双极型晶体管

摘要

本发明提供一种能够改善电容特性的线性并且能够充分地确保量产性，进一步地能够实现基极‑集电极间电容的减少的技术。在n型的各个第一半导体层(3a)、(3c)、(3e)间分别设置有p型的第二半导体层(3b)、(3d)，即使不使第一半导体层(3a)、(3c)、(3e)的掺杂浓度降低，也能够降低集电极层3整体表观上的掺杂浓度，所以能够改善电容特性的线性并且能够充分地确保量产性。另外，由于第二半导体层(3b)、(3e)夹在各个第一半导体层(3a)、(3c)、(3e)间，所以集电极层(3)整体的平均载流子浓度减少，并且较宽地形成集电极层(3)内的耗尽层，所以能够实现基极‑集电极间电容的减少。

权利要求

1.一种双极型晶体管，其特征在于，具备：第一导电型的子集电极层；

集电极层，层叠于所述子集电极层；

第二导电型的基层，层叠于所述集电极层，导电型与所述第一导电型相反；以及所述第一导电型的发射极层，层叠于所述基层，所述集电极层具备：

所述第一导电型的多个第一半导体层；以及所述第二导电型的多个第二半导体层，分别设置在各个所述第一半导体层之间。

2.根据权利要求1所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第二半导体层的载流子浓度比第一半导体层的载流子浓度小。

3.根据权利要求1或2所述的双极型晶体管，其特征在于，

9 -2 11 -2

所述第二半导体层的载流子层浓度的和是10cm 以上，且比10 cm 小。

4.根据权利要求1或2所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第一半导体层以及第二半导体层由同一半导体形成。

5.根据权利要求3所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第一半导体层以及第二半导体层由同一半导体形成。

6.根据权利要求1或2所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

7.根据权利要求3所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

8.根据权利要求4所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

9.根据权利要求5所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

10.一种双极型晶体管，其特征在于，具备：第一导电型的子集电极层；

集电极层，层叠于所述子集电极层；

第二导电型的基层，层叠于所述集电极层，导电型与所述第一导电型相反；以及所述第一导电型的发射极层，层叠于所述基层，所述集电极层具备：

所述第一导电型的至少一个第一半导体层；以及所述第二导电型的多个第二半导体层，被插入所述第一半导体层的至少一个以上的半导体中。

11.根据权利要求10所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第二半导体层的载流子浓度比第一半导体层的载流子浓度小。

12.根据权利要求10或者11所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第二半导体层的载流子层浓度的和是109cm-2以上，且比1011cm-2小。

13.根据权利要求10或者11所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第一半导体层以及第二半导体层由同一半导体形成。

14.根据权利要求12所述的双极型晶体管，其特征在于，所述第一半导体层以及第二半导体层由同一半导体形成。

15.根据权利要求10或者11所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

16.根据权利要求12所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

17.根据权利要求13所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

18.根据权利要求14所述的双极型晶体管，其特征在于，所述发射极层与所述基层形成异质结，并且所述发射极层的带隙比所述基层的带隙大。

说明书

双极型晶体管

技术领域

[0001] 本发明涉及双极型晶体管。

背景技术

[0002] 以往，在双极型晶体管中，已知基极-集电极间电容Cbc相对于集电极-发射极间电压Vce(或者基极-集电极间电压Vbc)的变化(以下称为“电容特性”)的线性会给高输出动作时谐波失真(harmonic distortion)的产生、EVM(Error Vector Magnitude：误差矢量幅度)带来影响。另外，双极型晶体管在基极-集电极间电压Vbc的正电压区域(Vbc＞0V，这几乎与Vce＜1.35V对应)具有基极-集电极间电容Cbc急剧上升的电容特性的情况下，除了上述谐波失真的产生、EVM以外，还可能存在产生如下的问题。即，在双极型晶体管被较低的电源电压Vce(Vce＜1.35V)驱动的情况下，存在高频动作时增益大幅降低的可能性。

