[发明专利]一种集成芯片及其制作方法和集成电路

说明书

本申请提供一种集成芯片及其制作方法和集成电路。集成芯片包括：硅衬底、基于硅半导体的开关控制电路、砷化镓外延结构和基于砷化镓的开关电路；所述硅衬底被划分为硅器件区域和砷化镓器件区域；基于硅半导体的开关控制电路设置在硅衬底上，对应设置在所述硅器件区域；砷化镓外延结构设置在硅衬底上，对应所述砷化镓器件区域；以及基于砷化镓的开关电路设置在砷化镓外延结构上；所述基于硅半导体的开关控制电路与所述基于砷化镓的开关电路通过金属互联；所述基于砷化镓的开关电路包括砷化镓高电子迁移率晶体管，可以将基于硅半导体的开关控制电路和基于砷化镓的开关电路集成到一个芯片上，实现更高的集成度、更小的器件面积、更低的制作成本以及更好的性能。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种集成芯片及其制作方法和集成电路。

背景技术

随着通信技术的发展，射频器件得到越来越广泛的应用，包括基站、手机和其它各种智能终端设备，也包括Sub-6GHz频段和毫米波频段。其中装置于各类无线通信终端系统的射频前端，是实现整个无线通讯智能终端最前端的射频信号接收与发射功能的核心系统，通常由功率发大器(PA)、滤波器(Filter)、低噪声放大器(LNA)和射频开关(RF Switch)等多个器件组合构成。追求低功耗、高性能、低成本是通信技术升级的主要驱动力，也是芯片设计研发的主要方向。射频电路的技术升级主要依靠新设计、新工艺和新材料的结合，在5G及未来移动通信中，器件的小型化与集成化是主要的趋势。

砷化镓(GaAs)化合物半导体是无线通信系统射频功率放大器和射频开关的主要材料之一，由于其高电子迁移率，在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。用砷化镓制成的半导体器件具有高频性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。用于制作异质结双极型晶体管(GaAs HBT)和高电子迁移率晶体管(GaAs pHEMT)，广泛应用于移动电话、卫星通讯、微波点对点连线、雷达系统等设备系统。

目前，各种射频前端芯片由不同厂家生产，或者由同一公司的不同产品线制作完成，然后在封装阶段集成到一个模块提供给终端用户，因此具有制作成本高、器件面积大、系统损耗大等缺点。

发明内容

本申请的目的是提供一种集成芯片及其制作方法和集成电路，将砷化镓器件和硅器件集成到一个芯片上。

本申请公开了一种集成芯片，包括：硅衬底、基于硅半导体的开关控制电路、砷化镓外延结构和基于砷化镓的开关电路；所述硅衬底被划分为硅器件区域和砷化镓器件区域；基于硅半导体的开关控制电路设置在硅衬底上，对应设置在所述硅器件区域；砷化镓外延结构设置在硅衬底上，对应所述砷化镓器件区域；以及基于砷化镓的开关电路设置在砷化镓外延结构上；所述基于硅半导体的开关控制电路与所述基于砷化镓的开关电路电连接；所述基于砷化镓的开关电路包括砷化镓高电子迁移率晶体管。

可选的，所述基于砷化镓的开关电路包括：第一晶体管和第二晶体管；所述第一晶体管和第二晶体管的输出端连接至一公共端口，所述第一晶体管的输入端连接至一第一输入端口，所述第二晶体管的输入端连接至一第二输入端口，所述第一晶体管和第二晶体管的控制端分别连接至基于硅半导体的开关控制电路。

可选的，所述基于砷化镓的开关电路还包括：第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；所述第一电阻串联至所述第一晶体管的控制端，所述第一电容一端连接至所述第一晶体管的控制端，另一端接地；所述第二电阻串联至所述第二晶体管的控制端，所述第二电容一端连接至所述第二晶体管的控制端，另一端接地。

可选的，所述基于硅半导体的开关控制电路包括Si CMOS逆变器；所述Si CMOS逆变器包括N型MOS管和P型MOS管；所述N 型MOS管的源极连接至P型MOS管的漏极；所述第一晶体管和所述第二晶体管分别为砷化镓高电子迁移率晶体管；所述砷化镓高电子迁移率晶体管包括：栅极、源极和漏极，设置在所述外延结构的上方；钝化层，设置在所述栅极、源极和漏极的上方；第一金属层，设置在所述钝化层的上方，与所述源极和漏极相连；第二金属层，与所述第一金属层连接，且设置在所述第一金属层的上方。