DE112021000647T5 - ACOUSTIC WAVE RF RESONATORS INTEGRATED IN HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS INCLUDING COMMON PIEZOELECTRIC/BUFFER LAYER AND METHODS OF FORMING SAME - Google Patents

ACOUSTIC WAVE RF RESONATORS INTEGRATED IN HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS INCLUDING COMMON PIEZOELECTRIC/BUFFER LAYER AND METHODS OF FORMING SAME Download PDF

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Abstract

Eine integrierte HF-Schaltungsvorrichtung kann ein Substrat und eine Transistorvorrichtung mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) auf dem Substrat beinhalten, eine ScAlN-Schicht beinhaltend, die so konfiguriert ist, dass sie eine Pufferschicht der HEMT-Vorrichtung bereitstellt, um die Ausbildung eines 2DEG-Kanalbereichs der HEMT-Vorrichtung zu begrenzen. Eine piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung kann auf dem Substrat vorhanden sein, die ScAlN-Schicht beinhaltend, die sandwichartig zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode der piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung angeordnet ist, um einen piezoelektrischen Resonator für die piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung bereitzustellen.An RF integrated circuit device may include a substrate and a high electron mobility transistor (HEMT) device on the substrate including a ScAlN layer configured to provide a buffer layer of the HEMT device to form a 2DEG channel region of the HEMT device. An RF piezoelectric resonator device may be provided on the substrate including the ScAlN layer sandwiched between an upper electrode and a lower electrode of the RF piezoelectric resonator device to provide a piezoelectric resonator for the RF piezoelectric resonator device.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 62/963,915 mit dem Titel Transistor BAW (TBAW) Filter Monolithic Integration, eingereicht beim USPTO am 21. Januar 2020, und die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 16/990,638 ; eingereicht beim USPTO am 11. August 2020, die eine Teilfortsetzung der US-Patentanmeldung Nr. 16/822,689 ist; eingereicht beim USPTO am 18. März 2020, die eine Fortsetzung der US-Patentanmeldung Nr. 16/433,849 ist; eingereicht beim USPTO am 6. Juni 2019, die eine Fortsetzung der US-Patentanmeldung Nr. 15/784,919 ist; eingereicht am 16. Oktober 2017, jetzt US-Patent 10,355,659 , das eine Teilfortsetzung der Patentanmeldung Nr. 15/068,510 ist; eingereicht beim USPTO am 11. März 2016, jetzt US-Patent Nr. 10,217,930 , dessen gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.The present application claims the priority of U.S. Patent Application No. 62/963,915 entitled Transistor BAW (TBAW) Filter Monolithic Integration filed with the USPTO on January 21, 2020 and this application claims priority to U.S. Patent Application No. 16/990,638 ; filed with the USPTO on August 11, 2020, which is a continuation-in-part of the U.S. Patent Application No. 16/822,689 is; filed with the USPTO on March 18, 2020, which is a continuation of the U.S. Patent Application No. 16/433,849 is; filed with the USPTO on June 6, 2019, which is a continuation of the U.S. Patent Application No. 15/784,919 is; filed October 16, 2017, now U.S. Patent 10,355,659 , which is a continuation-in-part of patent application Ser. No. 15/068,510; filed with the USPTO on March 11, 2016, now U.S. Patent No. 10,217,930 , the entire disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Auf Piezoelektrik basierende Halbleiterresonatorvorrichtungen wurden entwickelt, um als Filter und Oszillatoren in integrierten Schaltungsvorrichtungen zu wirken. Beispielsweise ist es bekannt, einen akustischen Oberflächenwellenresonator aus piezoelektrischem Material oder einen akustischen Volumenwellenresonator aus piezoelektrischem Material als Teil eines Filters in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung zu verwenden.Piezoelectric-based semiconductor resonator devices have been developed to act as filters and oscillators in integrated circuit devices. For example, it is known to use a piezoelectric material surface acoustic wave resonator or a piezoelectric material bulk acoustic wave resonator as part of a filter in a mobile communication device.

Transistoren mit hoher elektronischer Beweglichkeit (HEMTs) werden als Verstärker in HF-Anwendungen verwendet. Zum Beispiel werden HEMT-Vorrichtungen weiter in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. US2015/0028346 erörtert, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.High Electronic Mobility Transistors (HEMTs) are used as amplifiers in RF applications. For example, HEMT devices are further described in U.S. Patent Application Publication No. US2015/0028346 discussed, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

KURZDARSTELLUNGEXECUTIVE SUMMARY

Eine integrierte HF-Schaltungsvorrichtung kann ein Substrat und eine Transistorvorrichtung mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) auf dem Substrat beinhalten, eine ScAlN-Schicht beinhaltend, die so konfiguriert ist, dass sie eine Pufferschicht der HEMT-Vorrichtung bereitstellt, um die Ausbildung eines 2DEG-Kanalbereichs der HEMT-Vorrichtung zu begrenzen. Eine piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung kann auf dem Substrat vorhanden sein, die ScAlN-Schicht beinhaltend, die sandwichartig zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode der piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung angeordnet ist, um einen piezoelektrischen Resonator für die piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung bereitzustellen.An RF integrated circuit device may include a substrate and a high electron mobility transistor (HEMT) device on the substrate including a ScAlN layer configured to provide a buffer layer of the HEMT device to form a 2DEG channel region of the HEMT device. An RF piezoelectric resonator device may be provided on the substrate including the ScAlN layer sandwiched between an upper electrode and a lower electrode of the RF piezoelectric resonator device to provide a piezoelectric resonator for the RF piezoelectric resonator device.

Figurenlistecharacter list

  • 1A ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators und einer HEMT-Vorrichtung mit einer gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung die piezoelektrische Schicht in dem piezoelektrischen Resonator und die Pufferschicht in der HEMT-Vorrichtung bereitstellt. 1A 12 is a schematic cross-sectional representation of a monolithic RF BAW piezoelectric resonator and HEMT device with a shared Sc x Al 1-x -N layer, which in some embodiments according to the present invention comprises the piezoelectric layer in the piezoelectric resonator and the buffer layer in the HEMT device.
  • 1B ist ein Schaltungsdiagramm, das den monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonator und die HEMT-Vorrichtung von 1A in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 1B FIG. 12 is a circuit diagram showing the RF BAW monolithic piezoelectric resonator and HEMT device of FIG 1A in some embodiments according to the present invention.
  • 2 ist eine detaillierte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines HEMT-Stapels aus Halbleitermaterialien in Abschnitt A von 1A mit der gemeinsam genutzten ScxAl1-xN-Schicht als Sperrschicht in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 FIG. 12 is a detailed cross-sectional view of a portion of a HEMT stack of semiconductor materials in section A of FIG 1A with the Sc x Al 1-x N shared layer as the barrier layer in some embodiments according to the present invention.
  • Die 3A bis 24D sind Querschnittsansichten, die einen Übertragungsprozess zum Ausbilden des monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung einschließlich der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht von 1A unter Verwendung einer Opferschicht zum Ausbilden eines Resonatorhohlraums und eines HEMT-Hohlraums mit parasitärer Kapazität in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.the 3A until 24D 12 are cross-sectional views showing a transfer process for forming the RF BAW monolithic piezoelectric resonator and the HEMT device including the Sc x Al 1-x -N shared layer of FIG 1A using a sacrificial layer to form a resonator cavity and a HEMT cavity with parasitic capacitance in some embodiments according to the present invention.
  • Die 25A bis 36D sind Querschnittsansichten, die einen Übertragungsprozess zum Ausbilden des monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung einschließlich der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht von 1A unter Verwendung einer strukturierten Trägerschicht zum Ausbilden eines Resonatorhohlraums während des Bondens und eines HEMT-Hohlraums mit parasitäter Kapazität in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.the 25A until 36D 12 are cross-sectional views showing a transfer process for forming the RF BAW monolithic piezoelectric resonator and the HEMT device including the Sc x Al 1-x -N shared layer of FIG 1A using a patterned support layer to form a resonator cavity during bonding and a HEMT cavity with parasitic capacitance in some embodiments according to the present invention.
  • Die 37A bis 47D sind Querschnittsansichten, die einen Übertragungsprozess zum Ausbilden des monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung einschließlich der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht mit einem mehrschichtigen Spiegel in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.the 37A until 47D 12 are cross-sectional views illustrating a transfer process for forming the monolithic RF BAW piezoelectric resonator and HEMT device including the Sc x Al 1-x -N shared layer with a multilayer mirror in some embodiments according to the present invention.
  • 48 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines monolithischen piezoelektrischen HF-SAW-Resonators und einer HEMT-Vorrichtung mit einer gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung die piezoelektrische Schicht in dem piezoelektrischen Resonator und die Pufferschicht in der HEMT-Vorrichtung bereitstellt. 48 Fig. 12 is a schematic cross-sectional view of a monolithic RF SAW piezoelectric resonator and HEMT device device with a shared Sc x Al 1-x -N layer providing the piezoelectric layer in the piezoelectric resonator and the buffer layer in the HEMT device in some embodiments according to the present invention.
  • 49 ist eine schematische Darstellung eines Sendemoduls, das einen BAW-Filter, einen Verstärker, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, und einen Schalter, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind, beinhaltet. 49 Figure 12 is a schematic representation of a transmit module including a BAW filter, an amplifier implemented using at least one HEMT device, and a switch implemented using at least one HEMT device, which in some embodiments according to the present invention are in an integrated form factor are mounted, included.
  • 50 ist eine schematische Darstellung eines Partial-Complete-Front-End-Module-(CFE-)Hochbandgeräts, das einen BAW-Filter, einen Verstärker, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, und einen Schalter, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind, beinhaltet. 50 Figure 12 is a schematic representation of a Partial Complete Front End Module (CFE) high band device that includes a BAW filter, an amplifier implemented using at least one HEMT device, and a switch implemented using at least one HEMT device. Devices mounted in an integrated form factor in some embodiments according to the present invention.
  • 51 ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Duplexerbank, die mindestens einen BAW-Filter und mindestens einen Schalter beeinhaltet (implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, wie z. B. eines Bypass-Schalters oder eines Multi-Throw-Schalters, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 51 is a schematic representation of a switched bank of duplexers that includes at least one BAW filter and at least one switch (implemented using at least one HEMT device, such as a bypass switch or a multi-throw switch, which in some embodiments are assembled in an integrated form factor according to the present invention.
  • 52 ist eine schematische Darstellung eines Antennenschaltmoduls, das mindestens einen BAW-Filter und mindestens einen Schalter beinhaltet (implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, wie z. B. eines Bypass-Schalters oder eines Multi-Throw-Schalters, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 52 is a schematic representation of an antenna switching module including at least one BAW filter and at least one switch (implemented using at least one HEMT device, such as a bypass switch or a multi-throw switch, which in some embodiments according to of the present invention are assembled in an integrated form factor.
  • 53 ist eine schematische Darstellung einer Diversity-Empfangs-FEM, die mindestens einen rauscharmen Verstärker, der unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung implementiert ist, mindestens einen BAW-Filter und mindestens einen Schalter, beinhaltet, der unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung implementiert ist, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 53 12 is a schematic representation of a diversity reception FEM that includes at least one low-noise amplifier implemented using at least one HEMT device, at least one BAW filter, and at least one switch implemented using at least one HEMT device , which in some embodiments according to the present invention are assembled in an integrated form factor.
  • 54 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärker-Duplexers (PA-Duplexer), der mindestens einen Leistungsverstärker enthält, der unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung und mindestens eines BAW-Filters implementiert ist, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 54 Figure 12 is a schematic representation of a power amplifier duplexer (PA duplexer) including at least one power amplifier implemented using at least one HEMT device and at least one BAW filter assembled in an integrated form factor in some embodiments in accordance with the present invention are.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON ERFINDUNGSGEMÄSSENDETAILED DESCRIPTION OF ACCORDING TO THE INVENTION

AUSFÜHRUNGSFORMENEMBODIMENTS

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Techniken bereitgestellt, die sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen beziehen. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung Techniken bereit, die sich auf ein Herstellungsverfahren und eine Struktur für akustische Wellenresonatorvorrichtungen beziehen, die mit Transistorvorrichtungen mit hoher Elektronenbeweglichkeit integriert sind, einschließlich piezoelektrischer Einkristallschichten, die von beiden Vorrichtungen gemeinsam genutzt werden können, um synergistische funktionelle und strukturelle Vorteile für jede bereitzustellen. Lediglich als Beispiel wurde die Erfindung auf eine Einkristallresonatorvorrichtung unter anderem für eine Kommunikationsvorrichtung, eine mobile Vorrichtung, eine Computervorrichtung angewendet.According to the present invention, techniques are provided that generally relate to electronic devices. In particular, the present invention provides techniques relating to a manufacturing method and structure for acoustic wave resonator devices integrated with high electron mobility transistor devices, including single crystal piezoelectric layers, which can be shared by both devices to provide synergistic functional and structural advantages for provide each. By way of example only, the invention has been applied to a single crystal resonator device for a communication device, a mobile device, a computer device, among others.

