具有比杂质浓度层的杂质浓度高的杂质浓度的第一高浓度层，子集电极层形成在半导体基板与集电极层之间，第一高浓度层形成在子集电极层侧，杂质浓度层形成在基极层侧。
[0022]据此，能够使子集电极层侧的电场缓和，能够使集电极耐压提高。
[0023]优选作为第二导电型半导体层的配置方式，第二导电型半导体层被配置成介于杂质浓度层与第一高浓度层之间。另外，第一导电型半导体层包括具有比杂质浓度层的杂质浓度低的杂质浓度的低浓度层，低浓度层配置在第二导电型半导体层与第一高浓度层之间。
[0024]并且，优选第一导电型半导体层包括具有比杂质浓度层的杂质浓度高的杂质浓度的第二高浓度层，第二高浓度层被配置成与基极层接触。
[0025]由此，能够抑制克尔克效应。
[0026]另外，优选第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层由相同的半导体形成。优选发射极层与基极层构成异质结，发射极层的带隙被设定为比基极层的带隙大。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的实施方式1所涉及的具备双极晶体管的半导体装置的剖视图。
[0028]图2是表示该实施方式中，基极层、集电极层以及子集电极层的杂质浓度的分布的图。
[0029]图3是表示该实施方式中，双极晶体管的制造方法的一个工序的剖视图。
[0030]图4是表示该实施方式中，在图3所示的工序之后进行的工序的剖视图。
[0031]图5是表示该实施方式中，在图4所示的工序之后进行的工序的剖视图。
[0032]图6是表示该实施方式中，在图5所示的工序之后进行的工序的剖视图。
[0033]图7是表示该实施方式中，基极-集电极间电容Cbc与基极-集电极间电压Vbc的关系的图表。
[0034]图8是表示该实施方式中，用于说明作用效果的小电流动作时与大电流动作时的基极-集电极间电容Cbc与集电极-发射极间电压Vce的关系的图表。
[0035]图9是表示该实施方式中，用于说明作用效果的基极-集电极间电容Cbc与集电极-发射极间电压Vce的关系的图表。
[0036]图10是表示该实施方式中，用于说明作用效果的将集电极-发射极间电压Vce固定在规定电位的情况下的基极-集电极间电容Cbc与基极-发射极间电压Vbe的关系的图表。
[0037]图11是表示该实施方式中，用于说明作用效果的将集电极-发射极间电压Vce固定在规定电位的情况下的导带以及价带的能量与从发射极层到子集电极层的深度方向的关系的能带。
[0038]图12是表示该实施方式中，用于说明作用效果的将集电极-发射极间电压Vce固定在规定电位的情况下的载流子浓度与从发射极层到子集电极层的深度方向的关系的图表。
[0039]图13是表示该实施方式中，用于说明作用效果的基极-集电极间电容Cbc的电容差ACbc与ρ层开始位置的关系的图表。
[0040]图14是本发明的实施方式2所涉及的具备双极晶体管的半导体装置的剖视图。
[0041]图15是表示该实施方式中，基极层、集电极层以及子集电极层的杂质浓度的分布的图。
[0042]图16是表示该实施方式中，用于说明作用效果的、基极-集电极间电容Cbc的电容差ACbc与ρ层开始位置的关系的图表。
[0043]图17是表示该实施方式中，变形例的双极晶体管的基极层，集电极层以及子集电极层的杂质浓度的分布的图。
[0044]图18是本发明的实施方式3所涉及的具备双极晶体管的半导体装置的剖视图。
[0045]图19是表示该实施方式中，基极层、集电极层以及子集电极层的杂质浓度的分布的图。
[0046]图20是本发明的实施方式4所涉及的具备双极晶体管的半导体装置的剖视图。
[0047]图21是表示该实施方式中，基极层、集电极层以及子集电极层的杂