[0003] 为了消除上述不良状况，提出了一种通过对集电极层的掺杂浓度和其分布状态进行调整来改善双极型晶体管的电容特性的线性的技术(例如参照非专利文献1)。在非专利文献1中，如图10所示，测定了具有其掺杂浓度均匀的1层构造的集电极层的2种类型A、H以及具有对各个掺杂浓度分别独立地进行了调整的3层构造的集电极层的6种类型B～G这共计8种异质结型的双极型晶体管(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor)的电容特性(参照图11)。应予说明，图10是表示以往的双极型晶体管的集电极层的掺杂浓度和其分布状态的图，图11是表示以往的双极型晶体管的电容特性的图。

[0004] 在类型A、H中，将集电极层构成为掺杂浓度均匀的1层构造。在该情况下，如图11所示，在集电极-发射极间电压Vce为6V～0V的范围内掺杂浓度相对较低的类型A中，基极-集电极间电容Cbc约增大1.67倍左右，相对于此，在掺杂浓度相对较高的类型H中，基极-集电极间电容Cbc约增大2.06倍左右。此外，其电容Cbc的大小比类型A大。因此，集电极层的掺杂浓度较低的类型A这一方与掺杂浓度较高的类型H相比较，具备优异的电容特性。

[0005] 在类型B～G中，将集电极层构成为对各个掺杂浓度分别独立地进行了调整的3层构造，以配置在其中央的层的掺杂浓度比配置在两侧的层的掺杂浓度高的方式构成。在该情况下，如图11所示，在集电极-发射极间电压Vce为6V～0V的范围内，例如在类型D中，基极-集电极间电容Cbc的增大率约为1.25倍左右，若与1层构造的类型A、H相比较，则其电容特性的线性得到改善。

[0006] 非专利文献1:アイ·トリプル·イートランスアクションズオンエレクトロンデバイス(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES)」、(米国)、アイ·トリプル·イー(IEEE)、2010年1月、第57巻、第1号、p.188－194(“IEEE电子器件汇刊(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES)”，(美国)，美国电气和电子工程师协会(IEEE)，2010年1月，第57卷，第一号，p.188－194)

[0007] 如上述那样，若使集电极层的掺杂浓度均匀、较薄并且低浓度地构成，则能够实现双极型晶体管的基极-集电极间电容特性的线性的改善。然而，若降低掺杂浓度，则在结晶生长时无意地引入的残留杂质对集电极层的影响增大。因此，在将集电极层的掺杂浓度构成低浓度的情况下，一般地由于实际的掺杂浓度的控制性恶化，所以不能充分地确保量产性。

[0008] 为了充分地确保量产性，需要将集电极层的掺杂浓度提高到能够忽略残留杂质的影响的程度。然而，在该情况下，如上述那样，双极型晶体管的基极-集电极间电容特性的线性会发生劣化。因此，由于在使集电极层的掺杂浓度发生了变化的情况下，量产性和电容特性的线性处于相反关系，所以难以兼顾量产性和电容特性的线性。

[0009] 另外，如上述那样，将集电极层构成为3层构造，通过与配置在两侧的层相比配置在其中央的层被掺杂为高浓度，来改善基极-集电极间电容特性的线性。然而，若像图10所示的类型C、E、G那样，将集电极层的配置在中央的层掺杂为高浓度，则如图11所示，电容特性的线性会得到改善，但是另一方面，在基极-集电极间电压Vbc处于负电压区域(Vbc＜0V，这几乎与Vce＞1.35V对应)，存在着其基极-集电极间电容Cbc的值不合适地保持较高的可能性。因此，由于在使构成集电极层的中央的层的掺杂浓度发生了变化的情况下，电容特性的线性和其电容Cbc的大小处于相反关系，所以难以在使电容特性的线性改进的同时减小其电容Cbc。

发明内容

[0010] 本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够充分确保量产性并且改善电容特性的线性，进一步地能够实现基极-集电极间电容的减少的技术。

[0011] 为了实现上述目的，本发明的双极型晶体管的特征在于，具备：第一导电型的子集电极层；集电极层，层叠于上述子集电极层；第二导电型的基层，层叠于上述集电极层，导电型与上述第一导电型相反；以及上述第一导电型的发射极层，层叠于上述基层，上述集电极层具备：上述第一导电型的多个第一半导体层；以及上述第二导电型的多个第二半导体层，分别设置于上述各第一半导体层间。

