【技术实现步骤摘要】
本公开涉及半导体，具体涉及一种单片集成的半导体器件结构。
技术介绍
1、单片微波集成电路，或mmic，是一种在微波频率(300mhz至300ghz)操作的集成电路(ic)器件。这些器件通常执行诸如微波混合、功率放大、低噪声放大和高频切换的功能。单片微波集成电路具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高等一系列优点。
2、单片微波集成电路通常需要高阻硅衬底或高阻sic衬底，以减少衬底中可能的涡流和寄生电容，然而，高阻硅衬底或高阻sic衬底较为昂贵且容易断裂，大大提高了生产成本。因此，有必要提供一种单片集成的半导体器件结构，既能减少衬底涡流和寄生电容，又能降低成本。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开实施例提供了一种单片集成的半导体器件结构，以解决现有技术中单片微波集成电路减少衬底涡流以及降低衬底成本难以兼顾的技术问题。
2、根据本公开的一个方面，本公开一实施例提供了一种单片集成的半导体器件结构，其特征在于，包括：
3、衬底，所述衬底包括水平方向规则排布的电容区、电感区以及晶体管区；
4、缓冲层，位于所述衬底上方；
5、电容元件，位于所述电容区上方的缓冲层上方，包括依次层叠设置的第一介质层、第一电极、第二介质层以及第二电极；
6、电感元件，位于所述电感区上方的缓冲层上方，包括依次层叠设置的第一介质层、第二介质层以及电感线圈；
7、高电子迁移率晶体管，位于所述晶体管区上方的缓冲层上方，
8、其中，所述衬底具有水平方向排布且沿垂直方向延伸的第一沟槽和第二沟槽。
9、作为可选的实施例，所述第一沟槽内填充第一介质，所述第二沟槽内填充第二介质。
10、作为可选的实施例，所述第一介质包括低k材料，所述第二介质包括绝缘材料。
11、作为可选的实施例，所述低k材料包括无机材料、有机材料、多孔材料和空气中的至少一种，所述绝缘材料包括氧化物材料、氮化物材料、有机聚合物材料、金刚石和空气中的至少一种。
12、作为可选的实施例，所述衬底为硅衬底。
13、作为可选的实施例，所述第一沟槽以及所述第二沟槽的开口设置于所述衬底靠近所述缓冲层的表面，所述第一沟槽以及所述第二沟槽至少部分贯穿所述衬底。
14、作为可选的实施例，所述第一沟槽以及所述第二沟槽的深度为15-80μm。
15、作为可选的实施例，所述第一沟槽以及所述第二沟槽的宽度为0.5-5μm，所述第一沟槽的宽度大于所述第二沟槽的宽度。
16、作为可选的实施例，所述第一沟槽以及所述第二沟槽在衬底所在平面的投影形状包括圆形、椭圆形、多边形、长条状和网状中的至少一种。
17、作为可选的实施例，自所述衬底至所述缓冲层的方向上，所述第一沟槽以及所述第二沟槽的横截面积逐渐增大或恒定不变。
18、作为可选的实施例，所述电容区具有多个第一沟槽，所述电感区具有至少一个第二沟槽，所述晶体管区具有至少一个第一沟槽和至少一个第二沟槽。
19、作为可选的实施例，所述电感区的第二沟槽在所述衬底所在平面的投影形状为星型。
20、作为可选的实施例，所述电感区的第二沟槽的密度由所述电感区的中心向边缘逐渐减小。
21、作为可选的实施例，所述电感区最外圈的所述第二沟槽所包围的面积大于所述电感线圈最外圈轮廓所包围的面积。
22、作为可选的实施例，所述漏极下方的晶体管区内具有第一沟槽，非漏极下方的晶体管区内具有第二沟槽。
23、作为可选的实施例，所述高电子迁移率晶体管还包括贯穿所述第二介质层的栅极场板结构。
24、本公开提供了一种单片集成的半导体器件结构，包括：衬底，衬底包括水平方向规则排布的电容区、电感区以及晶体管区；缓冲层，位于衬底上方；电容元件，位于电容区上方的缓冲层上方；电感元件，位于电感区上方的缓冲层上方；高电子迁移率晶体管，位于晶体管区上方的缓冲层上方；其中，衬底具有水平方向间隔排布的第一沟槽和第二沟槽。
25、本公开在单片集成的半导体器件结构的衬底中设置第一沟槽，可以降低衬底的等效介电常数，从而降低电容元件下方衬底以及高电子迁移率晶体管漏极下方衬底的寄生电容；在衬底中设置的第二沟槽，一方面可以避免在电感线圈下方衬底因磁场变化形成感应磁场，从而避免涡流损耗，大幅度提高电感品质因数，另一方面可以降低高电子迁移率晶体管下方衬底的电流泄露，提高器件的效率和性能。
26、本公开用具有第一沟槽和第二沟槽的衬底替代常用的高阻衬底，在减少衬底涡流和寄生电容的同时，大大降低了生产成本。
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1.一种单片集成的半导体器件结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)内填充第一介质，所述第二沟槽(102)内填充第二介质。
3.根据权利要求2所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一介质包括低k材料，所述第二介质包括绝缘材料。
4.根据权利要求3所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述低k材料包括无机材料、有机材料、多孔材料和空气中的至少一种，所述绝缘材料包括氧化物材料、氮化物材料、有机聚合物材料、金刚石和空气中的至少一种。