Wie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung anerkannt, kann die Leistung von piezoelektrischen Resonatorvorrichtungen verbessert werden, insbesondere bei Frequenzen im 5G-Bereich, indem qualitativ hochwertige piezoelektrische Einkristallschichten bereitgestellt werden. Das Ausbilden solch hochwertiger piezoelektrischer Einkristallschichten kann jedoch aufgrund der Tendenz einiger piezoelektrischer Materialien, wie AlN, aufgrund thermischer Probleme oder erhöhter Spannungen, die sich aus epitaxialen Prozessen ergeben, die typischerweise zum Ausbilden von piezoelektrischen Einkristallschichten verwendet werden, zu reißen oder anderweitig zu versagen, schwierig sein. Beispielsweise können einige epitaxiale Prozesse piezoelektrische Materialien auf Si wachsen lassen, wo Temperaturen etwa 1000 Grad Celsius übersteigen können. Wenn der Wafer abgekühlt wird, können die Materialien aufgrund übermäßiger induzierter Spannungen reißen (insbesondere, wenn die piezoelektrischen Materialien auf Dicken geformt werden, die für Funkfrequenzanwendungen geeignet sind - wie 5G). Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung weiter erkennen, kann Spannungsausgleich verwendet werden, um den oben beschriebenen Spannungen entgegenzuwirken, indem andere Schichten auf die piezoelektrischen Materialien aufgewachsen werden, wie etwa eine Kappe, die so konfiguriert ist, dass sie die piezoelektrischen Materialien widerstandsfähig gegen Rissbildung macht.As recognized by the inventors of the present invention, the performance of piezoelectric resonator devices can be improved, particularly at frequencies in the 5G range, by providing high quality piezoelectric single crystal layers. However, forming such high quality single crystal piezoelectric layers can be difficult due to the tendency of some piezoelectric materials, such as AlN, to crack or otherwise fail due to thermal issues or increased stresses resulting from epitaxial processes typically used to form single crystal piezoelectric layers be. For example, some epitaxial processes can grow piezoelectric materials on Si where temperatures can exceed about 1000 degrees Celsius. When the wafer is cooled, the materials can crack due to excessive induced stresses (particularly when the piezoelectric materials are formed to thicknesses suitable for radio frequency applications - like 5G). As the inventors of the present invention further recognize, stress equalization can be used to counteract the stresses described above by growing other layers on the piezoelectric materials, such as a cap configured to make the piezoelectric materials resistant to cracking .

Dementsprechend kann, wie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung anerkannt wird, die Integration einer piezoelektrischen Resonatorvorrichtung in eine HEMT-Vorrichtung einige Vorteile für die Ausbildung und Leistung jeder Vorrichtung bereitstellen. Insbesondere können eine oder mehrere Schichten einer HEMT-Vorrichtung (wie etwa die Kanalschicht) einen Spannungsausgleich für eine epi-gewachsene piezoelektrische Schicht bereitstellen, wie etwa eine ScxAl1-x-N-Schicht, indem die Kanalschicht als Teil des Epi-Prozesses auf der piezoelektrischen Schicht aufgewachsen wird. Darüber hinaus kann die piezoelektrische Schicht auch eine gute Struktur für die Ausbildung einer HEMT-Kanalschicht, wie beispielsweise GaN, bereitstellen. Wenn die piezoelektrische Resonatorvorrichtung und die HEMT-Vorrichtung als eine monolithisch integrierte Vorrichtung hergestellt werden, kann darüber hinaus die gleiche piezoelektrische Schicht von beiden Vorrichtungen gemeinsam genutzt werden. Beispielsweise kann sich eine ScxAl1-x-N-Schicht über ein Substrat erstrecken, um eine piezoelektrische ScxAl1-x-N-Schicht der Resonatorvorrichtung in einem ersten Bereich des Substrats sowie eine ScxAl1-x-N-Pufferschicht der HEMT-Vorrichtung in einem zweiten Bereich des Substrats bereitzustellen.Accordingly, as recognized by the inventors of the present invention, the integration of a piezoelectric resonator device into a HEMT device can provide several advantages to the design and performance of each device. In particular, one or more layers of a HEMT device (such as the channel layer) may provide stress relief for an epi-grown piezoelectric layer, such as a Sc x Al 1-x -N layer, by removing the channel layer as part of the epi process is grown on the piezoelectric layer. In addition, the piezoelectric layer can also provide a good structure for forming a HEMT channel layer such as GaN. Moreover, when the piezoelectric resonator device and the HEMT device are fabricated as a monolithically integrated device, the same piezoelectric layer can be shared by both devices. For example, a Sc x Al 1-x -N layer may extend over a substrate, around a Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer of the resonator device in a first region of the substrate, and a Sc x Al 1-x -N - to provide a buffer layer of the HEMT device in a second region of the substrate.

In einigen Ausführungsformen umfasst der Belastungsausgleich Konfigurationen, bei denen eine gemeinsam genutzte piezoelektrische Schicht relativ zu der HEMT-Kanalschicht spannungsausgeglichen werden kann. In einigen Ausführungsformen kann eine Belastung zwischen der gemeinsam genutzten piezoelektrischen Schicht und der HEMT-Kanalschicht als „spannungsausgeglichen“ betrachtet werden, wenn die Belastung in einem Bereich zwischen etwa +400 MPa und etwa -400 MPa liegt.In some embodiments, stress balancing includes configurations in which a shared piezoelectric layer can be stress balanced relative to the HEMT channel layer. In some embodiments, a stress between the shared piezoelectric layer and the HEMT channel layer may be considered "stress balanced" when the stress is in a range between about +400 MPa and about -400 MPa.

Wie die Erfinder weiter anerkennen, kann in einigen Ausführungsformen eine piezoelektrische ScxAl1-x-N-Schicht ein relativ hohes K bereitstellen und kann eine gute Gitteranpassung für die Ausbildung der HEMT-Kanalschicht bereitstellen. Darüber hinaus kann die Zusammensetzung des ScxAl1-xN konfiguriert werden, um sowohl K einzustellen als auch das Gitter zu konfigurieren, um das Wachstum anderer III-N-Kanalschichten für die HEMT-Vorrichtung zu berücksichtigen. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen Sc0,18Al0,82N für ein gutes K sowie eine gute Gitteranpassung für einen GaN-Kanal verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann Sc0,30Al0,70N verwendet werden, um eine Gitteranpassung für einen InGaN-Kanal bereitzustellen. Andere III-N-Materialien können für die Kanalschicht verwendet werden, die an die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht angepasst werden kann.As the inventors further appreciate, in some embodiments, a Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer can provide a relatively high K and can provide good lattice matching for the formation of the HEMT channel layer. In addition, the composition of the Sc x Al 1-x N can be configured to both adjust K and configure the lattice to accommodate the growth of other III-N channel layers for the HEMT device. For example, in some embodiments, Sc 0.18 Al 0.82 N can be used for good K and lattice matching for a GaN channel. In other embodiments, Sc 0.30 Al 0.70 N can be used to provide lattice matching for an InGaN channel. Other III-N materials can be used for the channel layer, which can be matched to the Sc x Al 1-x -N shared layer.

Verfahren zum Ausbilden einer piezoelektrischen Resonatorvorrichtung, die in eine HEMT-Vorrichtung integriert ist, können einen Übertragungsprozess nutzen, indem sie einen Halbleiterstapel aus Materialien bilden, der die gemeinsam genutzte piezoelektrische Schicht und den Rest der HEMT-Schichten, einschließlich einer III-N-Kanalschicht (auf der piezoelektrischen Schicht als Pufferschicht für den HEMT), der Sperrschicht und einer optionalen Deckschicht, beinhaltet. Der HEMT-Stapel kann weiterverarbeitet werden, um die Source- und Drain-Bereiche und das Gate zu bilden. Die Metallisierung für ohmsche Kontakte zu Source, Drain und Gate kann auch verwendet werden, um eine untere Elektrode für den Resonator zu bilden.Methods of forming a piezoelectric resonator device that is integrated into a HEMT device can utilize a transfer process by forming a semiconductor stack of materials comprising the shared piezoelectric layer and the rest of the HEMT layers, including a III-N channel layer (on the piezoelectric layer as a buffer layer for the HEMT), the barrier layer and an optional top layer. The HEMT stack can be further processed to form the source and drain regions and the gate. The metallization for ohmic contacts to the source, drain and gate can also be used to form a bottom electrode for the resonator.

Die gesamte Struktur (der Resonator und der HEMT) kann dann auf ein Trägersubstrat (z. B. Si <100>) übertragen werden, so dass das Wachstumssubstrat (auf dem die gemeinsam genutzte piezoelektrische Schicht und der HEMT-Stapel aufgewachsen wurden) entfernt werden kann. Sobald das Wachstumssubstrat entfernt wurde, kann die freigelegte Rückseite der piezoelektrischen Schicht verarbeitet werden, um beispielsweise eine obere Elektrode (für den Resonator) und Durchkontaktierungen und Kontakte (für den Resonator und den HEMT) zu bilden. Dementsprechend ermöglicht der Übertragungsprozess, dass beide Seiten der gemeinsam genutzten piezoelektrischen Schicht verwendet werden (sowohl für den Resonator als auch für den HEMT). Wie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung weiter anerkannt wird, können Oberflächenwellenresonatorvorrichtungen durch eine gemeinsam genutzte piezoelektrische Schicht in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung auch in HEMT-Vorrichtungen integriert werden, wobei möglicherweise kein Übertragungsprozess genutzt wird. Es versteht sich, dass in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen auch andere Materialien als Trägersubstrat verwendet werden können.The entire structure (the resonator and the HEMT) can then be transferred onto a supporting substrate (e.g. Si <100>) so that the growth substrate (on which the shared piezoelectric layer and the HEMT stack were grown) is removed can. Once the growth substrate has been removed, the exposed backside of the piezoelectric layer can be processed to form, for example, a top electrode (for the resonator) and vias and contacts (for the resonator and HEMT). Accordingly, the transfer process allows both sides of the shared piezoelectric layer to be used (for both the resonator and the HEMT). As further appreciated by the inventors of the present invention, surface acoustic wave resonator devices may also be integrated into HEMT devices through a shared piezoelectric layer in some embodiments according to the invention, possibly not utilizing a transfer process. It goes without saying that other materials can also be used as the carrier substrate in some embodiments according to the invention.

Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung weiter anerkennen, kann in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die Dicke der HEMT-Kanalschicht so konfiguriert sein, dass sie den Belastungsausgleich für die Ausbildung der gemeinsam genutzten piezoelektrischen Schicht bereitstellt. Insbesondere wird typischerweise die Dicke einer HEMT-Kanalschicht reduziert. Wie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung anerkannt, kann jedoch in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die Dicke der HEMT-Kanalschicht erhöht werden, um einen verbesserten Belastungsausgleich für die darunterliegende gemeinsam genutzte piezoelektrische Schicht bereitzustellen. Dementsprechend können die Dicke und die Zusammensetzung der HEMT-Kanalschicht (sowie die jeweiligen Dicken und Zusammensetzungen der HEMT-Sperrdosen-Deckschichten) für den Belastungsausgleich konfiguriert werden.As the inventors of the present invention further appreciate, in some embodiments according to the invention, the thickness of the HEMT channel layer can be configured to provide stress balancing for the formation of the shared piezoelectric layer. In particular, the thickness of a HEMT channel layer is typically reduced. However, as recognized by the inventors of the present invention, in some embodiments according to the invention, the thickness of the HEMT channel layer can be increased to provide improved stress balancing for the underlying shared piezoelectric layer. Accordingly, the thickness and composition of the HEMT channel layer (as well as the respective thicknesses and compositions of the HEMT barrier can deck layers) can be configured for load balancing.

Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das Wachstumssubstrat vor dem Aufwachsen der gemeinsam genutzten piezoelektrischen Schicht mit heißem Stickstoffgas konditioniert werden. Beispielsweise kann NH3 auf die Oberfläche des Wachstumssubstrats (wie etwa SiC oder Al2O3) aufgebracht werden, um ein SiN an der Oberfläche des Wachstumssubstrats zu bilden. Aufgrund des Spannungsausgleichs kann das SiN das Wachstum einer dickeren gemeinsam genutzten piezoelektrischen Schicht ermöglichen, die nach dem Epi-Prozess auch widerstandsfähiger gegen Rissbildung sein kann. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann das Wachstumssubstrat Silizium <111> oder SiC sein. Auch andere Materialien können für das Wachstumssubstrat verwendet werden.Furthermore, in some embodiments according to the invention, the growth substrate may be conditioned with hot nitrogen gas prior to growing the shared piezoelectric layer. For example, NH 3 can be deposited on the surface of the growth substrate (such as SiC or Al 2 O 3 ) to form a SiN on the surface of the growth substrate. Because of the stress equalization, the SiN can allow for the growth of a thicker shared piezoelectric layer, which can also be more resistant to cracking after the epi process. In some embodiments according to the invention, the growth substrate may be silicon <111> or SiC. Other materials can also be used for the growth substrate.

