源和射頻偏置功率源均為13.56Hz，最大功率分別為1000W、600W。采用C12/BC13作為刻蝕氣體，在不同氣體總流量(20-60mL/min)和偏置功率(20-100W)、氣體組分(C12:10% -80% )、ICP功率P(100-500W)等條件下進(jìn)行刻蝕。
[0042]至此，便完成了所需的Si基GaN B1-HEMT芯片的制備。
[0043]綜上所述，在采用以上方案后，本發(fā)明通過(guò)采用外延和刻蝕工藝，將GaN HEMT和GaN HBT芯片集成在一個(gè)襯底上，可以有效減少半導(dǎo)體芯片和電路尺寸，有利于降低芯片制備成本，起到降低電阻和提高低功率模式下附加功率效率和線性度的作用。同時(shí)，在Si襯底上外延SiC材料，然后再SiC上外延GaN材料，可以避免Si與GaN晶格失配所帶來(lái)的缺陷和位錯(cuò)對(duì)性能芯片的影響，可靠性更高，值得推廣。
[0044]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Si基GaN B1-HEMT芯片，其特征在于:由上下疊置的GaN HBT芯片和GaN HEMT芯片構(gòu)成，所述GaN HEMT芯片包括有Si襯底(1)、SiC外延層(2)、A1N緩沖層(3)、GaN緩沖層(4)、GaN HEMT 溝道層(5)、AlGaN HEMT 勢(shì)皇層(6)、GaN HEMT 接觸層(7)、GaN HEMT 源電極(8)、GaN HEMT柵電極(9)、GaN HEMT漏電極(10)，所述GaN HBT芯片包括有GaN HBT下集電極層(11)、GaN HBT集電極層(12)、GaN HBT基極層(13)、GaN HBT發(fā)射極層(14)、GaN HBT下集電極層電極(15)、GaN HBT基極層電極(16)、GaN HBT發(fā)射極層電極(17);其中，所述Si襯底(1)、SiC外延層(2)、A1N緩沖層(3)、GaN緩沖層(4)、GaN HEMT溝道層(5)、AlGaN HEMT 勢(shì)皇層(6)、GaN HEMT 接觸層(7)、GaN HBT 下集電極層(11)、GaN HBT 集電極層(12)、GaN HBT基極層(13)、GaN HBT發(fā)射極層(14)從下至上依次層疊設(shè)置，所述GaN HEMT源電極(8)、GaN HEMT漏電極(10)分別制備在GaN HEMT接觸層(7)上面，而該GaN HEMT接觸層(7)上面的外延層將通過(guò)刻蝕去除，所述GaN HEMT柵電極(9)制備在GaNHEMT接觸層(7)或GaN HEMT溝道層(5)上面，而該GaN HEMT接觸層(7)或GaN HEMT溝道層(5)上面的外延層將通過(guò)刻蝕去除，所述GaN HBT下集電極層電極(15)制備在GaN HBT下集電極層(11)的上面，而該GaN HBT下集電極層(11)上面的外延層將通過(guò)刻蝕去除，所述GaN HBT基極層電極(16)制備在GaN HBT基極層(13)的上面，而該GaN HBT基極層(13)上面的外延層將通過(guò)刻蝕去除，所述GaN HBT發(fā)射極層電極(17)制備在GaN HBT發(fā)射極層(14)的上面；所述GaN HEMT芯片通過(guò)刻蝕或高能粒子注入方式在其上形成有隔離帶(18)，且隔離深度需超過(guò)GaN緩沖層(4)，所述隔離帶(18)將GaN HEMT芯片區(qū)分為隔離的第一部分和第二部分，所述GaN HEMT源電極(8)、GaN HEMT柵電極(9)、GaN HEMT漏電極(10)制備于第一部分，而所述GaN HBT芯片則是制備于第二部分上面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si基GaNB1-HEMT芯片，其特征在于:所述Si襯底⑴、SiC外延層(2)、A1N緩沖層(3)、GaN緩沖層(4)為高電阻率層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si基GaNB1-HEMT芯片，其特征在于:所述GaN HEMT源電極(8)、GaN HEMT柵電極(9)、GaN HEMT漏電極(10)、GaN HBT下集電極層(11)、GaNHBT集電極層(12)、GaN HBT基極層(13)、GaN HBT發(fā)射極層(14)、GaN HBT下集電極層電極(15)、GaN HBT基極層電極(16)、GaN HBT發(fā)射極層電極(17)所采用的金屬材料為T(mén)i/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ni/Au 的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si基GaNB1-HEMT芯片，其特征在于:所述A1N緩沖層(3)、GaN 緩沖層(4)、GaN HEMT 溝道層(5)、AlGaN HEMT 勢(shì)皇層(6)、GaN HEMT 接觸層(7)、GaN HBT下集電極層(11)、GaN HBT集電極層(12)、GaN HBT基極層(13)、GaN HBT發(fā)射極層(14)為GaN、AlN、InN以及它們的三元、四元合金組成的薄膜材料。