[0012] 另外，本发明的双极型晶体管的特征在于，具备：第一导电型的子集电极层；集电极层，层叠于上述子集电极层；第二导电型的基层，层叠于上述集电极层，导电型与上述第一导电型相反；以及上述第一导电型的发射极层，层叠于上述基层，上述集电极层具备：上述第一导电型的至少一个第一半导体层；以及上述第二导电型的多个第二半导体层，被插入上述第一半导体层的至少一个以上的半导体中。

[0013] 在以这样的方式构成的发明中，在集电极层，在第一导电型的各个第一半导体层间分别设置有导电型与第一导电型相反的第二导电型的第二半导体层。或者，在集电极层，在第一导电型的第一半导体层的至少一个以上的半导体中，插入有导电型与第一导电型相反的第二导电型的多个第二半导体层。因此，由于第一半导体层的掺杂电荷与第二半导体层的掺杂电荷相互抵消，所以集电极层整体的平均掺杂电荷浓度减少。因此，由于能够降低集电极层整体表观上的掺杂浓度，所以能够改善基极-集电极间电容特性的线性。

[0014] 另外，由于即使不降低第一半导体层的掺杂浓度，也能够通过导电型与第一半导体层相反的第二半导体层来降低集电极层整体表观上的掺杂浓度，所以集电极层的掺杂浓度的控制容易，能够充分地确保量产性。另外，由于第二半导体层夹在各个第一半导体层间，所以集电极层整体的平均载流子浓度减少，所以在集电极层内较宽地形成耗尽层。因此，通过较宽地形成集电极层内的耗尽层，能够实现基极-集电极间电容的减少。

[0015] 另外，也可以为上述第二半导体层的载流子浓度比第一半导体层的载流子浓度小。

[0016] 若像这样，能够使集电极层整体表观上的掺杂电荷成为第一半导体层的掺杂电荷。

[0017] 而且，也可以为上述第二半导体层的载流子层浓度的和是109cm－2以上，且比1011cm－2小。

[0018] 本申请发明者通过反复进行各种实验，发现了通过将第二半导体层的载流子层浓9 －2 11 －2
度的和设定为是10 cm 以上且比10 cm 小，能够更加良好地改善电容特性的线性。特别是，通过将第二半导体层的载流子层浓度的和设定为1010cm－2以上，能够进一步良好地改善电容特性的线性。

[0019] 另外，为了作为双极型晶体管发挥功能，优选作为集电极层整体的导电型与子集电极层以及发射极层的导电型相同，即是第一导电型。

[0020] 另外，上述第一半导体层以及第二半导体层也可以由同一半导体形成。

[0021] 若以这样的方式构成，则由于第一半导体层以及第二半导体层由同一半导体形成，所以能够简单地形成集电极层。

[0022] 另外，也可以上述发射极层和上述基层形成异质结，并且上述发射极层的带隙比上述基层的带隙大。

[0023] 若像这样，则能够提供一种异质结型的实用结构的双极型晶体管。

[0024] 根据本发明，由于在集电极层，在第一导电型的各个第一半导体层间分别设置有导电型与第一导电型相反的第二导电型的第二半导体层，所以即使不使第一半导体层的掺杂浓度降低，也能够降低集电极层整体表观上的掺杂浓度。因此，能够充分确保量产性，并且能够改善基极-集电极间电容特性的线性。另外，由于第二半导体层夹在各个第一半导体层间，所以集电极层整体的平均载流子浓度减少，且较宽地形成集电极层内的耗尽层，所以能够实现基极-集电极间电容的减少。