5.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述衬底(10)为硅衬底。
6.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)的开口设置于所述衬底(10)靠近所述缓冲层(20)的表面，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)至少部分贯穿所述衬底(10)。
7.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(
8.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)的宽度为0.5-5μm，所述第一沟槽(101)的宽度大于所述第二沟槽(102)的宽度。
9.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)在衬底(10)所在平面的投影形状包括圆形、椭圆形、多边形、长条状和网状中的至少一种。
10.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，自所述衬底(10)至所述缓冲层(20)的方向上，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)的横截面积逐渐增大或恒定不变。
11.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述电容区(11)具有至少一个第一沟槽(101)，所述电感区(12)具有至少一个第二沟槽(102)，所述晶体管区(13)具有至少一个第一沟槽(101)和至少一个第二沟槽(102)。
12.根据权利要求11所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述电感区(12)的第二沟槽(102)在所述衬底(10)所在平面的投影形状为星型。
13.根据权利要求11所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述电感区(12)的第二沟槽(102)的密度由所述电感区(12)的中心向边缘逐渐减小。
14.根据权利要求11所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述电感区(12)最外圈的所述第二沟槽(102)所包围的面积大于所述电感线圈(41)最外圈轮廓所包围的面积。
15.根据权利要求11所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述漏极(54)下方的晶体管区(13)内具有第一沟槽(101)，非漏极(54)下方的晶体管区(13)内具有第二沟槽(102)。
16.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管(50)还包括贯穿所述第二介质层(33)的栅极场板结构(55)。
...【技术特征摘要】
1.一种单片集成的半导体器件结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)内填充第一介质，所述第二沟槽(102)内填充第二介质。
3.根据权利要求2所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一介质包括低k材料，所述第二介质包括绝缘材料。
4.根据权利要求3所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述低k材料包括无机材料、有机材料、多孔材料和空气中的至少一种，所述绝缘材料包括氧化物材料、氮化物材料、有机聚合物材料、金刚石和空气中的至少一种。
5.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述衬底(10)为硅衬底。
6.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)的开口设置于所述衬底(10)靠近所述缓冲层(20)的表面，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)至少部分贯穿所述衬底(10)。
7.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)的深度为15-80μm。
8.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)的宽度为0.5-5μm，所述第一沟槽(101)的宽度大于所述第二沟槽(102)的宽度。
9.根据权利要求1所述单片集成的半导体器件结构，其特征在于，所述第一沟槽(101)以及所述第二沟槽(102)在衬底(10)所在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶国桥，
申请(专利权)人：无锡晶湛半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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