1A ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer monolithischen piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung 105 für akustische Volumenwellen (BAW), die in eine HEMT-Vorrichtung 100 integriert ist, die eine gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 enthält, die die piezoelektrische Schicht in der piezoelektrischen Resonatorvorrichtung 105 und die Pufferschicht in der HEMT-Vorrichtung 100 in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Gemäß 1A erstreckt sich die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 über das monolithische Trägersubstrat 115, um die piezoelektrische Schicht der Resonatorvorrichtung 105 und die Pufferschicht der HEMT-Vorrichtung 100 bereitzustellen. Die HEMT-Vorrichtung 100 beinhaltet einen HEMT-Stapel aus Materialien A, die die aktiven Schichten der HEMT-Vorrichtung 100 bilden, einschließlich einer III-N-Kanalschicht 120, einer Sperrschicht 125 und einer optionalen Deckschicht 130 (12). 1A Fig. 12 is a schematic cross-sectional representation of a bulk acoustic wave (BAW) RF monolithic piezoelectric resonator device 105 integrated into a HEMT device 100 that includes a shared Sc x Al 1-x -N layer 110 that encapsulates the piezoelectric layer in of the piezoelectric resonator device 105 and the buffer layer in the HEMT device 100 in some embodiments according to the present invention. According to 1A For example, the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 extends over the monolithic supporting substrate 115 to provide the piezoelectric layer of the resonator device 105 and the buffer layer of the HEMT device 100. The HEMT device 100 includes a HEMT stack of materials A that form the active layers of the HEMT device 100, including a III-N channel layer 120, a barrier layer 125, and an optional cap layer 130 ( 12 ).

Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen der HEMT-Stapel aus Materialien A und die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 epitaktisch auf dem Trägersubstrat 115 aufgewachsen werden können, ohne dass während der Ausbildung des HEMT-Stapels aus Materialien A und der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 eine Vakuumunterbrechung eingeführt wird. Mit anderen Worten, sobald die für den Epi-Prozess verwendete Reaktionskammer auf Temperatur gebracht wurde, wird der Prozess fortgesetzt, bis die Ausbildung des HEMT-Materialstapels abgeschlossen ist, bevor sich die Temperatur abkühlt.It will be appreciated that in some embodiments, the HEMT stack of materials A and the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 may be epitaxially grown on the support substrate 115 without removing any traces during the formation of the HEMT stack of materials A and the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 is introduced a vacuum break. In other words, once the reaction chamber used for the epi process has been brought up to temperature, the process continues until the formation of the HEMT material stack is complete before the temperature cools.

Wie in 1A weiter gezeigt, ist die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 sandwichartig zwischen einer unteren Elektrode 135 und einer oberen Elektrode 140 angeordnet. Die untere Elektrode 135 ist von dem Trägersubstrat 115 durch einen Resonatorhohlraum 145 getrennt, der es ermöglicht, dass der Abschnitt der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110, der sich zwischen der oberen und der unteren Elektrode 135 und 140 befindet, in Reaktion auf elektromagnetische Energie, die auf diesen Abschnitt der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 auftrifft, mitschwingt, um eine elektrische Antwort an der oberen und unteren Elektrode 135 und 140 zu erzeugen. Der Resonatorhohlraum 145 ermöglicht auch, dass der Abschnitt der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110, der sich zwischen der oberen und der unteren Elektrode 135 und 140 befindet, als Reaktion auf ein elektrisches Signal, das über die obere und die untere Elektrode 135 und 140 angelegt wird, mitschwingt. Ferner kann die Resonanz der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 durch die Menge an Sc beeinflusst werden, die in der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 beinhaltet ist.As in 1A further shown, the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 is sandwiched between a bottom electrode 135 and a top electrode 140 . The bottom electrode 135 is separated from the support substrate 115 by a resonator cavity 145 that allows the portion of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 located between the top and bottom electrodes 135 and 140 to be exposed , in response to electromagnetic energy impinging on this portion of Sc x Al 1-x -N shared layer 110, resonates to produce an electrical response at top and bottom electrodes 135 and 140. The resonator cavity 145 also allows the portion of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 located between the top and bottom electrodes 135 and 140 to resonate in response to an electrical signal transmitted across the top and bottom electrodes the lower electrode 135 and 140 is applied resonates. Further, the resonance of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 may be affected by the amount of Sc included in the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 .

Es versteht sich ferner, dass die Menge an Sc, die in der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 beinhaltet ist, auch die Gitterstruktur der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 bestimmt, so dass andere Materialien, wie z. B. die III-N-Kanalschicht, leichter an die darunterliegende gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 gitterangepasst werden kann. Beispielsweise ist in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung eine Sc0,18Al0,72-N-Schicht eng an die Gitterstruktur von GaN angepasst. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine GaN-Kanalschicht 120 auf dem Bereich der gemeinsam genutzten Sc0,18Al0,72-N-Schicht aufgewachsen werden, die in der HEMT-Vorrichtung 100 beinhaltet ist. Es versteht sich, dass andere Zusammensetzungen der ScxAl1-x-N-Schicht 110 für verschiedene III-N-Kanalschichten 120 verwendet werden können, wie etwa InGaN, InGaAsN.It is further understood that the amount of Sc included in the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 also determines the lattice structure of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110, so that other materials such as the III-N channel layer, can be more easily lattice-matched to the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 underneath. For example, in some embodiments according to the present invention, a Sc 0.18 Al 0.72 -N layer is closely matched to the lattice structure of GaN. Accordingly, in some embodiments according to the invention, a GaN channel layer 120 may be grown on the region of the Sc 0.18 Al 0.72 -N shared layer included in the HEMT device 100 . It is understood that other Sc x Al 1-x -N layer 110 compositions may be used for different III-N channel layers 120, such as InGaN, InGaAsN.

Wie weiter in 1A gezeigt, beinhaltet die HEMT-Vorrichtung 100 auch einen Hohlraum 150 parasitärer Kapazität zwischen dem HEMT-Materialstapel A und dem Trägersubstrat 115. Es versteht sich, dass der Resonatorhohlraum 145 und der Hohlraum 150 parasitärer Kapazität in demselben Schritt gebildet werden können oder separat gebildet werden können. Ferner können der Resonatorhohlraum 145 und der Hohlraum 150 parasitärer Kapazität unterschiedliche Volumina haben und können von dem Trägersubstrat 115 um unterschiedliche Beträge beabstandet sein. Der Resonatorhohlraum 145 und der Hohlraum 150 parasitärer Kapazität können in einigen Ausführungsformen auch mit Gas wie etwa Luft gefüllt sein oder können ein Vakuum sein.How further in 1A As shown, the HEMT device 100 also includes a parasitic capacitance cavity 150 between the HEMT material stack A and the supporting substrate 115. It is understood that the resonator cavity 145 and the parasitic capacitance cavity 150 may be formed in the same step or may be formed separately . Further, the resonator cavity 145 and the parasitic capacitance cavity 150 may have different volumes and may be spaced from the support substrate 115 by different amounts. The resonator cavity 145 and the parasitic capacitance cavity 150 may also be filled with gas, such as air, or may be a vacuum, in some embodiments.

Wie in 1A gezeigt, enthält die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 eine Öffnung, die die untere Elektrode 135 freilegt, so dass ein leitendes Material darin gebildet werden kann. Das leitende Material steht aus der Öffnung vor, um mit einem unteren Elektrodenkontakt 2920 zu koppeln. Die obere Elektrode 140 beinhaltet eine Ausnehmung 2912 in einer oberen Oberfläche davon. Ein Kontakt 2610 befindet sich auf der oberen Oberfläche der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 und ist mit der oberen Elektrode 140 gekoppelt. Obwohl dies in 1A nicht gezeigt ist, kann die Resonatorvorrichtung 105 auch einen Hohlraum beinhalten, der sich über der oberen Elektrode 140 befindet. Es versteht sich auch, dass die hierin beschriebenen Hohlräume auch jede Form haben können, die die beschriebene Funktionalität bereitstellt.As in 1A As shown, the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 includes an opening exposing the bottom electrode 135 such that a lei tend material can be formed therein. The conductive material protrudes from the opening to couple to a bottom electrode contact 2920 . The top electrode 140 includes a recess 2912 in a top surface thereof. A contact 2610 is on the top surface of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 and is coupled to the top electrode 140 . Although this in 1A not shown, resonator device 105 may also include a cavity located over top electrode 140 . It is also understood that the cavities described herein may also have any shape that provides the functionality described.

Wie weiter in 1A gezeigt, beinhaltet die HEMT-Vorrichtung 100 einen Source-Bereich 175, einen Drain-Bereich 180 und ein Gate 185, auf einer Ebene im HEMT-Stapel A, die dem Trägersubstrat 115 am nächsten ist. Dementsprechend befinden sich der Source-Bereich 175, der Drain-Bereich 180 und das Gate 185 der HEMT-Vorrichtung 100 auf der gleichen Seite der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 wie die untere Elektrode 140 der Resonatorvorrichtung 105. Ferner erstrecken sich jeweilige Metallisierungen 190 und 195 von dem Source-Bereich 175 und dem Drain-Bereich 180 weg von dem HEMT-Stapel A zu jeweiligen Kontakten 1905, die sich jeweils durch die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 erstrecken. Es versteht sich, dass die jeweilige Metallisierung 190 und 195 in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung in demselben Schritt zusammen mit der unteren Elektrode 140 gebildet werden kann. Darüber hinaus können die jeweiligen Kontakte 1905 in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung in demselben Schritt gebildet werden, der verwendet wird, um die obere Elektrode 140 zu bilden.How further in 1A As shown, the HEMT device 100 includes a source region 175, a drain region 180, and a gate 185, at a level in the HEMT stack A that is closest to the supporting substrate 115. FIG. Accordingly, the source region 175, the drain region 180 and the gate 185 of the HEMT device 100 are on the same side of the shared Sc x Al 1-x -N layer 110 as the bottom electrode 140 of the resonator device 105. Further, respective metallizations 190 and 195 extend from the source region 175 and drain region 180 away from the HEMT stack A to respective contacts 1905, each extending through the shared Sc x Al 1-x -N layer 110 extend. It is understood that the respective metallization 190 and 195 may be formed in the same step along with the bottom electrode 140 in some embodiments according to the invention. Furthermore, in some embodiments according to the invention, the respective contacts 1905 may be formed in the same step used to form the top electrode 140 .

Die HEMT-Vorrichtung 100 und die Resonatorvorrichtung 105 werden beide von einer dielektrischen Schicht 1420 (hierin manchmal als Trägerschicht bezeichnet) getragen, die die untere Wand sowohl des Resonatorhohlraums 145 als auch des Hohlraums 150 parasitärer Kapazität neben der Oberfläche des Trägersubstrats 115 bildet.The HEMT device 100 and the resonator device 105 are both supported by a dielectric layer 1420 (sometimes referred to herein as a support layer) that forms the bottom wall of both the resonator cavity 145 and the parasitic capacitance cavity 150 adjacent the surface of the support substrate 115 .

1B ist ein Diagramm einer Schaltung 220, das den monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonator 105 und die HEMT-Vorrichtung 100 von 1A in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Insbesondere zeigt 1B, dass Kontakte des piezoelektrischen BAW-Resonators 105 und der HEMT-Vorrichtung 100 in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung miteinander gekoppelt werden können, um eine Schaltung wie die in den 49 bis 54 gezeigten zu bilden. 1B FIG. 12 is a circuit diagram 220 that includes the monolithic RF BAW piezoelectric resonator 105 and the HEMT device 100 of FIG 1A in some embodiments according to the present invention. In particular shows 1B that contacts of the piezoelectric BAW resonator 105 and the HEMT device 100 can be coupled together in some embodiments according to the invention to form a circuit like that in FIGS 49 until 54 to form shown.

2 ist eine detaillierte Querschnittsansicht des HEMT-Stapels A aus Halbleitermaterialien von 1A, einschließlich der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß 2 erstreckt sich die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 über das Trägersubstrat 115 und ist in dem piezoelektrischen HF-BAW-Resonator 105 (als piezoelektrischer Resonator) und in der HEMT-Vorrichtung 100 (als Pufferschicht) in einigen Ausführungsformen beinhaltet. Wie in 2 weiter gezeigt, kann eine Keimbildungsschicht 110a auf dem Wachstumssubstrat 2610 gebildet werden, um das epitaxiale Wachstum der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 zu fördern. Beispielsweise kann eine AlN- oder GaN-Keimbildungsschicht auf einem Si-<100>-Substratresonator gebildet werden, um das epitaxiale Wachstum der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 zu fördern, abhängig von dem Dotierungsgrad von Sc. In einigen Ausführungsformen kann die Dicke der Keimbildungsschicht etwa 0,05 Mikrometer betragen, beispielsweise unter Verwendung von ALD. Es versteht sich, dass die Keimbildungsschicht (ganz oder teilweise) mit dem Wachstumssubstrat 2610 entfernt werden kann, wenn der teilweise gebildete piezoelektrische HF-BAW-Resonator 105 und die HEMT-Vorrichtung 100 auf das Trägersubstrat 115 übertragen werden. In einigen Ausführungsformen kann das Wachstumssubstrat 2610 Si, SiC, Al2O3 oder Glas sein. Auch andere Trägersubstrate können verwendet werden. 2 FIG. 12 is a detailed cross-sectional view of the HEMT stack A of semiconductor materials of FIG 1A , including the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 in some embodiments according to the present invention. According to 2 For example, the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 extends over the supporting substrate 115 and is in the RF BAW piezoelectric resonator 105 (as a piezoelectric resonator) and in the HEMT device 100 (as a buffer layer) in some embodiments contains. As in 2 Further shown, a nucleation layer 110a may be formed on the growth substrate 2610 to promote the epitaxial growth of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 . For example, an AlN or GaN nucleation layer can be formed on a Si <100> substrate resonator to promote the epitaxial growth of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110, depending on the doping level of Sc. In some embodiments, the thickness of the nucleation layer may be about 0.05 microns, for example using ALD. It should be understood that the nucleation layer may be removed (in whole or in part) with the growth substrate 2610 when the partially formed RF BAW piezoelectric resonator 105 and HEMT device 100 are transferred to the supporting substrate 115 . In some embodiments, the growth substrate 2610 can be Si, SiC, Al2O3, or glass. Other carrier substrates can also be used.