附图说明

[0025] 图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的双极型晶体管的剖视图。

[0026] 图2是表示图1的双极型晶体管的浓度分布的图。

[0027] 图3是表示图1的集电极层的能带的图。

[0028] 图4是表示图1的集电极层的载流子浓度的图。

[0029] 图5是表示双极型晶体管的基极-集电极间电容特性的图。

[0030] 图6是表示掺杂浓度与基极-集电极间电容特性的关系的图。

[0031] 图7是表示掺杂浓度与能带的关系的图。

[0032] 图8是表示掺杂浓度与载流子浓度的关系的图。

[0033] 图9是表示本发明的其他实施方式所涉及的双极型晶体管的剖视图。

[0034] 图10是表示以往的双极型晶体管的集电极层的掺杂浓度和其分布状态的图。

[0035] 图11是表示以往的双极型晶体管的基极-集电极间电容特性的图。

具体实施方式

[0036] ＜一个实施方式＞

[0037] 参照图1～图8对本发明的一个实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的双极型晶体管的剖视图，图2是表示图1的双极型晶体管的实际的杂质掺杂浓度分布的图。图3是表示图1的集电极层的能带的图，图4是表示图1的集电极层的载流子浓度的图，图5是表示双极型晶体管的基极-集电极间电容特性的图。图6是表示掺杂浓度与基极-集电极间电容特性的关系的图，图7是表示掺杂浓度与能带的关系的图，图8是表示掺杂浓度与载流子浓度的关系的图。

[0038] 双极型晶体管100具备：子集电极层2(Si浓度：5×1018cm－3，膜厚：0.6μm)，其由层叠于半绝缘性GaAs基板1的n型(相当于本发明的“第一导电型”)的GaAs形成；集电极层3，其层叠于子集电极层2；基层4(C浓度：4×1019cm－3，膜厚100nm)，其层叠于集电极层3，由与n型相反的导电型即p型(相当于本发明的“第二导电型”)的GaAs形成；以及发射极层5(In组成17 －3
比：x＝0.5，Si浓度：3×10 cm ，膜厚：30nm)，其层叠于基层4，由n型的InxGa1－xP形成。另外，双极型晶体管100构成为发射极层5的带隙比基层4的带隙大，且基层4与发射极层5形成异质结的异质结型。

[0039] 另外，在发射极层5依次层叠有n型的GaAs层6(Si浓度：3×1017cm－3，膜厚：90nm)、19 －3
由n型的GaAs形成的接触层7(Si浓度：1×10 cm ，膜厚：50nm)7、由n型的InxGa1－xAs形成的接触层8(In组成比：x＝0.5，Si浓度：1×1019cm－3，膜厚：50nm)。

[0040] 另外，在子集电极层2上，与集电极层3的两侧部对置地形成有集电极电极9。另外，隔着发射极层5在基极4配置有基极电极10。另外，在接触层8上，设置有发射极电极11。集电极电极9、基极电极10以及发射极电极11例如以如下的方式形成。

[0041] 即，集电极电极9层叠AuGe(膜厚：60nm)/Ni(膜厚：10nm)/Au(膜厚：200nm)而形成。另外，基极电极10层叠Ti(膜厚：50nm)/Pt(膜厚：50nm)/Au(膜厚：200nm)而形成。发射极电极11层叠WSi(Si：组成比0.3，膜厚：0.3μm)而形成。

[0042] 在这里，集电极层3具备：3层的第一半导体层3a、3c、3e，由n型的GaAs形成；以及2层的第二半导体层3b、3d，分别设置在各个第一半导体层3a、3c、3e间，由p型的GaAs形成。在本实施方式中，各个第一半导体层3a、3c、3e由同一半导体形成，第一半导体层3a形成为Si浓度为5×1015cm－3，膜厚为350nm，第一半导体层3c、3e形成为Si浓度为5×1015cm－3，膜厚为200nm。另外，第二半导体层3b、3d由同一半导体形成，各自形成为C浓度为4.5×1015cm－3，膜厚为100nm。

[0043] 此外，第二半导体层3b、3d的载流子层浓度的和根据第一半导体层3a、3c、3e的掺杂浓度、膜厚，被设定为是109cm－2以上且比1011cm－2小即可，也可以优选设定为1010cm－2以上。

