[發明專利]在襯底上的氮化鎵(GaN)晶體管結構

有效

• 申請號: 201580080327.7
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN107660313B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: H·W·田;S·達斯古普塔;S·K·加德納;M·拉多薩夫列維奇;S·H·宋;R·S·周
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/78
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

公開了用于氮化鎵(GaN)氧化物隔離和在襯底上形成GaN晶體管結構的技術。在一些情況下，GaN晶體管結構可以用于在體硅結構上的高電壓GaN前端射頻(RF)開關的片上系統(SoC)集成。技術可以包括在襯底中形成多個鰭狀物，將GaN層沉積在鰭狀物上，在GaN層下方的間隙中氧化每個鰭狀物的至少一部分，以及在GaN層上和/或從GaN層形成一個或多個晶體管。在一些情況下，GaN層是多個GaN島，每個島對應于給定鰭狀物。在一些情況下，技術可以用于形成具有相對小的形狀因子、低接通電阻和低斷開狀態泄漏的各種非平面隔離的GaN晶體管架構。

技術領域

本發明涉及一種在襯底上的氮化鎵(GaN)晶體管結構。

背景技術

射頻(RF)開關是在現代移動通信設備的RF前端系統中建立的重要部件。RF前端現今需要支持在不同頻帶(例如長距離無線頻帶(例如WiFi協議)、短距離無線頻帶(例如藍牙協議)和蜂窩頻帶(例如3G/4G/LTE/GSM協議))下的多種無線服務。雖然一些設備包括特別用于不同頻帶的多個RF功率放大器(例如多于6個)，但一般存在用于不多于3個天線的空間。而且，RF開關需要實現例如同時下載數據的能力的功能，同時主要天線被占用以用于語音通信。在一般RF前端中可以有多達20到30個RF開關。此外，RF開關必須能夠在它們的斷開狀態中操縱在漏極和源極上的高達50V，同時維持盡可能低的泄漏。在它們的接通狀態中，RF開關必須提供盡可能低的接通電阻以減小功率耗散。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種集成電路，包括：襯底，其包括半導體材料；多個鰭狀物，其源自于所述襯底，其中，每個鰭狀物的至少一部分被氧化；位于所述鰭狀物上和所述鰭狀物的氧化部分上方的氮化鎵(GaN)層；至少部分地位于所述鰭狀物與所述氮化鎵層之間的成核層，其中，所述成核層是氮化鋁和在700到950攝氏度的范圍內的低溫下沉積的氮化鎵的其中之一；位于所述氮化鎵層上方的第一極化層；位于所述第一極化層上方的漸變層；位于所述漸變層上方的第二極化層；以及具有溝道的鰭狀非平面晶體管，所述晶體管的溝道包括所述漸變層，其中，所述漸變層包括以銦漸變的氮化鎵，并且所述漸變層以增加的銦含量均勻地漸變直到在所述漸變層的中間附近的5-20％的銦百分比并隨后以降低的銦含量均勻地漸變直到0％的銦百分比為止，并且其中，所述晶體管的柵極疊置體覆蓋所述第二極化層的上表面以及所述第一極化層、所述漸變層、所述第二極化層的側表面。

根據本發明的第二方面，提供了一種鰭狀非平面晶體管，包括：位于源自于下層體硅(Si)襯底的多個鰭狀物中的每個鰭狀物上的氮化鎵(GaN)偽襯底，其中，所述氮化鎵偽襯底與所述硅襯底電隔離；位于溝道區之上的柵極疊置體，所述溝道區位于所述氮化鎵偽襯底中和/或上；至少部分地位于所述鰭狀物與所述氮化鎵偽襯底之間的成核層，其中，所述成核層是氮化鋁和在700到950攝氏度的范圍內的低溫下沉積的氮化鎵的其中之一；位于所述氮化鎵偽襯底上方的第一極化層；位于所述第一極化層上方的漸變層；以及位于所述漸變層上方的第二極化層，其中，所述溝道區包括所述漸變層，所述漸變層包括以銦漸變的氮化鎵，并且所述漸變層以增加的銦含量均勻地漸變直到在所述漸變層的中間附近的5-20％的銦百分比并隨后以降低的銦含量均勻地漸變直到0％的銦百分比為止，并且其中，所述柵極疊置體覆蓋所述第二極化層的上表面以及所述第一極化層、所述漸變層、所述第二極化層的側表面。