Die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 kann bis zu einer Dicke von etwa 0,5 Mikrometern unter Verwendung eines Prozesses gebildet werden, der eine piezoelektrische Einkristallschicht bereitstellt. In einigen Ausführungsformen kann die piezoelektrische Einkristallschicht über ein relativ geordnetes Kristallwachstum wie etwa MOCVD, MBE, HVPE oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 Sc0,180Al0,82N (manchmal hierin als 18%iges Sc bezeichnet) sein, das so gebildet ist, dass es eine kristalline Struktur aufweist, die durch einen XRD-o-Rocking-Curve-FWHM-Wert in einem Bereich zwischen etwa weniger als 1,0 Grad und etwa 0,001 Grad gekennzeichnet ist, gemessen um einen Abtastwinkel Zwei-Theta (2Θ), gemessen um die ScxAl1-xN-c-Achsen-Filmreflexion. In einigen Ausführungsformen kann die Sc-Menge abhängig von den für die III-N-Kanalschicht verwendeten Materialien und den Mengen dieser Materialien in der III-N-Kanalschicht bis zu etwa 40 % betragen.The Sc x Al 1-x -N shared layer 110 can be formed to a thickness of about 0.5 microns using a process that provides a single crystal piezoelectric layer. In some embodiments, the single crystal piezoelectric layer may be formed via relatively ordered crystal growth such as MOCVD, MBE, HVPE, or the like. In some embodiments according to the invention, the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 may be Sc 0.180 Al 0.82 N (sometimes referred to herein as 18% Sc) formed to have a crystalline structure characterized by an XRD-o-rocking curve FWHM value in a range between about less than 1.0 degrees and about 0.001 degrees measured at a two-theta (2Θ) scan angle measured about the Sc x Al 1-x Nc axis film reflection. In some embodiments, the amount of Sc can be up to about 40% depending on the materials used for the III-N channel layer and the amounts of those materials in the III-N channel layer.

Die III-N-Kanalschicht 120 kann eine GaN-Kanalschicht sein, die auf der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 gewachsen ist. In einigen Ausführungsformen wird die GaN-Kanalschicht bis zu einer Dicke in einem Bereich zwischen etwa 0,5 Mikrometern bis etwa 1,0 Mikrometer aufgewachsen. Wie von den vorliegenden Erfindern anerkannt, kann die III-N-Kanalschicht 120 so aufgewachsen werden, dass sie relativ zu der darunter liegenden gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 spannungsausgeglichen ist.The III-N channel layer 120 may be a GaN channel layer grown on the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 . In some embodiments, the GaN channel layer is grown to a thickness in a range between about 0.5 microns to about 1.0 microns. As recognized by the present inventors, the III-N channel layer 120 can be grown to be stress balanced relative to the underlying Sc x Al 1-x -N shared layer 110 .

Die Sperrschicht 125 kann ausgewählt werden, um eine Sperrschicht mit relativ ausgeglichener Spannung mit einem relativ großen Bandversatz und Polarisation relativ zu der Kanalschicht 120 bereitzustellen, um eine Begrenzung des 2DEG-Kanalbereichs und Hochspannungs-/Hochleistungsanwendungen zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen kann die Sperrschicht 125 eine ScxAl1-x-N-Gitteranpassung an die darunterliegende gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht (Pufferschicht) 110 sein. In einigen Ausführungsformen kann die Sperrschicht 125 AlGaN sein. Es versteht sich, dass die Sperrschicht 125 neben der Grenzfläche mit der Kanalschicht 120 eine Untersperrschicht 123 beinhalten kann, die eine engere Gitteranpassung an die Kanalschicht 120 ist, um einen Übergang mit geringerer Belastung von der Kanalschicht 120 zu der Sperrschicht 125 zu fördern. In einigen Ausführungsformen kann die Untersperrschicht 123 AlN sein, das bis zu einer Dicke in einem Bereich zwischen etwa 1 Mikrometer und etwa 0,005 Mikrometern ausgebildet ist, das mit fortschreitender Ausbildung zu AlGaN oder ScxAl1-x-N übergehen kann. In einigen Ausführungsformen können die Untersperrschicht 123 und die Sperrschicht 125 durch Ändern der Zusammensetzung des Materials während des Prozesses gebildet werden. Wenn die Sperrschicht 125 zum Beispiel ScAlN oder AlGaN sein soll, kann die Untersperrschicht 123 anfänglich als AlN gebildet werden und übergehen, um eine Menge an Sc oder Ga einzuschließen, bis die Zielzusammensetzung von ScAlN oder AlGaN als Sperrschicht 125 erreicht ist.Junction layer 125 may be selected to provide a relatively voltage balanced junction with a relatively large band offset and polarization relative to channel layer 120 to support 2DEG channel region confinement and high voltage/high power applications. In some embodiments, barrier layer 125 may be Sc x Al 1-x -N lattice matching to underlying shared Sc x Al 1-x -N layer (buffer layer) 110 . In some embodiments, the barrier layer 125 may be AlGaN. It is understood that the barrier layer 125 may include a sub-barrier layer 123 adjacent the interface with the channel layer 120, which is a closer lattice match to the channel layer 120 to promote a less stressed transition from the channel layer 120 to the barrier layer 125. In some embodiments, the sub-barrier layer 123 may be AlN formed to a thickness in a range between about 1 micron and about 0.005 microns, which may transition to AlGaN or Sc x Al 1-x -N as the formation progresses. In some embodiments, the sub-barrier layer 123 and the barrier layer 125 may be formed by changing the composition of the material during the process. For example, if the barrier layer 125 is to be ScAlN or AlGaN, the sub-barrier layer 123 may be initially formed as AlN and progress to include an amount of Sc or Ga until the target composition of ScAlN or AlGaN as the barrier layer 125 is achieved.

Wie in 2 weiter gezeigt, kann der HEMT-Stapel A eine Deckschicht 130 beinhalten, die auf der Sperrschicht 125 aufgewachsen ist. In einigen Ausführungsformen kann die Deckschicht 130 GaN sein, das mit einer Dicke in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,001 Mikrometern gebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Deckschicht 130 eliminiert sein. In noch anderen Ausführungsformen kann ein amorphes A1N auf der Sperrschicht 125 gebildet werden.As in 2 further shown, the HEMT stack A may include a cap layer 130 grown on the barrier layer 125 . In some embodiments, the cap layer 130 may be GaN formed to a thickness in a range between about 0.01 and 0.001 microns. In some embodiments, the cover layer 130 may be eliminated. In still other embodiments, an amorphous AlN may be formed on barrier layer 125 .

Die 13A bis 24 sind Querschnittsansichten, die einen Übertragungsprozess zum Ausbilden des monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung einschließlich der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht von 1A unter Verwendung einer Übertragungsstruktur (Trägersubstrat) und einer Opferschicht darstellen, um in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung einen Resonatorhohlraum und einen HEMT-Hohlraum parasitärer Kapazität zu bilden. In diesen nachstehend beschriebenen Figurenreihen zeigen die „A“-Figuren vereinfachte Diagramme, die Querschnittsansichten von oben des piezoelektrischen BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Figuren „B“ zeigen vereinfachte Diagramme, die Längsschnittansichten derselben Vorrichtungen in den Figuren „A“ darstellen. In ähnlicher Weise zeigen die „C“-Figuren vereinfachte Diagramme, die Querschnittsansichten in Breitenrichtung derselben Vorrichtungen in den „A“-Figuren darstellen. In ähnlicher Weise zeigen die „D“-Figuren vereinfachte Diagramme, Querschnittsansichten von oben der HEMT-Vorrichtung 100, wobei Querschnittsansichten in Breitenrichtung derselben Vorrichtungen in den „A“-Figuren veranschaulicht sind. In einigen Fällen können bestimmte Merkmale weggelassen werden, um andere Merkmale und die Beziehungen zwischen diesen Merkmalen hervorzuheben. Der Durchschnittsfachmann wird Variationen, Modifikationen und Alternativen zu den in dieser Figurenreihe gezeigten Beispielen erkennen.the 13A until 24 12 are cross-sectional views showing a transfer process for forming the RF BAW monolithic piezoelectric resonator and the HEMT device including the Sc x Al 1-x -N shared layer of FIG 1A using a transmission structure (supporting substrate) and a sacrificial layer to form a resonator cavity and a HEMT parasitic capacitance cavity in some embodiments according to the present invention. In these series of figures described below, the "A" figures show simplified diagrams representing top cross-sectional views of the piezoelectric BAW resonator and the HEMT device according to various embodiments of the present invention. Figures "B" show simplified diagrams depicting longitudinal sectional views of the same devices in Figures "A". Similarly, the "C" figures show simplified diagrams representing widthwise cross-sectional views of the same devices in the "A" figures. Similarly, the "D" figures show simplified diagrams, top cross-sectional views of the HEMT device 100, with widthwise cross-sectional views of the same devices illustrated in the "A" figures. In some cases, certain features may be omitted to emphasize other features and the relationships between those features. Those of ordinary skill in the art will recognize variations, modifications, and alternatives to the examples shown in this series of figures.

Gemäß den 3A bis 3C und 4 bis 7 wird die piezoelektrische Schicht 110 auf dem Wachstumssubstrat 1610 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann das Wachstumssubstrat 1610 Silizium (S), Siliziumkarbid (SiC), Al2O3 oder andere ähnliche Materialien beinhalten. Die piezoelektrische Schicht 110 kann eine epitaxiale Schicht aus ScxAl1-xN oder anderen ähnlichen Materialien sein. Außerdem kann diese piezoelektrische Schicht 110 einem Dickenbeschnitt unterzogen werden. Es versteht sich, dass die 4 bis 7 einen Epi-Wachstumsprozess veranschaulichen, der verwendet wird, um den HEMT-Stapel A zu bilden, der die piezoelektrische Schicht 110, die III-N-Kanalschicht 120, die Sperrschicht 125 und die optionale Deckschicht 130 enthält.According to the 3A until 3C and 4 until 7 the piezoelectric layer 110 is formed on the growth substrate 1610. FIG. In some embodiments, growth substrate 1610 may include silicon (S), silicon carbide (SiC), Al 2 O 3 , or other similar materials. The piezoelectric layer 110 may be an epitaxial layer of Sc x Al 1-x N or other similar materials. In addition, this piezoelectric layer 110 can be subjected to a thickness trimming. It goes without saying that the 4 until 7 1 illustrate an epi-growth process used to form HEMT stack A including piezoelectric layer 110, III-N channel layer 120, barrier layer 125, and optional cap layer 130. FIG.

Der Epi-Wachstumsprozess kann so durchgeführt werden, dass Schichten des HEMT-Stapels A in einer Reaktionskammer gebildet werden, ohne dass der HEMT-Stapel A unter die Temperatur abgekühlt wird, bei der das Epi-Wachstum durchgeführt wird. Insbesondere kann, wie in den 4 bis 7 gezeigt, die piezoelektrische Schicht 110 auf einer Keimbildungsschicht 110A, beispielsweise aus AlN oder GaN, auf dem Wachstumssubstrat gebildet werden. Die Sperrschicht 125 kann auf der III-N-Kanalschicht unter Verwendung einer Untersperrschicht 123 gebildet werden, und die optionale Deckschicht 130 kann auf der Sperrschicht 125 gebildet werden. Nachdem der HEMT-Stapel A gewachsen ist, kann eine weitere Verarbeitung des HEMT-Stapels außerhalb des Prozesses oder alternativ als Teil des Epi-Wachstumsprozesses durchgeführt werden.The epi-growth process can be performed such that layers of the HEMT stack A are formed in a reaction chamber without cooling the HEMT stack A below the temperature at which the epi-growth is performed. In particular, as in the 4 until 7 As shown, the piezoelectric layer 110 may be formed on a nucleation layer 110A, such as AlN or GaN, on the growth substrate. The barrier layer 125 can be formed on the III-N channel layer using an under barrier layer 123 and the optional cap layer 130 can be formed on the barrier layer 125 . After HEMT stack A has grown, further processing of the HEMT stack can be done out-of-process, or alternatively as part of the epi-growth process.