[0044] 在如以上的方式构成的双极型晶体管100中，其掺杂浓度的分布如图2所示，将集电极层3的n型层(第一半导体层3a、3c、3e)的掺杂浓度设定为比子集电极层2的掺杂浓度小。另外，将集电极层3的p型层(第二半导体层3b、3d)的掺杂浓度设定为比集电极层3的n型层的掺杂浓度小。像这样，各个第二半导体层的每一层的载流子层浓度也可以在集电极层内，根据各第一半导体层的掺杂浓度、其厚度适当地调整，以使得构成第一导电型的载流子占据多数。

[0045] 另外，由形成第一导电型的掺杂剂在第一半导体层内生成的电荷与由形成第二导电型的掺杂剂在第二半导体层内生成的电荷具有相反的性质。因此，第一半导体层中的导带边缘的能量Ec以及价带边缘的能量Ev(以下称为“能带”)的带的弯曲(向下凸)与第二半导体层中的能带的弯曲(向上凸)为相反方向。

[0046] 此时，若针对各个第一半导体层的每一层的掺杂浓度、其厚度，过度地提高第二半导体层的载流子层浓度，则由于第二半导体层的电荷，能带向与由第一半导体层的电荷引起的弯曲相反方向弯曲，从而有可能在集电极层中的能带上产生平坦的部分。若在能带上产生平坦的部分，则由于电子、空穴积累在该平坦的部分，而有可能导致基极-集电极间电容的增大。

[0047] 因此，也可以根据各个第一半导体层的掺杂浓度、其厚度，适当地调整各个第二半导体层的每一层的载流子层浓度，使得集电极层的能带不会因第二半导体层的电荷而向上，换句话说不会向上弯曲成凸状，而是从基层侧朝向子集电极层侧不产生平坦的部分而能带几乎单调地倾斜。

[0048] 接下来，参照图3～图5对双极型晶体管100的特性进行说明。此外，在图3～图5中，作为比较例记载有在2层的n型层之间配置1层的p型层而成的集电极层的双极型晶体管的特性。将比较例的p型层的掺杂浓度设定如下值，即设定为对本实施方式的双极型晶体管100的设置于集电极层3的2层p型层(第二半导体层3b、3d)的每一层的掺杂浓度进行合计所得的值。因此，比较例的集电极层的p型层的掺杂浓度被设定为比本实施方式的双极型晶体管100的集电极层3的各p型层(第二半导体层3b、3d)的每一层的掺杂浓度高的浓度。

[0049] (集电极层3的能带以及载流子浓度)

[0050] 参照图3以及图4，对大电流动作时的集电极层3的能带以及载流子浓度进行说明。在图3中，横轴表示深度(μm)，纵轴表示电子能量。另外，在图4中，横轴表示深度(μm)，纵轴表示载流子浓度(cm－3)。

[0051] 如图3所示，双极型晶体管100的集电极层3的能带从基层4侧朝向子集电极层2侧，不产生平坦部分地几乎单调地倾斜。另外，如图4所示，在集电极层3的整个区域，没有电子以及空穴的显著积累。

[0052] 如图3所示，比较例的集电极层的能带在包含p型层的区域产生平坦的部分。另外，在比较例中，如图4所示，在集电极层的能带的平坦部分以及其附近的区域显著地积累有电子。此外，在图4中，由于例示有p型层的掺杂浓度相对较低，所以看不到空穴的显著积累，但在p型层的掺杂浓度较高的情况下，在与集电极层的显著地积累电子的区域几乎相同的区域，更高浓度地积累空穴。

[0053] 认为在集电极层的能带产生平坦部分这是因为由因向p型层掺杂的掺杂剂而在p型层内生成的负的电荷引起能带向高能量方向提升。因此，如比较例那样，在以高浓度掺杂的1层的p型层限于集电极层中的规定区域的情况下，在包含该区域的范围内，因p型层内的负电荷而能带向高能量方向提升，而容易产生平坦部分。

[0054] 另一方面，如本实施方式的双极型晶体管100的集电极层3那样，一般认为，在一边恒定地保持各p型层的每一层的载流子层浓度的和一边使p型层的层数增加到2层以上来使各p型层的每一层的载流子层浓度减少，与此同时使各p型层分散配置在集电极层内的情况下，会产生如下的效果。即，由于分散配置的各个p型层的每一层所包含的负电荷总量与将p型层设为1层的比较例相比减少，所以抑制能带的向高能量方向的提升，难以在能带上产生平坦部分。因此，防止在本实施方式的双极型晶体管100的集电极层3的整个区域，在能带上产生平坦部分，抑制了在集电极层3内积累载流子(电子以及空穴)。

