[发明专利]在衬底上的氮化镓(GaN)晶体管结构

说明书

公开了用于氮化镓(GaN)氧化物隔离和在衬底上形成GaN晶体管结构的技术。在一些情况下，GaN晶体管结构可以用于在体硅结构上的高电压GaN前端射频(RF)开关的片上系统(SoC)集成。技术可以包括在衬底中形成多个鳍状物，将GaN层沉积在鳍状物上，在GaN层下方的间隙中氧化每个鳍状物的至少一部分，以及在GaN层上和/或从GaN层形成一个或多个晶体管。在一些情况下，GaN层是多个GaN岛，每个岛对应于给定鳍状物。在一些情况下，技术可以用于形成具有相对小的形状因子、低接通电阻和低断开状态泄漏的各种非平面隔离的GaN晶体管架构。

技术领域

本发明涉及一种在衬底上的氮化镓(GaN)晶体管结构。

背景技术

射频(RF)开关是在现代移动通信设备的RF前端系统中建立的重要部件。RF前端现今需要支持在不同频带(例如长距离无线频带(例如WiFi协议)、短距离无线频带(例如蓝牙协议)和蜂窝频带(例如3G/4G/LTE/GSM协议))下的多种无线服务。虽然一些设备包括特别用于不同频带的多个RF功率放大器(例如多于6个)，但一般存在用于不多于3个天线的空间。而且，RF开关需要实现例如同时下载数据的能力的功能，同时主要天线被占用以用于语音通信。在一般RF前端中可以有多达20到30个RF开关。此外，RF开关必须能够在它们的断开状态中操纵在漏极和源极上的高达50V，同时维持尽可能低的泄漏。在它们的接通状态中，RF开关必须提供尽可能低的接通电阻以减小功率耗散。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种集成电路，包括：衬底，其包括半导体材料；多个鳍状物，其源自于所述衬底，其中，每个鳍状物的至少一部分被氧化；位于所述鳍状物上和所述鳍状物的氧化部分上方的氮化镓(GaN)层；至少部分地位于所述鳍状物与所述氮化镓层之间的成核层，其中，所述成核层是氮化铝和在700到950摄氏度的范围内的低温下沉积的氮化镓的其中之一；位于所述氮化镓层上方的第一极化层；位于所述第一极化层上方的渐变层；位于所述渐变层上方的第二极化层；以及具有沟道的鳍状非平面晶体管，所述晶体管的沟道包括所述渐变层，其中，所述渐变层包括以铟渐变的氮化镓，并且所述渐变层以增加的铟含量均匀地渐变直到在所述渐变层的中间附近的5-20％的铟百分比并随后以降低的铟含量均匀地渐变直到0％的铟百分比为止，并且其中，所述晶体管的栅极叠置体覆盖所述第二极化层的上表面以及所述第一极化层、所述渐变层、所述第二极化层的侧表面。

根据本发明的第二方面，提供了一种鳍状非平面晶体管，包括：位于源自于下层体硅(Si)衬底的多个鳍状物中的每个鳍状物上的氮化镓(GaN)伪衬底，其中，所述氮化镓伪衬底与所述硅衬底电隔离；位于沟道区之上的栅极叠置体，所述沟道区位于所述氮化镓伪衬底中和/或上；至少部分地位于所述鳍状物与所述氮化镓伪衬底之间的成核层，其中，所述成核层是氮化铝和在700到950摄氏度的范围内的低温下沉积的氮化镓的其中之一；位于所述氮化镓伪衬底上方的第一极化层；位于所述第一极化层上方的渐变层；以及位于所述渐变层上方的第二极化层，其中，所述沟道区包括所述渐变层，所述渐变层包括以铟渐变的氮化镓，并且所述渐变层以增加的铟含量均匀地渐变直到在所述渐变层的中间附近的5-20％的铟百分比并随后以降低的铟含量均匀地渐变直到0％的铟百分比为止，并且其中，所述栅极叠置体覆盖所述第二极化层的上表面以及所述第一极化层、所述渐变层、所述第二极化层的侧表面。