一种微波集成放大器电路及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种微波集成放大器电路及其制作方法，其中，所述微波集成放大器电路包括：氮化镓高电子迁移率晶体管和与其连接的振荡稳定电路，其中，氮化镓高电子迁移率晶体管和振荡稳定电路具有同一衬底和在衬底上的同一外延结构，且通过位于外延结构中的隔离区进行隔离。本发明专利技术的振荡稳定电路中的电阻和电容的设计和制作与氮化镓高电子迁移率晶体管工艺兼容且可以一同形成，这样可以降低制作的复杂性，节约成本；此外，本发明专利技术不仅可以提高放大器电路的稳定性，起到抑制振荡的作用，而且还可以减小放大器电路的面积和成本，甚至可以降低后续微波匹配电路的设计难度；另外，还可以避免引线电感的影响，从而有利于提高放大器电路的增益等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种微波集成放大器电路及其制作方法
本专利技术涉及微电子
，尤其涉及一种微波集成放大器电路及其制作方法。
技术介绍
采用晶体管器件的微波放大器可以称为晶体管放大器。在晶体管器件中，基于氮化镓(GaN)材料的高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor，简称HEMT)由于氮化镓材料禁带宽度大，因而具有电子饱和漂移速度高、击穿场强高、导热性能好等特点，在高温、高频、高电压和大功率的应用方面有明显的优势，在无线通讯及雷达系统应用等领域应用前景广阔，近年来成为新的研究和应用热点。图1a是现有技术的晶体管放大器的电路示意图。参见图1a，对于晶体管放大器A1，最大可用增益(MaximumAvailableGain，简称MAG)和最大稳定增益(MaximumStableGain，简称MSG)是衡量其增益的两个重要指标。图1b是图1a中的晶体管放大器的增益随频率变化的曲线图，在频率越低时晶体管放大器A1的增益越大，所以在低频段晶体管放大器A1更易发生振荡。基于氮化镓材料的微波放大器，也存在图1b所示的低频振荡的问题。为了解决此问题，参见图1c，在PCB板(PrintedCircuitBoard，印刷电路板)B2上的功率放大器模块中，通常会在晶体管放大器A2的输入端串联一个由电阻R和电容C并联构成的振荡稳定电路B1。图1d是图1c中串联振荡稳定电路后的晶体管放大器的增益随频率变化的曲线图，由于振荡稳定电路B1对于低频信号成为电阻状态，对于高频信号成为短路状态，从而可以增加晶体管放大器A2的稳定性。然而，在晶体管放大器A2外部的PCB板B2上使用振荡稳定电路B1也存在一些问题，首先，振荡稳定电路B1所需的电子元件，如电阻R和电容C等，增加了功率放大器模块的面积和成本，甚至增加了后续微波匹配电路的设计和制作的难度；其次，晶体管放大器A2封装时要使用引线与管壳相连，然后再与振荡稳定电路B1相连，引线相当于电感，由于额外增加了电感，所以不利于放大器增益等性能的提高。为了解决上述问题，常用的方法是把振荡稳定电路所需的电阻和电容制作在晶体管放大器内部，其电阻一般采用掺杂法和薄膜淀积法来制作，电容多采用薄膜电容。但是目前该方法还不成熟，仍存在一些问题，首先，掺杂法制作电阻一般采用离子注入法，工艺比较复杂，除了需要优化注入条件外，还需要高温退火来激活掺杂剂，不仅与氮化镓高电子迁移率晶体管的工艺不兼容，还可能严重降低其性能；其次，薄膜淀积法制作电阻需要专用的溅射设备和特殊的溅射材料，如TaN、NiCr或其它合金材料，与氮化镓高电子迁移率晶体管的工艺也不兼容，增加了工艺复杂性和成本；第三，薄膜电容制作时需先淀积一层绝缘介质层，再淀积一层导体作下电极，然后再淀积一层电介质，最后再淀积顶层电极，对介质的种类和厚度要求比较高，与氮化镓高电子迁移率晶体管的工艺也不兼容，需要单独来制作，增加了工艺复杂性和成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种微波集成放大器电路及其制作方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种微波集成放大器电路，包括：氮化镓高电子迁移率晶体管和振荡稳定电路，其中，所述氮化镓高电子迁移率晶体管和所述振荡稳定电路具有同一衬底和位于所