[0055] 此外，一般认为使集电极层的能带产生平坦部分的p型层内的负电荷的作用通过提高p型层的掺杂浓度，加厚其厚度，并增大作为它们的积的载流子层浓度，使p型层内的负电荷增大而增大。因此，为了抑制由于p型层而在集电极层的能带上产生平坦部分，通过根据集电极层的n型层的掺杂浓度、其厚度，降低p型层的掺杂浓度并削薄其厚度，来使p型层的载流子层浓度减少即可。

[0056] (双极型晶体管100的电容特性)

[0057] 参照图5对双极型晶体管100的基极-集电极间电容特性进行说明。在图5中，横轴表示集电极-发射极间电压Vce(为了参考，也显示与Vbe＝1.35V的情况相对应的基极-集电极间电压Vbc)，纵轴表示基极-集电极间电容Cbc。在这里，所谓的“大电流”动作状态以及2
“小电流”动作状态是指在发射极面积为100μm 的晶体管中，分别流动5mA左右的情况以及流动0.1mA左右的情况。

[0058] 如图5所示，本实施方式的双极型晶体管100的小电流动作状态的电容特性的线性良好。另外，本实施方式的双极型晶体管100分别在大电流动作状态以及小电流动作状态下，具备几乎一致的电容特性。即，在大电流动作状态以及小电流动作状态的两个动作状态下，确保集电极-发射极间电压Vce是0.8V～4V(基极-集电极间电压Vbc的－2.65～0.55V)的较宽的电压范围内的基极-集电极间电容Cbc的线性。

[0059] 具体而言，在大电流动作状态以及小电流动作状态的两个动作状态下，集电极-发射极间电压Vce是0.8V～4V的范围内的基极-集电极间电容Cbc的上升率约为1.4倍左右。

[0060] 与此相对，在比较例中，虽然在小电流动作状态下，正电压区域(Vbc＞0V，这几乎与Vce＜1.35V对应)中的基极-集电极间电容Cbc被减少，并且包含正电压区域的电容特性的线性与以往相比得到改善，但另一方面，大电流动作状态下的电容特性的线性与小电流动作状态相比大幅劣化。

[0061] 具体而言，在大电流动作状态下，在集电极-发射极间电压Vce是0.8V～4V的范围内，基极-集电极间电容Cbc的上升率约为2.4倍左右。

[0062] 如上所述，在本实施方式的双极型晶体管100中，小电流动作状态的电容特性的线性良好。一般认为这是因为在导入了2层的p型层的情况下，p型层的配置自由度增加，因此，能够以更加高效地耗尽集电极层的方式，来选择p型层的配置。另外，在本实施方式的双极型晶体管100中，小电流动作状态和大电流动作状态几乎没有差别。特别是若与比较例进行比较，则大电流动作状态下的电容特性的线性得到较大改善。一般认为这是由如下理由引起的。即，在双极型晶体管100中，将第二半导体层3b、3d这两层分散地配置在集电极层3中。因此，如图3所示那样，若与比较例相比较，则认为是因为集电极层3的导带、价带的带边缘(能带)的平坦部分被消除，抑制了电子、空穴积累，其结果，避免了电容的增大。

[0063] 另外，一般认为本实施方式的双极型晶体管100、比较例的电容特性的线性得到改善是由如下理由引起的。即、由于第一半导体层的掺杂电荷和符号与该第一半导体层的掺杂电荷相反的第二半导体层的掺杂电荷相互抵消，所以集电极层整体的平均掺杂电荷浓度减少。因此，由于集电极层整体的平均掺杂电荷浓度减少，所以能够降低集电极层整体表观上的掺杂浓度。因此，电容特性的线性得到改善。另外，由于集电极层整体的平均载流子浓度减少，所以在集电极层内较宽地形成耗尽层，所以基极-集电极间电容Cbc被减少。