In einigen Ausführungsformen kann der Epi-Wachstumsprozess in einem MOCVD-System ausgeführt werden, wobei die piezoelektrische Schicht 110 ScxAl1-xN ist, wie beispielsweise in der US-Patentanmeldung mit der fortl. Nummer 16/784,843 mit dem Titel Apparatus For Forming Single Crystal Piezoelectric Layers Using Low-Vapor Pressure Metalorganic Precursors In CVD Systems And Methods Of Forming Single Crystal Piezoelectric Layers Using The Same beschrieben, eingereicht beim USPTO am 07.02.2020, die gemeinsam auf den vorliegenden Zessionar übertragen wurde, deren Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung können metallorganische (MO) Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck verwenden, um den Sc-Dotierstoff in den Zielkonzentrationen (z. B. 18 %, 30 % oder mehr) einzubauen, indem der MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck auf eine relativ hohe Temperatur erhitzt wird (z. B. mehr als 150 Grad Celsius). Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ein CVD-System einen MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck, wie etwa Tris(cyclopentadienyl)Sc (d. h. (Cp)3Sc)) und (MeCp)3Sc, auf mindestens 150 Grad Celsius erhitzen. In Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung können auch andere MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck verwendet werden, um das Epi-Wachstum des HEMT-Stapels A, wie in den 4 bis 7 gezeigt, ohne eine Vakuumunterbrechung durchzuführen.In some embodiments, the epi-growth process may be performed in a MOCVD system where the piezoelectric layer 110 is Sc x Al 1-x N, such as described in US patent application Ser 16/784,843 entitled Apparatus For Forming Single Crystal Piezoelectric Layers Using Low-Vapor Pressure Metalorganic Precursors In CVD Systems And Methods Of Forming Single Crystal Piezoelectric Layers Using The Same filed with the USPTO on February 7, 2020, commonly assigned to the present assignee, the entirety of which is hereby incorporated by reference. Some embodiments according to the invention may use low vapor pressure metal organic (MO) precursors to incorporate the Sc dopant at the target concentrations (e.g. 18%, 30% or more) by increasing the low vapor pressure MO precursor to a relative high temperature is heated (e.g. more than 150 degrees Celsius). For example, in some embodiments according to the invention, a CVD system can heat a low vapor pressure MO precursor such as tris(cyclopentadienyl)Sc (ie (Cp)3Sc)) and (MeCp)3Sc to at least 150 degrees Celsius. In embodiments according to the present invention, other low vapor pressure MO precursors can also be used to induce the epi-growth of HEMT stack A, as in FIGS 4 until 7 shown without performing a vacuum break.

In einigen Ausführungsformen kann das Quellengefäß, das die Quelle der metallorganischen (MO) Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck enthält, auf mindestens 150 Grad Celsius erhitzt werden, ebenso wie die Leitungen, die den Dampf der MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck an die CVD-Reaktorkammer liefern. In einigen Ausführungsformen ist der CVD-Reaktor ein Reaktor mit horizontaler Strömung, der eine laminare Strömung des Dampfes der MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck über den Wafern in dem Reaktor erzeugen kann. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der horizontale Strömungsreaktor eine Vorrichtung vom Planetentyp umfassen, die sich während des Abscheidungsprozesses dreht und die die Waferstationen dreht, die jeden der Wafer halten.In some embodiments, the source vessel containing the source of low vapor pressure organometallic (MO) precursors can be heated to at least 150 degrees Celsius, as can the lines that deliver the vapor of the low vapor pressure MO precursors to the CVD reactor chamber . In some embodiments, the CVD reactor is a horizontal flow reactor capable of producing laminar flow of the vapor of the low vapor pressure MO precursors over the wafers in the reactor. In some embodiments according to the invention, the horizontal flow reactor may include a planetary-type device that rotates during the deposition process and that rotates the wafer stations that hold each of the wafers.

In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck irgendein metallorganisches Material mit einem Dampfdruck von 4,0 Pa oder weniger bei Raumtemperatur sein. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck ein beliebiges metallorganisches Material mit einem Dampfdruck zwischen etwa 4,0 Pa und etwa 0,004 Pa bei Raumtemperatur sein. In noch weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist die beheizte Leitung, die den Dampf des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck zu der CVD-Reaktorkammer leitet, thermisch von den anderen MO-Vorläufern und Hydriden isoliert. Beispielsweise wird in einigen Ausführungsformen die beheizte Leitung, die den Dampf des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck zu der CVD-Reaktorkammer leitet, der zentralen Injektorsäule über einen anderen Weg als den zugeführt, der verwendet wird, um die anderen Vorläufer bereitzustellen, wie etwa durch eine flexible beheizte Leitung, die mit einem sich bewegenden Abschnitt des CVD-Reaktors verbunden ist. Insbesondere können die anderen Vorläufer der zentralen Injektorsäule durch einen unteren Abschnitt des CVD-Reaktors zugeführt werden, der stationär bleibt, wenn der CVD-Reaktor geöffnet wird, beispielsweise durch Anheben des oberen Abschnitts des CVD-Reaktors, um die CVD-Reaktorkammer zu öffnen. Dementsprechend trennen sich, wenn sich die CVD-Reaktorkammer in der offenen Position befindet, die oberen und unteren Teile des CVD-Reaktors voneinander, um beispielsweise die hierin beschriebenen Planetenanordnungen freizulegen.In some embodiments according to the invention, the low vapor pressure MO precursor may be any organometallic material with a vapor pressure of 4.0 Pa or less at room temperature. In some embodiments according to the invention, the low vapor pressure MO precursor can be any organometallic material with a vapor pressure between about 4.0 Pa and about 0.004 Pa at room temperature. In still other embodiments according to the invention, the heated line that conducts the low vapor pressure MO precursor vapor to the CVD reactor chamber is thermally isolated from the other MO precursors and hydrides. For example, in some embodiments, the heated line that conducts the low vapor pressure MO precursor vapor to the CVD reactor chamber is delivered to the central injector column via a different route than that used to provide the other precursors, such as through a flexible heated line connected to a moving section of the CVD reactor. In particular, the other precursors to the central injector column may be delivered through a lower portion of the CVD reactor that remains stationary when the CVD reactor is opened, such as by raising the upper portion of the CVD reactor to open the CVD reactor chamber. Accordingly, when the CVD reactor chamber is in the open position, the top and bottom portions of the CVD reactor separate from one another to expose, for example, the planetary assemblies described herein.

Wie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung anerkannt, kann das Zuführen des Dampfes des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck zu der zentralen Injektorsäule auf einem anderen Weg als die anderen Vorläufer ermöglichen, dass der Dampf des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck auf die relativ hohe Temperatur erhitzt wird, ohne die anderen Vorläufer nachteilig zu beeinflussen, (z. B. Erhitzen) über Raumtemperatur. Während die anderen Vorläufer über andere Vorläuferleitungen zugeführt werden können, die durch den unteren Abschnitt geführt werden und so konfiguriert sind, dass sie sich verbinden/trennen, wenn der CVD-Reaktor geschlossen/geöffnet ist, kann die erhitzte Leitung mit Vorläufern mit niedrigem Dampfdruck zu der zentralen Injektorsäule ein einheitliches flexibles Teil bleiben, das es dem oberen Abschnitt ermöglicht, sich beim Öffnen/Schließen zu bewegen, und dennoch thermisch von den anderen Vorläufern/Vorläuferleitungen isoliert ist.As recognized by the inventors of the present invention, supplying the low vapor pressure MO precursor vapor to the central injector column in a different way than the other precursors can allow the low vapor pressure MO precursor vapor to reach the relatively high temperature is heated without adversely affecting the other precursors (e.g. heating) above room temperature. While the other precursors can be supplied via other precursor lines routed through the lower section and configured to connect/disconnect when the CVD reactor is closed/opened, the heated low vapor pressure precursor line can be closed of the central injector column remain a unitary flexible part, allowing the top section to move when opening/closing and yet being thermally isolated from the other precursors/curtains.

In einigen Ausführungsformen wird der molare Fluss des Dampfes des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck durch einen Hochtemperatur-Massendurchflussregler (MFC) bereitgestellt, der stromabwärts des beheizten Quellenbehälters für MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist ein MFC stromaufwärts des beheizten Quellenbehälters für MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck angeordnet, und ein Hochtemperaturdruckregler ist stromabwärts des beheizten Quellenbehälters für MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck in Reihe mit der Leitung angeordnet, die den Dampf des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck zu der CVD-Reaktorkammer führt. Dementsprechend ist in Ausführungsformen, in denen eine Vorrichtung, wie z. B. der Hochtemperatur-MFC oder der Hochtemperatur-Druckregler, in Reihe mit der Leitung angeordnet ist, die den Dampf des MO-Vorläufers mit niedrigem Dampfdruck zur CVD-Reaktorkammer stromabwärts des erhitzten Quellenbehälters für MO-Vorläufer mit niedrigem Dampfdruck leitet, die jeweilige Vorrichtung so konfiguriert, dass sie bei relativ hohen Temperaturen arbeitet, wie z. B. mehr als 150 Grad Celsius.In some embodiments, the molar flow of the low vapor pressure MO precursor vapor is provided by a high temperature mass flow controller (MFC) located downstream of the heated low vapor pressure MO precursor source vessel. In some embodiments according to the invention, an MFC is located upstream of the heated source vessel for low vapor pressure MO precursors, and a high temperature pressure regulator is downstream of the heated source low vapor pressure MO precursor vessel is placed in series with the line that carries the low vapor pressure MO precursor vapor to the CVD reactor chamber. Accordingly, in embodiments in which a device such as the high-temperature MFC or the high-temperature pressure regulator, is placed in series with the line that conducts the low-vapor pressure MO precursor vapor to the CVD reactor chamber downstream of the heated low-vapor pressure MO precursor source vessel, the respective device configured to operate at relatively high temperatures, such as B. more than 150 degrees Celsius.

In einigen Ausführungsformen kann die Temperatur innerhalb der CVD-Reaktorkammer auf einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 800 Grad Celsius und etwa 1500 Grad Celsius gehalten werden, wenn Sc, Ga, In und Al in dem HEMT-Stapel A verwendet werden. Die Temperatur innerhalb der CVD-Reaktorkammer kann in einigen Ausführungsformen auf einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 600 Grad Celsius und etwa 1000 Grad Celsius gehalten werden, wenn Sc, Ga, Al und In in dem HEMT-Stapel A verwendet werden.In some embodiments, when Sc, Ga, In, and Al are used in the HEMT stack A, the temperature within the CVD reactor chamber can be maintained at a temperature ranging between about 800 degrees Celsius and about 1500 degrees Celsius. The temperature within the CVD reactor chamber can be maintained at a temperature ranging between about 600 degrees Celsius and about 1000 degrees Celsius when Sc, Ga, Al, and In are used in the HEMT stack A in some embodiments.

Wie in 8 gezeigt, kann der Teil des HEMT-Stapels A über der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110, der sich in dem Bereich des Substrats befindet, der der Resonatorvorrichtung 105 zugeordnet ist, entfernt werden, um die Oberfläche der piezoelektrischen ScxAl1-xN-Schicht 110 freizulegen. Auf der Oberfläche der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 kann eine Schutzschicht gebildet werden, um eine Beschädigung während der weiteren Verarbeitung des verbleibenden Abschnitts des HEMT-Stapels A auf dem Bereich des Substrats zu vermeiden, der der HEMT-Vorrichtung 100 zugeordnet ist. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der Abschnitt des HEMT-Stapels A über der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110, der in 8 entfernt gezeigt ist, beibehalten werden, während eine weitere Verarbeitung des HEMT-Stapels A wie in den 9 bis 12 gezeigt durchgeführt wird.As in 8th 1, the portion of the HEMT stack A over the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110, which is in the region of the substrate associated with the resonator device 105, can be removed to reveal the surface of the Sc piezoelectric x Al 1-x N layer 110 to expose. A protective layer may be formed on the surface of the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 to avoid damage during further processing of the remaining portion of the HEMT stack A on the area of the substrate containing the HEMT device 100 is assigned. In some embodiments according to the invention, the portion of the HEMT stack A over the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 shown in FIG 8th removed can be maintained while further processing HEMT stack A as shown in FIGS 9 until 12 shown is carried out.

