本發(fā)明涉及一種GaN聲電集成器件的制作方法，屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，社會(huì)邁入了超高速發(fā)展的信息時(shí)代，全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，射頻通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。
目前，主流的射頻接收機(jī)的接收端架構(gòu)為：SAW器件+信號(hào)放大器件+限幅器，三種獨(dú)立的芯片構(gòu)成可以一個(gè)射頻接收端，但三種獨(dú)立的芯片，存在以下問(wèn)題：
1.組裝時(shí)需調(diào)試，不利于大生產(chǎn)且人為因素的介入引入不確定因素，不利于提升整個(gè)組件的質(zhì)量；
2.三款獨(dú)立的芯片無(wú)法集成，對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)一步小型化和多功能不利；
3.三款獨(dú)立的芯片，不利于成本的進(jìn)一步降低。
另一方面，以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體發(fā)展迅猛，已經(jīng)逐步應(yīng)用于射頻通信、電力電子等領(lǐng)域。GaN性能優(yōu)良，如GaN本征載流子濃度低，禁帶寬度大，理論上可在500℃的高溫環(huán)境下工作，可進(jìn)一步減少電路保護(hù)裝置和制熱散熱系統(tǒng)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)集成度。理論上，GaN同時(shí)滿足低噪聲放大器和功率放大器的需求。同時(shí)，隨著薄膜制備技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能的AlN薄膜已可以實(shí)現(xiàn)低溫（≤300℃）甚至常溫制備，使后續(xù)的AlN器件集成成為可能。
同時(shí)，對(duì)AlxGa1-xN/GaN異質(zhì)結(jié)而言，較大的Al含量一方面有利于減小發(fā)射結(jié)空穴注入引起電流增益減小現(xiàn)象，不必象同質(zhì)結(jié)雙極晶體管中那樣，必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，異質(zhì)結(jié)可以允許基區(qū)比發(fā)射區(qū)有更高的摻雜，因而可以采用輕摻雜的發(fā)射區(qū),從而降低發(fā)射結(jié)電容，但易于造成AlxGa1-xN/GaN界面處有較大的導(dǎo)帶勢(shì)壘尖峰。使用時(shí)隨著電壓的增大,不可避免地帶來(lái)復(fù)合電流增大等問(wèn)題。
本專(zhuān)利提出將GaN HBT器件與AlN器件多個(gè)集成，即將GaN HBT、GaN 限幅器與AlN SAW限幅器集成。使以下工作模式成為可能：
1.利用AlN SAW制作的濾波器，對(duì)空間中的射頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，
2.將濾波后的信號(hào)利用GaN HBT放大器進(jìn)行放大，同時(shí)，HBT中PN結(jié)可用于限幅器的制作，限幅器的作用是小信號(hào)輸入時(shí)呈現(xiàn)小損耗，大信號(hào)輸入時(shí)進(jìn)行大幅衰減，有利于對(duì)后續(xù)集成電路輸入端的保護(hù)。
同時(shí)，利用GaN HBT發(fā)射結(jié)漸變層設(shè)計(jì)，消除導(dǎo)帶尖峰，使電子更順暢的從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)，進(jìn)一步提高HBT器件電流增益。
因此，該專(zhuān)利對(duì)進(jìn)一步提高IC功能，提高集成度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，降低尺寸和成本有很好益處。在器件制作過(guò)程中，為了減少漏電流的產(chǎn)生，需進(jìn)行器件隔離，由于HBT為縱向器件，而離子注入深度有限，因此將隔離工藝優(yōu)化在臺(tái)面制作工藝完成后。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種GaN聲電集成器件的制作方法，聲電集成器件外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括：襯底、成核層、GaN過(guò)渡層、N-GaN集電區(qū)、P-GaN基區(qū)、N型發(fā)射區(qū)、N+-GaN帽層、期間隔離層和AlN層，其制作方法包括如下步驟：