[0064] 接下来，对比较例的大电流动作状态以及小电流动作状态下的电容特性进行讨论。

[0065] 如图6所示，在比较例中，若增大配置于集电极层的p型层的掺杂浓度，则在小电流动作状态下电容特性的线性提高，但是在大电流动作状态下电容特性的线性发生劣化。即，在比较例中，在使p型层的掺杂浓度发生了变化时，在小电流动作状态和大电流动作状态下，各自的电容特性的线性成为相反的关系。因此，在比较例中，在大电流动作状态以及小电流动作状态这两个动作状态下，难以使电容特性的线性成为良好的状态。

[0066] 认为这是由如下的理由引起的。即，如图7所示，在比较例中，由于随着p型层的掺杂浓度增大，p型层中的负电荷增大，所以将集电极层的能带向高能量方向提升的作用增强。因此，在包含集电极层的p型层的区域产生的能带的平坦部分的范围随着p型层的掺杂浓度增大而扩大。

[0067] 其结果，如图8所示，随着p型层的掺杂浓度增大，积累在能带的平坦部分的载流子(电子以及空穴)数缓缓增大。一般认为随着积累在该平坦部分的载流子数的增大，大电流动作状态下的基极-集电极间电容Cbc增大，并且其电容特性的线性发生劣化。

[0068] 因此，由于只要将p型层的掺杂浓度减小到一定以下，就能够抑制能带的平坦部分的形成并抑制载流子的积累，所以能够减少大电流动作状态下的基极-集电极间电容Cbc，改善其电容特性的线性。然而，在该情况下，由于p型层的掺杂浓度变得过小，所以小电流动作状态下的基极-集电极间电容Cbc增大，其电容特性的线性发生劣化(参照图6)。因此，在比较例中，在大电流动作状态以及小电流动作状态的两个动作状态下，难以在使基极-集电极间电容Cbc减少的同时，使电容特性的线性成为良好的状态。

[0069] 另一方面，在本实施方式的双极型晶体管100的结构中，通过将多个p型层(第二半导体层3b、3d)分散地配置到集电极层3中，产生如下的效果。即，即使是将各个p型层的每一层的掺杂浓度控制为低浓度的状态，由于是将向所有的p型层掺杂的掺杂剂相加，所以p型层表观上的掺杂浓度增大。

[0070] 因此，在本实施方式的双极型晶体管100中，由于是将各p型层的每一层的掺杂浓度控制在低浓度的状态，所以抑制了在集电极层3的能带上产生平坦部分这一情况。因此，抑制大电流动作状态下的基极-集电极间电容Cbc与小电流动作状态时相比较极端增大的情况，并且其电容特性的线性良好。

[0071] 另外，由于将p型层表观上的掺杂浓度控制在高浓度，所以在大电流动作状态以及小电流状态这两方的动作状态下，在包含正电压区域(Vbc＞0V，这几乎与Vce＜1.35V对应)的整个较宽的电压范围，抑制了基极-集电极间电容Cbc增大，并且确保其电容特性的良好的线性。

[0072] 如以上那样，在本实施方式中，在n型的各个第一半导体层3a、3c、3e间分别设置有p型的第二半导体层3b、3d。因此，由于第一半导体层3a、3c、3e的掺杂电荷与第二半导体层3b、3d的掺杂电荷相互抵消，所以集电极层3整体的平均掺杂电荷浓度减少。因此，由于通过集电极层3整体的平均掺杂电荷浓度减少，能够降低集电极层3整体的表观上的掺杂浓度，所以能够改善电容特性的线性。

[0073] 另外，即使不使各第一半导体层3a、3c、3e每一层的掺杂浓度降低，由于通过导电型与第一半导体层3a、3c、3e相反的第二半导体层3b、3d，能够降低集电极层3整体表观上的掺杂浓度，所以集电极层3的掺杂浓度的控制很容易，能够充分地确保量产性。另外，由于第二半导体层3b、3d夹在各第一半导体层3a、3c、3e间，所以集电极层3整体的平均载流子浓度减少，所以在集电极层3内较宽地形成耗尽层。因此，通过较宽地形成集电极层3内的耗尽层，能够实现基极-集电极间电容Cbc的减少。并且，由于设置有多个p型层，所以p型层的集电极层中的配置自由度增加。因此，能够以更加有效地耗尽集电极层的方式，选择p型层的配置。