述衬底上的同一外延结构，且通过位于所述外延结构中的隔离区进行隔离；所述外延结构至少包括氮化物沟道层、位于所述氮化物沟道层上的氮化物势垒层和位于所述氮化物沟道层和所述氮化物势垒层的界面的高电子迁移率的导电沟道；所述氮化镓高电子迁移率晶体管还包括栅极、源极和漏极，其中，所述栅极位于所述氮化物势垒层上，所述源极和所述漏极与所述导电沟道为欧姆接触；所述振荡稳定电路还包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极和所述第二电极与所述导电沟道为欧姆接触，所述第三电极位于所述氮化物势垒层上且与所述第二电极和所述栅极连接；其中，所述第一电极、所述第二电极和所述导电沟道形成电阻，所述第一电极、所述导电沟道、所述氮化物势垒层和所述第三电极形成第一电容，并联连接的至少一个所述电阻和所述第一电容对形成所述振荡稳定电路。进一步地，所述振荡稳定电路还包括第一介质层，所述第一介质层位于所述氮化物势垒层和所述第三电极之间；所述第一电极、所述导电沟道、所述氮化物势垒层、所述第一介质层和所述第三电极形成第二电容。进一步地，所述振荡稳定电路还包括：第二介质层和第四电极，所述第二介质层位于所述第三电极上以及所述第一电极和所述第二电极之间且未被所述第三电极覆盖的氮化物势垒层上，所述第四电极位于所述第一电极和所述第二介质层上；所述第三电极、所述第二介质层和所述第四电极形成第三电容。进一步地，所述隔离区用于隔离所述氮化镓高电子迁移率晶体管中的导电沟道和所述振荡稳定电路中的导电沟道。进一步地，所述导电沟道为二维电子气。进一步地，所述第一介质层的材料为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的介质材料中的一种或者多种的组合。进一步地，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的材料均为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的金属中的一种或者多种的组合。进一步地，所述第二介质层的材料为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的介质材料中的一种或者多种的组合。第二方面，本专利技术实施例还提供一种微波集成放大器电路的制作方法，包括：在衬底上形成外延结构，其中，所述外延结构至少包括氮化物沟道层、位于所述氮化物沟道层上的氮化物势垒层和位于所述氮化物沟道层和所述氮化物势垒层的界面的高电子迁移率的导电沟道；在所述外延结构中形成隔离区，以隔离氮化镓高电子迁移率晶体管和振荡稳定电路；形成与所述导电沟道为欧姆接触的所述氮化镓高电子迁移率晶体管的源极、漏极和所述振荡稳定电路的第一电极、第二电极；在所述氮化物势垒层上形成所述氮化镓高电子迁移率晶体管的栅极和与所述栅极连接的所述振荡稳定电路的第三电极，其中，所述第三电极与所述第二电极连接。进一步地，形成与所述导电沟道为欧姆接触的所述氮化镓高电子迁移率晶体管的源极、漏极和所述振荡稳定电路的第一电极、第二电极之后，在所述氮化物势垒层上形成所述氮化镓高电子迁移率晶体管的栅极和与所述栅极连接的所述振荡稳定电路的第三电极之前，还包括：在所述氮化物势垒层上形成所述振荡稳定电路的第一介质层。进一步地，在所述氮化物势垒层上形成所述氮化镓高电子迁移率晶体管的栅极和与所述栅极连接的所述振荡稳定电路的第三电极之后，还包括：在所述第三电极上以及所述第一电极和所述第二电极之间且未被所述第三电极覆盖的氮化物势垒层上形成第二介质层；在所述第一电极和所述第二介质层上形成第四电极。进一步地，所述第一介质层的材料为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的介质材料中的一种或者多种的组合。进一步地，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的材料均为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的金属中的一种或者多种的组合。进一步地，所述第二介质层的材料为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的介质材料中的一种或者多种的组合。