[发明专利]用于毫米波应用的基于氮化镓的跨电容器

说明书

本公开的某些方面提供了半导体可变电容器。半导体可变电容器通常包括：第一半导体区，该第一半导体区具有第一掺杂类型；第二半导体区，该第二半导体区具有不同于该第一掺杂类型的第二掺杂类型；第三半导体区，该第三半导体区布置在该第一半导体区和该第二半导体区之间：第一端子，该第一端子布置成毗邻于该第一半导体区；第二端子，该第二端子布置成毗邻于该第二半导体区；以及第三端子，该第三端子布置在该第三半导体区上方。该第一半导体区、该第二半导体区和/或该第三半导体区包括氮化镓。该第三半导体区包括具有不同材料的多个半导体层。该第一端子和该第三端子之间的电容被配置成通过改变施加到该第一端子或该第二端子中的至少一者的控制电压来调节。

优先权要求

本专利申请要求于2018年5月25日提交的题为“GALLIUM-NITRIDE-BASEDTRANSCAPS FOR MILLIMETER WAVE APPLICATIONS(用于毫米波应用的基于氮化镓的跨电容器(TRANSCAP))”的申请No.15/990,229的优先权，该申请已被转让给本申请受让人并由此通过援引明确纳入于此。

技术领域

本公开的某些方面一般涉及电子电路，尤其涉及基于氮化镓(GaN)的可变半导体电容器。

背景

可变电容器是其电容可例如由于控制电压而改变的电容器。可变电容器也被称为变容管，其可用于期望调节电容的各种应用中的任何一种中，诸如在用于设置振荡器的谐振频率(例如，射频信道调谐)的电感器-电容器(LC)电路中，或作为可变电抗(例如，用于天线调谐器中的阻抗匹配)。

压控振荡器(VCO)是可使用变容管的示例电路，其中p-n结二极管中形成的耗尽区的厚度通过改变偏置电压以改变结电容而变化。任何结二极管展现该效果(包括晶体管中的p-n结)，但是用作可变电容二极管的器件被设计有较大结面积和专门为改善器件性能(诸如品质因子和调谐范围)而选择的掺杂分布。

最近，已经开发了可变半导体电容器器件。这些器件也可被称为跨电容器(TC)器件。这些器件的结构提供了适用于集成电路的具有金属氧化物半导体(MOS)兼容结构的可变半导体电容器，其具有至少三个端子，其中一个端子用于通过相对于器件的一个主端子增加或减小其直流(DC)电压来调节器件的其他两个端子之间的电容值。

概述

本公开的某些方面提供了半导体可变电容器。半导体可变电容器通常包括：第一半导体区，该第一半导体区具有第一掺杂类型；第二半导体区，该第二半导体区具有不同于该第一掺杂类型的第二掺杂类型；第三半导体区，该第三半导体区布置在该第一半导体区和该第二半导体区之间：第一端子，该第一端子布置成毗邻于该第一半导体区；第二端子，该第二端子布置成毗邻于该第二半导体区；以及第三端子，该第三端子布置在该第三半导体区上方。该第一半导体区、该第二半导体区或该第三半导体区中的至少一者包括氮化镓(GaN)。该第三半导体区包括第一半导体层和布置在该第一半导体层上方的第二半导体层。该第一半导体层包括与该第二半导体层不同的材料。第一端子和第三端子之间的电容被配置成通过改变施加到第一端子或第二端子中的至少一者的控制电压来调节。

本公开的某些方面提供了一种制造半导体可变电容器的方法。该方法一般包括：形成第一半导体区，该第一半导体区具有第一掺杂类型；形成第二半导体区，该第二半导体区具有不同于该第一掺杂类型的第二掺杂类型；形成第三半导体区，该第三半导体区在该第一半导体区和该第二半导体区之间：形成第一端子，该第一端子毗邻于该第一半导体区；形成第二端子，该第二端子毗邻于该第二半导体区；以及形成第三端子，该第三端子布置在该第三半导体区上方。该第一半导体区、该第二半导体区或该第三半导体区中的至少一者包括氮化镓(GaN)。形成该第三半导体区包括：形成具有第一材料的第一半导体层，以及在该第一半导体层上方形成具有不同于该第一材料的第二材料的第二半导体层。该第一端子和该第三端子之间的电容被配置成通过改变施加到该第一端子或该第二端子中的至少一者的控制电压来调节。

附图简述