[0074] 另外，由于第一半导体层3a、3c、3e以及第二半导体层3b、3d由相同的半导体GaAs形成，所以能够简单地形成集电极层3。

[0075] 另外，能够提供一种电容特性优异的异质结型的双极型晶体管100，其发射极层5与基层4形成异质结，发射极层5的带隙比基层4的带隙大。

[0076] ＜其他实施方式＞

[0077] 参照图9对本发明的其他实施方式进行说明。图9是表示本发明的其他实施方式所涉及的双极型晶体管的剖视图。

[0078] 本实施方式的双极型晶体管100a与上述实施方式的双极型晶体管100不同之处在于集电极层3由7层半导体层3a～3g形成这一点。由于其他的结构与上述实施方式相同，所以通过标注相同的附图标记，而省略其结构的说明。

[0079] 集电极层3具备：4层第一半导体层3a、3c、3e、3g，其由n型的GaAs形成；以及3层第二半导体层3b、3d、3f，其分别设置在各个第一半导体层3a、3c、3e、3g间，由p型的GaAs形成。在本实施方式中，各个第一半导体层3a、3c、3e、3g由同一半导体形成，第一半导体层3a形成为Si浓度为5×1015cm－3，膜厚为50nm，第一半导体层3c、3e、3g形成为Si浓度为5×1015cm－3，膜厚为200nm。另外，第二半导体层3b、3d、3f由同一半导体形成，分别形成为C浓度为4.5×
1015cm－3，膜厚为100nm。

[0080] 在本实施方式中能够起到与上述的实施方式相同的效果。

[0081] 此外，本发明并不限于上述各个实施方式，只要不脱离其主旨，除了上述方式以外还能够进行各种变更，例如，在上述实施方式中，通过将第一导电型构成为n型，将第二导电型构成为p型，来形成NPN型的双极型晶体管，但也可以通过将第一导电型构成为p型，将第二导电型构成为n型，来形成PNP型的双极型晶体管。

[0082] 另外，也可以通过在集电极层设置一个第一导电型的第一半导体层，向构成第一半导体层的半导体掺杂形成导电型与第一导电型相反的第二导电型的杂质，来向第一半导体层插入第二导电型的多个第二半导体层。此外，在这种情况下，也可以在集电极层设置多个第一半导体层。另外，在集电极层设置有多个第一半导体层的情况下，向多个第一半导体层的至少任意一个第一半导体层插入多个第二半导体层即可。另外，也可以向多个第一半导体层的至少2个第一半导体层分别插入一个第二半导体层。即使以这样的方式构成，也能够起到与上述实施方式相同的效果。

[0083] 另外，集电极层中的第二半导体层的个数并不限于上述个数，也可以将4层以上的第二半导体层分散地配置到集电极层中。

[0084] 另外，在上述实施方式中，以将集电极层中的各个第二半导体层的每一层的掺杂浓度和其厚度形成为相同的方式来形成集电极层，但也可以任意地设定各第二半导体层的每一层的掺杂浓度、其厚度。另外，在上述实施方式中，各个第一半导体层以及各个第二半导体层由同一半导体GaAs构成，但也可以组合多种半导体，例如，GaAs、AlGaAs、InGaP等来构成各第一半导体层以及各第二半导体层。

[0085] 另外，发射极层/基层的组合并不限于上述InGaP/GaAs，也可以以AlGaAs/GaAs、InP/InGaAs、InGaP/GaAsSb、InGaP/InGaAsN、Si/SiGe、AlGaN/GaN等组合构成异质结。

[0086] 双极型晶体管并不限于异质结型，能够对双极型晶体管广泛地应用本发明。

[0087] 附图标记说明

[0088] 2…子集电极层；3…集电极层；3a、3c、3e、3g…第一半导体层；3b、3d、3f…第二半导体层；4…基层；5…发射极层；100、100a…双极型晶体管。