5.一種權(quán)利要求1所述的Si基GaN B1-HEMT芯片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)選用所需的Si襯底(1)，該Si襯底(1)為高電阻率襯底； 2)在所述Si襯底(1)上依次制備高電阻率的SiC外延層(2)、A1N緩沖層(3)、GaN緩沖層⑷； 3)在所述GaN緩沖層(4)上依次生長(zhǎng)GaNHEMT溝道層(5)、AlGaN HEMT勢(shì)皇層(6)、GaN HEMT接觸層(7)，以完成GaN HEMT芯片的外延層生長(zhǎng)； 4)在所述GaNHEMT芯片的外延層上依次生長(zhǎng)GaN HBT下集電極層(11)、GaN HBT集電極層(12)、GaN HBT基極層(13)、GaN HBT發(fā)射極層(14)，以完成GaN HBT芯片的外延層生長(zhǎng); 5)采用刻蝕方法，去除部分區(qū)域的GaNHBT芯片的外延層，在GaN HEMT接觸層(7)上制備GaN HEMT源電極⑶、GaN HEMT漏電極(10)，及在GaN HEMT接觸層(7)或GaN HEMT溝道層(5)上制備GaN HEMT柵電極(9);完成GaN HEMT芯片的制備； 6)刻蝕至GaNHBT下集電極層(11)，在其上制備GaN HBT下集電極層電極(15);刻蝕至GaN HBT基極層(13)，在其上制備GaN HBT基極層電極(16);在GaN HBT發(fā)射極層(14)上制備GaN HBT發(fā)射極層電極(17);完成GaN HBT芯片的制備； 7)采用刻蝕或高能粒子注入方式在GaNHEMT芯片上制備隔離帶(18)，以將GaN HEMT芯片和GaN HBT芯片隔離開(kāi)；至此，便完成所需的Si基GaN B1-HEMT芯片的制備。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Si基GaNB1-HEMT芯片的制備方法，其特征在于:在步驟1)中，通過(guò)區(qū)熔法或直拉法生長(zhǎng)高阻率Si單晶，然后再切割成所需的Si襯底(1);所述Si襯底(1)也能夠采用SOI絕緣襯底上的硅。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Si基GaNB1-HEMT芯片的制備方法，其特征在于:在步驟2)中，所述SiC外延層(2)采用CVD或磁控濺射方法制備，通過(guò)控制生長(zhǎng)條件制備本征SiC外延層，或者引入銀、絡(luò)、猛、鐵元素?fù)诫s提高電阻率；所述A1N緩沖層(3)、GaN緩沖層(4)采用M0CVD或MBE方法制備，通過(guò)控制生長(zhǎng)條件制備本征A1N緩沖層和GaN外延層，或者引入1凡、絡(luò)、猛、鐵兀素慘雜提尚電阻率。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Si基GaNB1-HEMT芯片的制備方法，其特征在于:在步驟5)、6)、7)中，所述刻蝕方法為干法ICP刻蝕；刻蝕氣體選擇為氟氣、氯氣，或氟基、氯基氣體化合物。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Si基GaN？Bi-HEMT芯片及其制備方法，該芯片包括Si襯底、SiC外延層、GaN外延層、金屬電極；所述SiC外延層位于Si襯底之上，GaN外延層位于SiC外延層之上，金屬電極位于GaN外延層之上；所述GaN外延層可為GaN、AlN、InN及其它們的三元、四元合金組成的薄膜材料；所述GaN外延層具有GaN？HEMT和HBT兩個(gè)外延結(jié)構(gòu)；所述GaN？HBT外延層位于GaN？HEMT外延層之上，刻蝕去除GaN？HBT外延層，至GaN？HEMT外延層露出并在其上制備電極；通過(guò)刻蝕或高能粒子注入方式將GaN？HEMT和GaN？HBT兩個(gè)器件隔離。本發(fā)明能有效降低芯片電阻，增加低功率模式下附加功率效率，提高芯片可靠性，同時(shí)，縮小了芯片體積，有利于減少了電路面積。
【IPC分類(lèi)】H01L27/06, H01L21/8248, H01L21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105355627
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510822308
【發(fā)明人】張露, 楊翠柏, 王青, 張楊, 吳波, 張小賓, 毛明明
【申請(qǐng)人】中山德華芯片技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月23日