步驟1：在外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)，采用光刻、刻蝕、金屬沉積、剝離等工藝，制作聲表面波濾波器電極，形成完整的聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)。
步驟2：采用光刻、刻蝕所述外延結(jié)構(gòu)的中間部分，刻蝕深度從AlN層深入帽層表面，在露出的帽層兩側(cè)繼續(xù)刻蝕至基區(qū)表面，形成基區(qū)臺(tái)面，并在露出的基區(qū)臺(tái)面兩側(cè)繼續(xù)刻蝕至集電區(qū)表面；
步驟3：腐蝕所述外延結(jié)構(gòu)的另一側(cè)區(qū)域，腐蝕深度從AlN層表面至P-GaN基區(qū)表面，并從該區(qū)域基區(qū)表面兩側(cè)繼續(xù)腐蝕至集電區(qū)表面，形成該區(qū)域的基區(qū)臺(tái)面；
步驟4：采用離子注入的方式，在所述聲表面波濾波器、異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管以及GaN二極管限幅器之間注入離子形成隔離器件，其注入深度從所述三個(gè)器件之間露出的集電區(qū)表面深入到GaN過(guò)渡層內(nèi)；
步驟5：在所述帽層上表面和露出的基區(qū)臺(tái)面兩側(cè)以及基區(qū)一側(cè)所露出的集電區(qū)臺(tái)面上制作電極形成異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管器件；在二極管限幅器區(qū)域基區(qū)臺(tái)面上以及其一側(cè)的集電區(qū)臺(tái)面上設(shè)置電極形成GaN PN二極管限幅器結(jié)構(gòu)。
步驟6：快速退火使電極形成歐姆接觸。
區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：由于本專(zhuān)利涉及多個(gè)器件，因此必須采用離子注入隔離，在進(jìn)行離子注入時(shí)，由于HBT為縱向器件，離子注入深度有限。已有專(zhuān)利將離子注入步驟放在HBT器件制作之前，實(shí)現(xiàn)難度較大，本專(zhuān)利將該步驟置于HBT基區(qū)制作完成之后，極大的減少了工藝難度 。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例GaN聲電集成器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
參見(jiàn)圖1提供的一種GaN聲電集成器件的制作方法，聲電集成器件外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括：襯底、成核層、GaN過(guò)渡層、N-GaN集電區(qū)、P-GaN基區(qū)、N型發(fā)射區(qū)、N+-GaN帽層、期間隔離層和AlN層，其制作方法包括如下步驟：
步驟1：在外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)，采用光刻、刻蝕、金屬沉積、剝離等工藝，制作聲表面波濾波器電極，形成完整的聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)。
步驟2：采用光刻、刻蝕所述外延結(jié)構(gòu)的中間部分，刻蝕深度從AlN層深入帽層表面，在露出的帽層兩側(cè)繼續(xù)刻蝕至基區(qū)表面，形成基區(qū)臺(tái)面，并在露出的基區(qū)臺(tái)面兩側(cè)繼續(xù)刻蝕至集電區(qū)表面；
步驟3：腐蝕所述外延結(jié)構(gòu)的另一側(cè)區(qū)域，腐蝕深度從AlN層表面至P-GaN基區(qū)表面，并從該區(qū)域基區(qū)表面兩側(cè)繼續(xù)腐蝕至集電區(qū)表面，形成該區(qū)域的基區(qū)臺(tái)面；
步驟4：采用離子注入的方式，在所述聲表面波濾波器、異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管以及GaN二極管限幅器之間注入離子形成隔離器件，其注入深度從所述三個(gè)器件之間露出的集電區(qū)表面深入到GaN過(guò)渡層內(nèi)；
步驟5：在所述帽層上表面和露出的基區(qū)臺(tái)面兩側(cè)以及基區(qū)一側(cè)所露出的集電區(qū)臺(tái)面上制作電極形成異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管器件；在二極管限幅器區(qū)域基區(qū)臺(tái)面上以及其一側(cè)的集電區(qū)臺(tái)面上設(shè)置電極形成GaN PN二極管限幅器結(jié)構(gòu)。
步驟6：快速退火使電極形成歐姆接觸。
其中，所述聲表面波濾波器電極包含Al、Mo、Ni。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。