[发明专利]一种基于氧化镓的集成器件

说明书

本发明公开了一种基于氧化镓的集成器件，涉及半导体集成领域。针对现有技术中没有基于氧化镓材料的单一芯片同时集成压电谐振器和晶体管的技术空缺而提出本方案。包括并列设置的压电谐振器区和晶体管区；晶体管区和压电谐振器区分设在同一氧化镓层的两侧，氧化镓层在压电谐振器区设有电极对，电极对与氧化镓层电性连接，电极对中的任一电极与晶体管区中的源极电性连接。优点在于，通过采用氧化镓半导体，在一块芯片上同时制得晶体管和压电谐振器，实现射频前端中的射频信号放大电路和射频滤波器的单片集成化技术基础，具有高性能、低损耗、高可靠性、体积小和成本低的优点。尤其适用于射频技术的前端设备。

技术领域

本发明涉及半导体集成领域，为新一代信息技术，尤其涉及一种基于氧化镓的集成器件。

背景技术

随着大数据和物联网时代的到来，射频通信技术得到了快速发展和广泛应用。射频前端是通信设备的关键部件，随着通信制式升级而日益复杂，同时也面临着小型化、高效率、高可靠性和低成本的挑战。射频信号放大电路和射频滤波器是构建射频前端不可或缺的两大组成部分，其中射频信号放大电路包括功率放大器和低噪声放大器等，由半导体晶体管制成；而射频滤波器则通常由压电陶瓷谐振器来实现。目前，在主流的射频前端中，放大电路和滤波器是两种独立的芯片。存在如下问题：1、两种独立芯片由于材料不兼容而无法实现集成，对系统的小型化不利；2、多芯片组装带来的寄生问题会增加系统功耗和失效风险，不利于提高设备效率和可靠性；3、多芯片组装也不利于生产成本的进一步降低。

另一方面，氧化镓是新一代的超宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度高、耐腐蚀、耐高温和抗辐照等突出优点，是制备高频、高功率、耐高温、抗辐射等电子器件的优选材料，在未来射频通信领域极具应用潜力。其中，ε相的氧化镓单晶具有六方对称结构，具有极强的压电极化特性，且在较宽的温度范围内都可保持其压电性能，十分适合用于制备高频、低损耗、高稳定性的薄膜压电谐振器件。

目前并没有将氧化镓材料在压电谐振和放大电路中集成器件的具体应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于氧化镓的集成器件，以实现在块芯片上中同时集成压电谐振器和晶体管。

本发明所述的一种基于氧化镓的集成器件，包括并列设置的压电谐振器区和晶体管区；所述的晶体管区和压电谐振器区分设在同一氧化镓层的两侧，所述氧化镓层在压电谐振器区设有电极对，所述电极对与氧化镓层电性连接，电极对中的任一电极与晶体管区中的源极电性连接。

本发明所述的一种基于氧化镓的集成器件，其优点在于，通过采用氧化镓半导体，在一块芯片上同时制得晶体管和压电谐振器，实现射频前端中的射频信号放大电路和射频滤波器的单片集成化技术基础，具有高性能、低损耗、高可靠性、体积小和成本低的优点。此外，本发明所述集成器件的实现兼容常规氧化镓电子器件的制备工艺，方法简单可靠，从而保证低成本。

所述的氧化镓层厚度为0.1um至20um。目的在于公开优选的取值范围。

所述氧化镓层由单晶ε相氧化镓组成。目的在于公开优选的氧化镓晶态选取。

所述的电极对包括第一电极和第二电极，所述的第一电极设置在氧化镓层上表面，所述的第二电极设置在氧化镓层下表面；所述的晶体管区在源极下方设有贯通至器件底部的通孔；所述的第二电极至少一端穿过所述通孔与所述源极电性连接。

所述的电极对包括互为叉指电极的第一电极和第二电极，所述的第一电极和第二电极均设置在氧化镓层上表面，所述的第二电极至少一端延伸进晶体管区并与源极电性连接。提供另一种电极对的实现结构。

从下而上依次层叠设置衬底、缓冲层、氧化镓层；所述的缓冲层和衬底在压电谐振器区设有空腔，氧化镓层在所述空腔对应位置设置电极对；所述氧化镓层上表面在晶体管区还层叠设有沟道层，在沟道层上表面靠近压电谐振器区的一端设有源极，另一端设有漏极，在源极和漏极之间设有栅极。在于提供一种具体的层叠结构。