Gemäß den 9 bis 12 wird der HEMT-Stapel A weiterverarbeitet, um die Source- und Drain-Bereiche für die HEMT-Vorrichtung 100 bereitzustellen. Insbesondere sind, wie in 9 gezeigt, Source- und Drain-Vertiefungen 910 und 920 in der oberen Oberfläche des HEMT-Stapels A ausgebildet. Die Vertiefungen 910 und 920 sind ausgebildet, um die III-N-Kanalschicht 120 freizulegen, erstrecken sich jedoch nicht in die piezoelektrische ScxAl1-xN-Schicht 110, die die Pufferschicht für die HEMT-Vorrichtung 100 bereitstellt. Gemäß 10 kann ein III-N-Source- und -Drain-HEMT-Material in den Source- und Drain-Vertiefungen 910 und 920 wieder aufgewachsen oder anderweitig abgeschieden werden, um die Source- und Drain-Bereiche 175 und 180 zu bilden. In einigen Ausführungsformen werden die Source- und Drain-Bereiche auf dotiertem GaN gebildet.According to the 9 until 12 HEMT stack A is further processed to provide the source and drain regions for HEMT device 100. FIG. In particular, as in 9 As shown, source and drain recesses 910 and 920 are formed in the top surface of HEMT stack A. FIG. Recesses 910 and 920 are formed to expose III-N channel layer 120 but do not extend into Sc x Al 1-x N piezoelectric layer 110 that provides the buffer layer for HEMT device 100 . According to 10 For example, a III-N source and drain HEMT material may be regrown or otherwise deposited in source and drain recesses 910 and 920 to form source and drain regions 175 and 180 . In some embodiments, the source and drain regions are formed on doped GaN.

In einigen Ausführungsformen können die oberen Oberflächen planarisiert werden. In anderen Ausführungsformen ragen die Source- und Drain-Bereiche über die Oberfläche des HEMT-Stapels A hinaus. Gemäß 11 ist eine Gate-Vertiefung 1110 in der Oberfläche des HEMT-Stapels A zwischen den Source- und Drain-Bereichen ausgebildet, die bis zu einer Tiefe leitend sind, die die Sperrschicht 125 freilegt, sich jedoch nicht in die III-N-Kanalschicht 120 erstreckt. Gemäß 12 wird ein leitfähiges Gate-Material in der Gate-Vertiefung 1110 abgeschieden, um das Gate 185 zu bilden. In einigen Ausführungsformen wird die Gate-Elektrode auf der Oberfläche des HEMT-Stapels A gebildet und ist nicht unter die Oberfläche des HEMT-Stapels A vertieft. In einigen Ausführungsformen kann der Abschnitt des HEMT-Stapels A, der sich auf dem Bereich des Wachstumssubstrat 1610 befindet, der der Resonatorvorrichtung 105 zugeordnet ist, entfernt werden, um die obere Oberfläche der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 freizulegen.In some embodiments, the top surfaces can be planarized. In other embodiments, the source and drain regions protrude above the HEMT stack A surface. According to 11 For example, a gate depression 1110 is formed in the surface of HEMT stack A between the source and drain regions, which are conductive to a depth that exposes the barrier layer 125 but does not extend into the III-N channel layer 120. FIG . According to 12 a conductive gate material is deposited in gate recess 1110 to form gate 185 . In some embodiments, the gate electrode is formed on the surface of HEMT stack A and is not recessed below the surface of HEMT stack A. In some embodiments, the portion of HEMT stack A located on the region of growth substrate 1610 associated with resonator device 105 may be removed to expose the top surface of Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 .

Gemäß 13 wird eine gemusterte Metallisierung auf dem Source-Bereich 175 und dem Drain-Bereich 180 abgeschieden, um jeweils Metallleitungen 195 zu bilden, die sich von den Seiten des HEMT-Stapels A zur Oberfläche der piezoelektrischen ScxAl1-xN-Schicht 110 erstrecken. Die strukturierte Metallisierung bildet auch die untere Elektrode 135 für die Resonatorvorrichtung 105 auf der Oberfläche der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110. Eine erste Passivierungsschicht 1810 kann auf der unteren Elektrode 135 und der piezoelektrischen Schicht 110 gebildet werden. In einem Beispiel kann die erste Passivierungsschicht 1810 Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxid (SiOx) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann die erste Passivierungsschicht 1810 eine Dicke im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm aufweisen.According to 13 patterned metallization is deposited on the source region 175 and the drain region 180 to form metal lines 195, respectively, which extend from the sides of the HEMT stack A to the surface of the Sc x Al 1-x N piezoelectric layer 110 . The patterned metallization also forms the bottom electrode 135 for the resonator device 105 on the surface of the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 . In an example, the first passivation layer 1810 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiOx), or other similar materials. In a specific example, the first passivation layer 1810 may have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

Wie in 14 gezeigt, ist eine Opferschicht 1405 auf der unteren Elektrode 135 gebildet und eine Opferschicht 1410 ist auf der Oberfläche der HEMT-Vorrichtung 100 gebildet. Die Opferschichten 1405 und 1410 können polykristallines Silizium (poly-Si), amorphes Silizium (a-Si) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel können diese Opferschichten 1405 und 1410 einer Trockenätzung mit einer Neigung unterzogen und mit einer Dicke von etwa 1 um abgeschieden werden. Weiterhin kann phosphordotiertes SiO2 (PSG) als Opferschicht mit verschiedenen Kombinationen von Trägerschichten (z. B. SiNx) verwendet werden.As in 14 As shown, a sacrificial layer 1405 is formed on the bottom electrode 135 and a sacrificial layer 1410 is formed on the surface of the HEMT device 100 . Sacrificial layers 1405 and 1410 may include polycrystalline silicon (poly-Si), amorphous silicon (a-Si), or other similar materials. In a specific example, these sacrificial layers 1405 and 1410 may be dry etched with a slope and deposited to a thickness of about 1 µm. Furthermore, phosphorus-doped SiO 2 (PSG) can be used as a sacrificial layer with different combinations of carrier layers (e.g. SiNx).

Eine Trägerschicht 1420 kann über der Resonatorvorrichtung 105 und der HEMT-Vorrichtung 100 und über den Opferschichten 1405 und 1410 gebildet werden. In einem Beispiel kann die Trägerschicht 1420 Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiN) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann die Trägerschicht 1420 mit einer Dicke von etwa 2 bis 3 µm abgeschieden werden. Im Fall einer PSG-Opferschicht können auch andere Trägerschichten (z. B. SiNx) verwendet werden. Die obere Oberfläche der Trägerschicht 1420 kann dann poliert werden. Das Polieren der Trägerschicht 1420 bildet eine polierte Trägerschicht. In einem Beispiel kann der Polierprozess einen chemisch-mechanischen Planarisierungsprozess oder dergleichen einschließen.A support layer 1420 may be formed over the resonator device 105 and the HEMT device 100 and over the sacrificial layers 1405 and 1410 . In an example, the support layer 1420 may include silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or other similar materials. In a specific example, the support layer 1420 may be deposited to a thickness of about 2-3 microns. In the case of a PSG sacrificial layer, other carrier layers (e.g. SiNx) can also be used. The top surface of the backing layer 1420 can then be polished. Polishing the backing 1420 forms a polished backing. In an example, the polishing process may include a chemical mechanical planarization process or the like.

Gemäß 15 ist die polierte Oberfläche 1421 der Trägerschicht über eine Verbindungsschicht mit dem Trägersubstrat 115 gekoppelt. In einem Beispiel kann das Trägersubstrat 115 eine Verbindungsträgerschicht 2220 (SiO2 oder ähnliches Material) beinhalten, die über dem Trägersubstrat 115 aus Si, Al2O3, Siliziumdioxid, Siliziumcarbid (SiC) oder ähnlichen Materialien liegt. In einer spezifischen Ausführungsform ist die Bondträgerschicht 2220 des Trägersubstrats 115 mit der polierten Oberfläche 1421 physisch gekoppelt. Ferner kann der physische Kopplungsprozess einen Bonding-Prozess bei Raumtemperatur, gefolgt von einem Temperprozess bei 300 Grad Celsius, beinhalten.According to 15 the polished surface 1421 of the support layer is coupled to the support substrate 115 via a bonding layer. In one example, the support substrate 115 may include an interconnect support layer 2220 (SiO 2 or similar material) overlying the support substrate 115 of Si, Al 2 O 3 , silicon dioxide, silicon carbide (SiC), or similar materials. In a specific embodiment, the bond backing layer 2220 of the backing substrate 115 is physically coupled to the polished surface 1421 . Further, the physical coupling process may include a room temperature bonding process followed by a 300 degree Celsius annealing process.

Wie in 16 gezeigt, wird das Wachstumssubstrat 1610 entfernt, um die untere Oberfläche der piezoelektrischen ScxAl1-xN-Schicht 110 freizulegen, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die HEMT-Vorrichtung 100 und die Resonatorvorrichtung 105 gebildet wurden, wie in den 3A bis 14 gezeigt. In einem Beispiel kann der Entfernungsprozess einen Schleifprozess, einen Blankätzprozess, einen Filmtransferprozess, einen Ionenimplantationstransferprozess, einen Laserrisstransferprozess oder dergleichen und Kombinationen davon beinhalten. Es versteht sich, dass die weitere Verarbeitung der HEMT-Vorrichtung 100 und der Resonatorvorrichtung 105 mit umgekehrtem Trägersubstrat 115 gezeigt ist.As in 16 1, the growth substrate 1610 is removed to expose the bottom surface of the Sc x Al 1-x N piezoelectric layer 110 opposite the surface on which the HEMT device 100 and the resonator device 105 were formed, as in FIGS 3A until 14 shown. In an example, the removal process may include a grinding process, a blank etch process, a film transfer process, an ion implantation transfer process, a laser crack transfer process, or the like, and combinations thereof. It should be understood that further processing of the HEMT device 100 and the resonator device 105 is shown with the support substrate 115 reversed.

Gemäß den 17A bis 17D kann die untere Elektrode 135 Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann die untere Elektrode 135 einem Trockenätzen mit einer geneigten Elektrode zum Öffnen der Durchkontaktierung 2410 innerhalb der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 unterzogen werden, die über der unteren Elektrode 135 liegt und ein oder mehrere Freigabelöcher 2420 innerhalb der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 und der ersten Passivierungsschicht 1810 bildet, die über der Opferschicht 1405 liegt. Die Durchkontaktierungsbildungsprozesse können verschiedene Arten von Ätzprozessen einschließen. Wie in 17 weiter gezeigt, kann das Ätzen auch verwendet werden, um Durchkontaktierungen 2415 in der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 zu bilden, um die mit den Source- und Drain-Bereichen der HEMT-Vorrichtung 100 gekoppelte Metallisierung freizulegen. Als Beispiel kann die Neigung etwa 60 Grad betragen.According to the 17A until 17D the bottom electrode 135 may include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials. In a specific example, the bottom electrode 135 may be subjected to a dry etch with a sloped electrode to open the via 2410 within the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 overlying the bottom electrode 135 and one or more release holes 2420 within the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 and the first passivation layer 1810 overlying the sacrificial layer 1405 . The via formation processes may include various types of etching processes. As in 17 Further shown, the etch may also be used to form vias 2415 in the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 to expose the metallization coupled to the source and drain regions of the HEMT device 100 . As an example, the slope may be about 60 degrees.

Gemäß den 18A bis 18D kann die obere Elektrode 140 so gebildet werden, dass sie über der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt. In einem Beispiel umfasst die Ausbildung der oberen Elektrode 140 das Abscheiden eines Metalls wie etwa Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderer ähnlicher Materialien; und dann das Ätzen der oberen Elektrode 140 zum Ausbilden eines Elektrodenhohlraums 2511 und zum Entfernen des Abschnitts 2511 von der oberen Elektrode 140 zum Ausbilden eines oberen Metalls 2520 in der Durchkontaktierung 2410 zum Kontaktieren der unteren Elektrode 135. Wie in 18A bis 18D weiter gezeigt, kann das Metall auch in den Durchkontaktierungen 2415 auf der HEMT-Vorrichtung 105 abgeschieden werden, um Elektroden 1811 bereitzustellen.According to the 18A until 18D For example, the upper electrode 140 can be formed overlying the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110. FIG. In one example, forming the top electrode 140 includes depositing a metal such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching top electrode 140 to form electrode cavity 2511 and removing portion 2511 from top electrode 140 to form top metal 2520 in via 2410 to contact bottom electrode 135. As in FIG 18A until 18D Further shown, the metal may also be deposited in vias 2415 on HEMT device 105 to provide electrodes 1811 .

Gemäß den 19A bis 19D kann ein erstes Kontaktmetall 2610 gebildet werden, das über einem Teil der oberen Elektrode 140 und einem Teil der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt, und ein zweites Kontaktmetall 2611 bildet, das über einem Teil des oberen Metalls 2520 und einem Teil der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt. In einem Beispiel können das erste und das zweite Kontaktmetall Gold (Au), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Aluminiumbronze (AlCu) oder verwandte Legierungen dieser Materialien oder anderer ähnlicher Materialien beinhalten. Wie in den 19A bis 19D weiter gezeigt, kann das Metall auch auf den Elektroden 1811 auf der HEMT-Vorrichtung 105 abgeschieden werden, um Kontakte 1905 zu bilden. In einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann auch eine AlN-Wärmesenke 1910 auf der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 zwischen den Kontakten 1905 gebildet werden.According to the 19A until 19D a first contact metal 2610 may be formed overlying a portion of the top electrode 140 and a portion of the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110, and forming a second contact metal 2611 overlying a portion of the top metal 2520 and part of the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 . In an example, the first and second contact metals may include gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or related alloys of these materials, or other similar materials. As in the 19A until 19D further shown, the metal may also be deposited on the electrodes 1811 on the HEMT device 105 to form contacts 1905. FIG. In some embodiments according to the invention, an AlN heat sink 1910 may also be formed on the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 between the contacts 1905 .

