[实用新型]一种Si基GaN Bi-HEMT芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片的制造领域，尤其是指一种Si基GaNBi-HEMT芯片。

背景技术

半导体芯片的实用新型是二十世纪的一项创举，使人类相继进入了电子工业时代和信息化时代。综合利用多种半导体材料和器件功能制备而成的微波集成电路是当前发展各种高科技武器的重要支柱，广泛用于各种先进的战术导弹、电子战、通信系统、陆海空基的各种先进的相控阵雷达(特别是机载和星载雷达)；在民用商业的移动电话、无线通信、个人卫星通信网、全球定位系统、直播卫星接收和毫米波自动防撞系统等方面已形成正在飞速发展的巨大市场。

与第一代半导体材料Si及第二代半导体材料GaAs、InP相比，GaN具有更大的禁带宽度、更高的电子饱和漂移速度、更高的击穿电压和较高的热导率等特点。GaN基微电子材料和器件的研究和开发已成为世界各国竞相占领的高科技制高点，是半导体科学、材料科学、高温电子学、超过兆瓦的固态功率电子学、高功率密度射频电子学的前沿研究领域。

GaN基合金AlGaN、InGaN、InAlGaN可与GaN构成非常有用的异质结，六方钎锌矿结构的GaN基材料具有自发极化和压电极化效应，利用这些效应可以获得很高的载流子浓度和迁移率。这些特性决定了GaN基材料非常适合于制作高温、高频、大功率微波集成电路。开展GaN功率器件、MMIC电路和模块的研究，重点解决器件和电路的可靠性，研制出系列高频大功率GaN器件和电路和组件是信息时代发展的迫切需要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种Si基GaNBi-HEMT芯片，能有效降低芯片电阻，增加低功率模式下附加功率效率，有利于提高线性度，并采用SiC作为缓冲层，可以避免GaN外延层与Si衬底晶格失配带来的缺陷，提高芯片可靠性，同时，缩小了芯片体积，有利于减少了电路面积。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种Si基GaNBi-HEMT芯片，由上下叠置的GaNHBT芯片和GaNHEMT芯片构成，所述GaNHEMT芯片包括有Si衬底、SiC外延层、AlN缓冲层、GaN缓冲层、GaNHEMT沟道层、AlGaNHEMT势垒层、GaNHEMT接触层、GaNHEMT源电极、GaNHEMT栅电极、GaNHEMT漏电极，所述GaNHBT芯片包括有GaNHBT下集电极层、GaNHBT集电极层、GaNHBT基极层、GaNHBT发射极层、GaNHBT下集电极层电极、GaNHBT基极层电极、GaNHBT发射极层电极；其中，所述Si衬底、SiC外延层、AlN缓冲层、GaN缓冲层、GaNHEMT沟道层、AlGaNHEMT势垒层、GaNHEMT接触层、GaNHBT下集电极层、GaNHBT集电极层、GaNHBT基极层、GaNHBT发射极层从下至上依次层叠设置，所述GaNHEMT源电极、GaNHEMT漏电极分别制备在GaNHEMT接触层上面，而该GaNHEMT接触层上面的外延层将通过刻蚀去除，所述GaNHEMT栅电极制备在GaNHEMT接触层或GaNHEMT沟道层上面，而该GaNHEMT接触层或GaNHEMT沟道层上面的外延层将通过刻蚀去除，所述GaNHBT下集电极层电极制备在GaNHBT下集电极层的上面，而该GaNHBT下集电极层上面的外延层将通过刻蚀去除，所述GaNHBT基极层电极制备在GaNHBT基极层的上面，而该GaNHBT基极层上面的外延层将通过刻蚀去除，所述GaNHBT发射极层电极制备在GaNHBT发射极层的上面；所述GaNHEMT芯片通过刻蚀或高能粒子注入方式在其上形成有隔离带，且隔离深度需超过GaN缓冲层，所述隔离带将GaNHEMT芯片区分为隔离的第一部分和第二部分，所述GaNHEMT源电极、GaNHEMT栅电极、GaNHEMT漏电极制备于第一部分，而所述GaNHBT芯片则是制备于第二部分上面。

所述Si衬底、SiC外延层、AlN缓冲层、GaN缓冲层为高电阻率层。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

将GaNHEMT和GaNHBT芯片集成在一个衬底上，可以有效减少半导体芯片和电路尺寸，有利于降低芯片制备成本，起到降低电阻和提高低功率模式下附加功率效率和线性度的作用。同时，在Si衬底上外延SiC材料，然后再SiC上外延GaN材料，可以避免Si与GaN晶格失配所带来的缺陷和位错对性能芯片的影响。

附图说明

图1为本实用新型所述Si基GaNBi-HEMT芯片的结构示意图。