[发明专利]一种GaN集成器件

说明书

本发明涉及了一种GaN集成器件，包括外延结构、AlN SAW器件、GaN HBT器件和PN二极管限幅器，所述外延结构由下至上依次为衬底、成核层、GaN过渡层、N‑GaN集电区、P‑GaN基区、N型发射区、N⁺‑GaN帽层、器件隔离层、AlN层，所述外延结构上开设有2个器件隔离区，所述器件隔离区从AlN层上表面嵌入延伸至GaN过渡层内部，所述器件隔离区将AlN SAW器件、GaN HBT器件和PN二极管限幅器隔开。本发明的有益效果是：将AlN SAW器件、GaN HBT器件和PN二极管限幅器集成，实现整个RF接收组件的器件级集成，可进一步提高IC功能，提高集成度，简化系统，降低尺寸，降低成本。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种GaN集成器件。

背景技术

进入二十一世纪以来，社会迈入了超高速发展的信息时代，全球数据业务呈现爆炸式增长，射频通信技术得到了广泛应用。

目前，主流的射频接收机的接收端架构为：SAW器件+信号放大器件+限幅器，三种独立的芯片构成可以一个射频接收端，但三种独立的芯片，存在以下问题：

1.组装时需调试，不利于大生产且人为因素的介入引入不确定因素，不利于提升整个组件的质量；

2.三款独立的芯片无法集成，对系统的进一步小型化和多功能不利；

3.三款独立的芯片，不利于成本的进一步降低。

另一方面，以GaN为代表的第三代半导体发展迅猛，已经逐步应用于射频通信、电力电子等领域。GaN性能优良，如GaN本征载流子浓度低，禁带宽度大，理论上可在500℃的高温环境下工作，可进一步减少电路保护装置和制热散热系统，进一步提高系统集成度。理论上，GaN同时满足低噪声放大器和功率放大器的需求。同时，随着薄膜制备技术的不断发展，高性能的AlN薄膜已可以实现低温（≤300℃）甚至常温制备，使后续的AlN器件集成成为可能。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明提供一种GaN集成器件。

本发明提供的一种GaN集成器件是通过以下技术方案实现的：

一种GaN集成器件，其特征在于：包括外延结构、AlN SAW器件、GaN HBT器件和PN二极管限幅器，所述外延结构由下至上依次为衬底、成核层、GaN过渡层、N-GaN集电区、P-GaN基区、N型发射区、N⁺-GaN帽层、器件隔离层、AlN层，所述外延结构上开设有2个器件隔离区，所述器件隔离区从AlN层上表面嵌入延伸至GaN过渡层内部，所述器件隔离区将AlN SAW器件、GaN HBT器件和PN二极管限幅器隔开，其中，所述AlN SAW器件包括在所述GaN过渡层上依次形成的第一N-GaN集电区、第一P-GaN基区、第一N型发射区、第一N⁺-GaN帽层、器件隔离层、AlN层和SAW电极；所述GaN HBT器件包括在所述GaN过渡层上依次形成的第二N-GaN集电区、第二P-GaN基区、第二N型发射区、第二N⁺-GaN帽层；所述PN二极管限幅器包括在所述GaN过渡层上依次形成的第三N-GaN集电区和第三P-GaN基区；所述GaN HBT器件和所述PN二极管限幅器所在区域的N-GaN集电区上具有N型电极，所述第二N⁺-GaN帽层上具有N型电极，所述第二N型发射区两侧的第二P-GaN基区上分别具有P型电极，所述第三P-GaN基区上具有P型电极。

所述衬底至少包含Si、SiC、GaN、蓝宝石、钻石，用于器件的支撑。

所述成核层至少包含AlN、AlxGa1-xN或二者组合，厚度为10 nm-500 nm，实现衬底到GaN生长的过渡，利于GaN生长，屏蔽衬底的缺陷。