Gemäß in den 20A bis 20D kann eine zweite Passivierungsschicht 2710 gebildet werden, die über der oberen Elektrode 140, dem oberen Metall 2520 und der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt. In einem Beispiel kann die zweite Passivierungsschicht 2710 Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxid (SiOx) oder andere ähnliche Materialien einschließen. In einem spezifischen Beispiel kann die zweite Passivierungsschicht 2710 eine Dicke im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm aufweisen.According to the 20A until 20D A second passivation layer 2710 overlying the top electrode 140, the top metal 2520 and the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 may be formed. In an example, the second passivation layer 2710 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiOx), or other similar materials. In a specific example, the second passivation layer 2710 may have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

Gemäß den 21A bis 21D wird die Opferschicht 1405 entfernt, um den Resonatorhohlraum 145 zu bilden, und die Opferschicht 1410 wird entfernt, um den HEMT-Hohlraum 150 zu bilden. In einem Beispiel kann der Entfernungsprozess eine Poly-Si-Ätzung oder eine Si-Ätzung oder dergleichen beinhalten.According to the 21A until 21D sacrificial layer 1405 is removed to form resonator cavity 145 and sacrificial layer 1410 is removed to form HEMT cavity 150 . In an example, the removal process may include a poly-Si etch, or a Si etch, or the like.

Gemäß den 22A bis 22D können die obere Elektrode 140 und das obere Metall 2520 verarbeitet werden, um eine verarbeitete obere Elektrode 2910 und ein verarbeitetes oberes Metall 2920 zu bilden. Dieser Schritt kann der Ausbildung der oberen Elektrode 140 und des oberen Metalls 2520 folgen. In einem Beispiel beinhaltet das Verarbeiten dieser beiden Komponenten das Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderen ähnlichen Materialien; und dann das Ätzen (z. B. Trockenätzen oder dergleichen) dieses Materials, um die verarbeitete zweite Elektrode 2910 mit einem Elektrodenhohlraum 2912 und dem verarbeiteten oberen Metall 2920 auszubilden. Das verarbeitete obere Metall 2920 bleibt von der verarbeiteten oberen Elektrode 2910 durch das Entfernen des Abschnitts 2911 getrennt. In einem spezifischen Beispiel ist die verarbeitete obere Elektrode 2910 durch das Hinzufügen einer Energieeinschlussstruktur gekennzeichnet, die auf der verarbeiteten zweiten Elektrode 2910 konfiguriert ist, um Q zu erhöhen.According to the 22A until 22D For example, top electrode 140 and top metal 2520 may be processed to form processed top electrode 2910 and processed top metal 2920 . This step may follow formation of top electrode 140 and top metal 2520 . In one example, processing these two components involves depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (e.g., dry etching or the like) this material to form the processed second electrode 2910 having an electrode cavity 2912 and the processed top metal 2920 . The processed top metal 2920 remains separated from the processed top electrode 2910 by removing portion 2911 . In a specific example, the processed top electrode 2910 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 2910 to increase Q.

Gemäß den 23A bis 23D kann die untere Elektrode 135 verarbeitet werden, um eine verarbeitete untere Elektrode 3010 zu bilden. Dieser Schritt kann der Ausbildung der unteren Elektrode 135 folgen. In einem Beispiel beinhaltet das Verarbeiten dieser beiden Komponenten das Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderen ähnlichen Materialien; und dann das Ätzen (z. B. Trockenätzen oder dergleichen) dieses Materials, um die verarbeitete untere Elektrode 3010 mit einem Elektrodenhohlraum ähnlich der verarbeiteten oberen Elektrode auszubilden. Der Resonatorhohlraum 2811 zeigt die Veränderung der Hohlraumform aufgrund der verarbeiteten unteren Elektrode 3010. In einem spezifischen Beispiel ist die verarbeitete untere Elektrode 3010 durch das Hinzufügen einer Energieeinschlussstruktur gekennzeichnet, die auf der verarbeiteten zweiten Elektrode 3010 konfiguriert ist, um Q zu erhöhen.According to the 23A until 23D For example, bottom electrode 135 can be processed to form processed bottom electrode 3010 . This step may follow the bottom electrode 135 formation. In one example, processing these two components involves depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (e.g., dry etching or the like) this material to form the processed bottom electrode 3010 with an electrode cavity similar to the processed top electrode. The resonator cavity 2811 shows the change in cavity shape due to the processed bottom electrode 3010. In a specific example, the processed bottom electrode 3010 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 3010 to increase Q.

Wie in den 24A bis 24D gezeigt, kann die untere Elektrode 135 verarbeitet werden, um eine verarbeitete untere Elektrode 2310 zu bilden, und die obere Elektrode 140/das obere Metall 2520 kann verarbeitet werden, um eine obere Elektrode 2910/verarbeitetes oberes Metall 2920 zu bilden. Diese Schritte können auf das Ausbilden jeder jeweiligen Elektrode folgen, wie für die 22A bis 22D und 23A bis 23D beschrieben. Der Durchschnittsfachmann wird andere Variationen, Modifikationen und Alternativen erkennen.As in the 24A until 24D As shown, bottom electrode 135 may be processed to form processed bottom electrode 2310 and top electrode 140/top metal 2520 may be processed to form top electrode 2910/processed top metal 2920. FIG. These steps can follow the formation of each respective electrode, as for FIG 22A until 22D and 23A until 23D described. Those of ordinary skill in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

Die 25A bis 36D sind Querschnittsansichten, die einen Übertragungsprozess zum Ausbilden eines monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung einschließlich der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 unter Verwendung einer Übertragungsstruktur (Trägersubstrat) ohne Opferschicht darstellen, um in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung einen Resonatorhohlraum und einen HEMT-Hohlraum parasitärer Kapazität zu bilden. In diesen nachstehend beschriebenen Figurenreihen zeigen die „A“-Figuren vereinfachte Diagramme, die Querschnittsansichten von oben des piezoelektrischen BAW-Resonators und der HEMT-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Figuren „B“ zeigen vereinfachte Diagramme, die Längsschnittansichten derselben Vorrichtungen in den Figuren „A“ darstellen. In ähnlicher Weise zeigen die „C“-Figuren vereinfachte Diagramme, die Querschnittsansichten in Breitenrichtung derselben Vorrichtungen in den „A“-Figuren darstellen. In ähnlicher Weise zeigen die „D“-Figuren vereinfachte Diagramme, Querschnittsansichten von oben der HEMT-Vorrichtung 100, wobei Querschnittsansichten in Breitenrichtung derselben Vorrichtungen in den „A“-Figuren veranschaulicht sind. In einigen Fällen können bestimmte Merkmale weggelassen werden, um andere Merkmale und die Beziehungen zwischen diesen Merkmalen hervorzuheben. Der Durchschnittsfachmann wird Variationen, Modifikationen und Alternativen zu den in dieser Figurenreihe gezeigten Beispielen erkennen.the 25A until 36D 12 are cross-sectional views illustrating a transfer process for forming a monolithic RF BAW piezoelectric resonator and the HEMT device including the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 using a transfer structure (supporting substrate) without a sacrificial layer, to in some Embodiments according to the present invention to form a resonator cavity and a HEMT parasitic capacitance cavity. In these series of figures described below, the "A" figures show simplified diagrams representing top cross-sectional views of the piezoelectric BAW resonator and the HEMT device according to various embodiments of the present invention. Figures "B" show simplified diagrams depicting longitudinal sectional views of the same devices in Figures "A". Similarly, the "C" figures show simplified diagrams representing widthwise cross-sectional views of the same devices in the "A" figures. Similarly, the "D" figures show simplified diagrams, top cross-sectional views of the HEMT device 100, with widthwise cross-sectional views of the same devices illustrated in the "A" figures. In some cases, certain features may be omitted to emphasize other features and the relationships between those features. Those of ordinary skill in the art will recognize variations, modifications, and alternatives to the examples shown in this series of figures.

Es versteht sich, dass Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung den in den 33 bis 36 gezeigten monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonator und HEMT-Vorrichtung unter Verwendung des in den 3 bis 13 beschriebenen Prozesses bereitstellen können, um die Struktur bereitzustellen, die, wie in den 25 bis 36 gezeigt, unter Verwendung eines Übertragungsprozesses, aber ohne die Notwendigkeit einer Opferschicht auf der Resonatorvorrichtung 105 oder der HEMT-Vorrichtung 100 weiterverarbeitet wird.It is understood that embodiments according to the present invention in the 33 until 36 shown monolithic piezoelectric RF BAW resonator and HEMT device using the in FIGS 3 until 13 process described to provide the structure that, as in the 25 until 36 shown, is further processed using a transfer process but without the need for a sacrificial layer on the resonator device 105 or the HEMT device 100.

Wie in den 25A bis 25D gezeigt, wird eine Trägerschicht 1420 auf der unteren Elektrode 135 und der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 und auf der HEMT-Vorrichtung 100 gebildet. In einem Beispiel kann die Trägerschicht 1420 Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiN) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann diese Trägerschicht 1420 mit einer Dicke von etwa 2 bis 3 µm abgeschieden werden. Wie vorstehend beschrieben, können im Fall einer PSG-Opferschicht auch andere Trägerschichten (z. B. SiNx) verwendet werden.As in the 25A until 25D As shown, a support layer 1420 is formed on the bottom electrode 135 and the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 and on the HEMT device 100 . In an example, the support layer 1420 may include silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or other similar materials. In a specific example, this support layer 1420 may be deposited to a thickness of about 2-3 microns. As described above, in the case a PSG sacrificial layer, other carrier layers (e.g. SiNx) can also be used.

Wie in den 26A bis 26D gezeigt, wird die Trägerschicht 1420 verarbeitet, um eine Trägerschicht 3511 zu bilden, die einen vertieften Abschnitt 3610 auf der Resonatorvorrichtung 105 enthält. In einem Beispiel kann das Verarbeiten das teilweise Ätzen der Trägerschicht 1420 beinhalten, um eine flache Bondoberfläche zu erzeugen. In einem spezifischen Beispiel kann das Verarbeiten einen Hohlraumbereich beinhalten. In anderen Beispielen kann dieser Schritt durch einen Polierprozess ersetzt werden, wie beispielsweise einen chemisch-mechanischen Planarisierungsprozess oder dergleichen.As in the 26A until 26D As shown, the backing 1420 is processed to form a backing 3511 including a recessed portion 3610 on the resonator device 105 . In an example, the processing may include partially etching the support layer 1420 to create a flat bonding surface. In a specific example, the processing may include a void area. In other examples, this step may be replaced with a polishing process, such as a chemical-mechanical planarization process or the like.

Wie in den 27A bis 27D gezeigt, wird eine Vertiefung für einen Lufthohlraum 3710 innerhalb eines Teils der Trägerschicht 3511 gebildet (um die Trägerschicht 3512 zu bilden). In einem Beispiel kann die Vertiefungsbildung einen Ätzprozess beinhalten, der an der ersten Passivierungsschicht 3410 stoppt. Es versteht sich, dass die erste Passivierungsschicht 3410 auch auf der HEMT-Vorrichtung 100 gebildet werden kann, so dass der Ätzprozess an der ersten Passivierungsschicht 3410 über der HEMT-Vorrichtung 100 stoppen kann, so dass der Hohlraum 2715 parasitärer Kapazität über der HEMT-Vorrichtung 100 gebildet werden kann.As in the 27A until 27D As shown, an indentation for an air cavity 3710 is formed within a portion of backing layer 3511 (to form backing layer 3512). In an example, the recess formation may include an etch process that stops at the first passivation layer 3410 . It is understood that the first passivation layer 3410 may also be formed on the HEMT device 100 such that the etch process may stop at the first passivation layer 3410 over the HEMT device 100 such that the parasitic capacitance cavity 2715 over the HEMT device 100 can be formed.

Wie in den 28A bis 28D gezeigt, können ein oder mehrere Hohlraumentlüftungslöcher 3810 innerhalb eines Abschnitts der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 durch die erste Passivierungsschicht 3410 gebildet werden. In einem Beispiel können die Hohlraumentlüftungslöcher 3810 mit dem Lufthohlraum 3710 verbunden sein.As in the 28A until 28D As shown, one or more cavity vents 3810 may be formed within a portion of the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 through the first passivation layer 3410 . In one example, cavity vent holes 3810 may be connected to air cavity 3710 .