进一步地，所述隔离区通过对所述外延结构进行离子注入来形成；或者所述隔离区通过对所述外延结构进行刻蚀来形成。本专利技术实施例提供的微波集成放大器电路及其制作方法，与现有技术相比，能够产生的有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波集成放大器电路，其特征在于，包括：氮化镓高电子迁移率晶体管和振荡稳定电路，其中，所述氮化镓高电子迁移率晶体管和所述振荡稳定电路具有同一衬底和位于所述衬底上的同一外延结构，且通过位于所述外延结构中的隔离区进行隔离；所述外延结构至少包括氮化物沟道层、位于所述氮化物沟道层上的氮化物势垒层和位于所述氮化物沟道层和所述氮化物势垒层的界面的高电子迁移率的导电沟道；所述氮化镓高电子迁移率晶体管还包括栅极、源极和漏极，其中，所述栅极位于所述氮化物势垒层上，所述源极和所述漏极与所述导电沟道为欧姆接触；所述振荡稳定电路还包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极和所述第二电极与所述导电沟道为欧姆接触，所述第三电极位于所述氮化物势垒层上且与所述第二电极和所述栅极连接；其中，所述第一电极、所述第二电极和所述导电沟道形成电阻，所述第一电极、所述导电沟道、所述氮化物势垒层和所述第三电极形成第一电容，并联连接的至少一个所述电阻和所述第一电容对形成所述振荡稳定电路。

【技术特征摘要】
1.一种微波集成放大器电路，其特征在于，包括：氮化镓高电子迁移率晶体管和振荡稳定电路，其中，所述氮化镓高电子迁移率晶体管和所述振荡稳定电路具有同一衬底和位于所述衬底上的同一外延结构，且通过位于所述外延结构中的隔离区进行隔离；所述外延结构至少包括氮化物沟道层、位于所述氮化物沟道层上的氮化物势垒层和位于所述氮化物沟道层和所述氮化物势垒层的界面的高电子迁移率的导电沟道；所述氮化镓高电子迁移率晶体管还包括栅极、源极和漏极，其中，所述栅极位于所述氮化物势垒层上，所述源极和所述漏极与所述导电沟道为欧姆接触；所述振荡稳定电路还包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极和所述第二电极与所述导电沟道为欧姆接触，所述第三电极位于所述氮化物势垒层上且与所述第二电极和所述栅极连接；其中，所述第一电极、所述第二电极和所述导电沟道形成电阻，所述第一电极、所述导电沟道、所述氮化物势垒层和所述第三电极形成第一电容，所述振荡稳定电路还包括并联连接的至少一个所述电阻和所述第一电容对。2.根据权利要求1所述的微波集成放大器电路，其特征在于，所述振荡稳定电路还包括第一介质层，所述第一介质层位于所述氮化物势垒层和所述第三电极之间；所述第一电极、所述导电沟道、所述氮化物势垒层、所述第一介质层和所述第三电极形成第二电容。3.根据权利要求1-2中任一项所述的微波集成放大器电路，其特征在于，所述振荡稳定电路还包括：第二介质层和第四电极，所述第二介质层位于所述第三电极上以及所述第一电极和所述第二电极之间且未被所述第三电极覆盖的氮化物势垒层上，所述第四电极位于所述第一电极和所述第二介质层上；所述第三电极、所述第二介质层和所述第四电极形成第三电容。4.根据权利要求1所述的微波集成放大器电路，其特征在于，所述隔离区用于隔离所述氮化镓高电子迁移率晶体管中的导电沟道和所述振荡稳定电路中的导电沟道。5.根据权利要求1所述的微波集成放大器电路，其特征在于，所述导电沟道为二维电子气。6.根据权利要求2所述的微波集成放大器电路，其特征在于，所述第一介质层的材料为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的介质材料中的一种或者多种的组合。7.根据权利要求3所述的微波集成放大器电路，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的材料均为制作所述氮化镓高电子迁移率晶体管所使用的金属中的一种或者多种的组合。8.根据权利要求3所述的微波集成放大器电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃千，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32