Wie in den 29A bis 29D gezeigt, sind das Wachstumssubstrat 1610 und die darin gebildeten Strukturen invertiert gezeigt, um das Verbinden der Trägerschicht 1420 zu veranschaulichen, die über dem Trägersubstrat 115 liegt. In einem Beispiel kann das Trägersubstrat 115 eine Bondträgerschicht 3920 (SiO2 oder ähnliches Material) beinhalten, die über dem Substrat liegt. Es versteht sich, dass das Trägersubstrat 115 Si, Al2O3, Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumkarbid (SiC) oder andere ähnliche Materialien sein kann. In einer spezifischen Ausführungsform ist die Bondträgerschicht 3920 des Trägersubstrats 115 mit der polierten Trägerschicht physisch gekoppelt. Ferner kann der physische Kopplungsprozess einen Bonding-Prozess bei Raumtemperatur, gefolgt von einem Temperprozess bei 300 Grad Celsius, beinhalten.As in the 29A until 29D As shown, the growth substrate 1610 and the structures formed therein are shown inverted to illustrate the bonding of the support layer 1420 overlying the support substrate 115. FIG. In one example, the support substrate 115 may include a bond backing layer 3920 (SiO 2 or similar material) overlying the substrate. It is understood that the support substrate 115 may be Si, Al 2 O 3 , silicon dioxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), or other similar materials. In a specific embodiment, the bond backing 3920 of the backing substrate 115 is physically coupled to the polished backing. Further, the physical coupling process may include a room temperature bonding process followed by a 300 degree Celsius annealing process.

Wie in den 30A bis 30D gezeigt, wird das Wachstumssubstrat 1610 entfernt, so dass die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 auf das Trägersubstrat 115 übertragen wird und der Resonatorhohlraum 3710 und den Hohlraum 3715 parasitärer Kapazität zu bilden. In einem Beispiel kann das Entfernen des Wachstumssubstrats 1610 unter Verwendung eines Schleifprozesses, eines Blankätzprozesses, eines Filmtransferprozesses, eines Ionenimplantationstransferprozesses, eines Laserrisstransferprozesses oder dergleichen und Kombinationen davon durchgeführt werden.As in the 30A until 30D As shown, the growth substrate 1610 is removed so that the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 is transferred to the support substrate 115 to form the resonator cavity 3710 and the parasitic capacitance cavity 3715 . In an example, the removal of the growth substrate 1610 may be performed using a grinding process, a blank etch process, a film transfer process, an ion implantation transfer process, a laser crack transfer process, or the like, and combinations thereof.

Wie in den 31A bis 31D gezeigt, wird eine Elektrodendurchkontaktierung 4110 innerhalb der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 gebildet, die über der unteren Elektrode 135 liegt. Durchkontaktierungen 3110 werden auch in der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 ausgebildet, um die Metallisierungsschichten der HEMT-Vorrichtung 100 freizulegen, die mit den Source- und Drain-Bereichen und dem Gate der HEMT-Vorrichtung 100 gekoppelt sind. Die Durchkontaktierungsbildungsprozesse können verschiedene Arten von Ätzprozessen einschließen.As in the 31A until 31D As shown, an electrode via 4110 is formed within the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 overlying the bottom electrode 135 . Vias 3110 are also formed in the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 to expose the metallization layers of the HEMT device 100 that are coupled to the source and drain regions and the gate of the HEMT device 100 . The via formation processes may include various types of etching processes.

Wie in den 32A bis 32D gezeigt, wird die obere Elektrode 140 so ausgebildet, dass sie über der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt. In einem Beispiel kann die Ausbildung der oberen Elektrode 140 durch Abscheiden eines Metalls wie etwa Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderer ähnlicher Materialien; und dann Ätzen der oberen Elektrode 140 zum Ausbilden eines Elektrodenhohlraums 4211 und zum Entfernen des Abschnitts 4211 von der oberen Elektrode 140 zum Ausbilden eines oberen Metalls 4220 erfolgen. Ferner ist das obere Metall 4220 durch die Elektrodendurchkontaktierung 4110 mit der unteren Elektrode 135 physisch gekoppelt. Wie in den 32A bis 32D weiter gezeigt, kann das Metall auch in Durchkontaktierungen 3110 abgeschieden werden, um die Mentalisierungen auf der HEMT-Vorrichtung 105 mit den Elektroden 3111 zu kontaktieren.As in the 32A until 32D As shown, the top electrode 140 is formed to overlie the Sc x Al 1-x -N shared layer 110 . In one example, the formation of the top electrode 140 can be accomplished by depositing a metal such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching top electrode 140 to form electrode cavity 4211 and removing portion 4211 from top electrode 140 to form top metal 4220 . Furthermore, top metal 4220 is physically coupled to bottom electrode 135 through electrode via 4110 . As in the 32A until 32D further shown, the metal may also be deposited in vias 3110 to contact the mentalizations on HEMT device 105 with electrodes 3111 .

Wie in den 33A bis 33D gezeigt, wird ein erstes Kontaktmetall 4310 gebildet, das über einem Teil der oberen Elektrode 140 und einem Teil der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt, und bildet ein zweites Kontaktmetall 4311, das über einem Teil des oberen Metalls 4220 und einem Teil der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt. Das erste und das zweite Kontaktmetall können auch in den Durchkontaktierungen 3110 auf der HEMT-Vorrichtung 100 abgeschieden werden, um die gezeigten Kontakte 1810, 1815 und 1820a bereitzustellen. In einem Beispiel können das erste und das zweite Kontaktmetall Gold (Au), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Aluminiumbronze (AlCu) oder andere ähnliche Materialien einschließen. Diese Figur zeigt auch den Verfahrensschritt des Ausbildens einer zweiten Passivierungsschicht 4320, die über der zweiten Elektrode 4210, dem oberen Metall 4220 und der piezoelektrischen ScxAl1-xN-Schicht 110 liegt. In einem Beispiel kann die zweite Passivierungsschicht 4320 Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxid (SiOx) oder andere ähnliche Materialien einschließen. In einem spezifischen Beispiel kann die zweite Passivierungsschicht 4320 eine Dicke im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm aufweisen.As in the 33A until 33D As shown, a first contact metal 4310 is formed overlying a portion of top electrode 140 and a portion of Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110, and forms a second contact metal 4311 overlying a portion of top metal 4220 and a part of the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 . The first and second contact metals may also be deposited in vias 3110 on HEMT device 100 to provide contacts 1810, 1815, and 1820a as shown. In an example, the first and second contact metals may include gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or other similar materials. This figure also shows the process step forming a second passivation layer 4320 overlying the second electrode 4210, the top metal 4220 and the Sc x Al 1-x N piezoelectric layer 110. In an example, the second passivation layer 4320 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiOx), or other similar materials. In a specific example, the second passivation layer 4320 may have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

Wie in den 34A bis 34D gezeigt, können die obere Elektrode 140 und das obere Metall 4220 verarbeitet werden, um eine verarbeitete obere Elektrode 4410 und ein verarbeitetes oberes Metall 4420 zu bilden. Dieser Schritt kann der Ausbildung der oberen Elektrode 140 und des oberen Metalls 4220 folgen. Dieser Schritt kann auch die Ausbildung der AlN-Wärmesenke 3421 auf der HEMT-Vorrichtung 100 beinhalten. In einem Beispiel enthält die Verarbeitung dieser beiden Komponenten das Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderen ähnlichen Materialien; und dann das Ätzen (z. B. Trockenätzen oder dergleichen) dieses Materials, um die verarbeitete obere Elektrode 4410 mit einem Elektrodenhohlraum 4412 und dem verarbeiteten oberen Metall 4420 auszubilden. Das verarbeitete obere Metall 4420 bleibt von der verarbeiteten oberen Elektrode 141 durch das Entfernen des Abschnitts 4411 getrennt. In einem spezifischen Beispiel ist die verarbeitete zweite Elektrode 4410 durch das Hinzufügen einer Energieeinschlussstruktur gekennzeichnet, die auf der verarbeiteten oberen Elektrode 141 konfiguriert ist, um Q zu erhöhen.As in the 34A until 34D As shown, top electrode 140 and top metal 4220 may be processed to form processed top electrode 4410 and processed top metal 4420 . This step may follow formation of top electrode 140 and top metal 4220 . This step may also include the formation of the AlN heat sink 3421 on the HEMT device 100. In one example, the processing of these two components includes depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (e.g., dry etching or the like) this material to form the processed top electrode 4410 with an electrode cavity 4412 and the processed top metal 4420 . The processed top metal 4420 remains separated from the processed top electrode 141 by the removal of portion 4411 . In a specific example, the processed second electrode 4410 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed top electrode 141 to increase Q.

Wie in den 35A bis 35D gezeigt, kann die untere Elektrode 135 durch Bearbeiten der unteren Elektrode 135 gebildet werden. In einem Beispiel beinhaltet das Verarbeiten dieser beiden Komponenten das Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderen ähnlichen Materialien; und dann das Ätzen (z. B. Trockenätzen oder dergleichen) dieses Materials, um die verarbeitete untere Elektrode 4510 mit einem Elektrodenhohlraum 3711 ähnlich der verarbeiteten oberen Elektrode 4410 auszubilden. Der Lufthohlraum 4511 zeigt die Veränderung der Hohlraumform aufgrund der verarbeiteten unteren Elektrode 4510. In einem spezifischen Beispiel ist die verarbeitete untere Elektrode 4510 durch das Hinzufügen einer Energieeinschlussstruktur gekennzeichnet, die auf der verarbeiteten unteren Elektrode 4510 konfiguriert ist, um Q zu erhöhen.As in the 35A until 35D As shown, the bottom electrode 135 can be formed by machining the bottom electrode 135. FIG. In one example, processing these two components involves depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (e.g., dry etching or the like) this material to form the processed bottom electrode 4510 with an electrode cavity 3711 similar to the processed top electrode 4410 . Air cavity 4511 shows the change in cavity shape due to processed bottom electrode 4510. In a specific example, processed bottom electrode 4510 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on processed bottom electrode 4510 to increase Q.

Wie in den 36A bis 36D gezeigt, wird die untere Elektrode 135 verarbeitet, um eine verarbeitete untere Elektrode 4510 zu bilden, und die obere Elektrode 4210/das obere Metall 4220 wird verarbeitet, um eine verarbeitete obere Elektrode 4410/verarbeitetes oberes Metall 4420 zu bilden. Diese Schritte können auf das Ausbilden jeder jeweiligen Elektrode folgen, wie für 34A bis 34D und 35A bis 35C beschrieben. Der Durchschnittsfachmann wird andere Variationen, Modifikationen und Alternativen erkennen.As in the 36A until 36D As shown, bottom electrode 135 is processed to form processed bottom electrode 4510 and top electrode 4210/top metal 4220 is processed to form processed top electrode 4410/processed top metal 4420. FIG. These steps can follow the formation of each respective electrode, as for 34A until 34D and 35A until 35C described. Those of ordinary skill in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

Die 37A bis 37D veranschaulichen Verfahren zum Herstellen eines monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonators 105 mit einer mehrschichtigen Spiegelstruktur und einer HEMT-Vorrichtung 100, die die gemeinsam genutzte ScxAl1-x-N-Schicht 110 enthält, unter Verwendung einer Übertragungsstruktur (Trägersubstrat). In diesen nachstehend beschriebenen Figurenserien zeigen die „A“-Figuren vereinfachte Diagramme, die Querschnittsansichten von oben von Resonatorvorrichtungen 105 und HEMT-Vorrichtungen 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Figuren „B“ zeigen vereinfachte Diagramme, die Längsschnittansichten derselben Vorrichtungen in den Figuren „A“ darstellen. In ähnlicher Weise zeigen die „C“-Figuren vereinfachte Diagramme, die Querschnittsansichten in Breitenrichtung derselben Vorrichtungen in den „A“-Figuren darstellen. In ähnlicher Weise zeigen die „D“-Figuren vereinfachte Diagramme, Querschnittsansichten von oben der HEMT-Vorrichtung 100, wobei Querschnittsansichten in Breitenrichtung derselben Vorrichtungen in den „A“-Figuren veranschaulicht sind. In einigen Fällen sind bestimmte Merkmale weggelassen, um andere Merkmale und die Beziehungen zwischen diesen Merkmalen hervorzuheben. Der Durchschnittsfachmann wird Variationen, Modifikationen und Alternativen zu den in dieser Figurenreihe gezeigten Beispielen erkennen.the 37A until 37D 10 illustrate methods for fabricating a monolithic piezoelectric RF BAW resonator 105 with a multilayer mirror structure and a HEMT device 100 containing the shared Sc x Al 1-x -N layer 110 using a transmission structure (supporting substrate). In these series of figures described below, the “A” figures show simplified diagrams depicting top cross-sectional views of resonator devices 105 and HEMT devices 100 according to various embodiments of the present invention. Figures "B" show simplified diagrams depicting longitudinal sectional views of the same devices in Figures "A". Similarly, the "C" figures show simplified diagrams representing widthwise cross-sectional views of the same devices in the "A" figures. Similarly, the "D" figures show simplified diagrams, top cross-sectional views of the HEMT device 100, with widthwise cross-sectional views of the same devices illustrated in the "A" figures. In some cases, certain features are omitted to emphasize other features and the relationships between those features. Those of ordinary skill in the art will recognize variations, modifications, and alternatives to the examples shown in this series of figures.

Es versteht sich, dass Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung den in den 37 bis 47 gezeigten monolithischen piezoelektrischen HF-BAW-Resonator und HEMT-Vorrichtung unter Verwendung des in den 3 bis 13 beschriebenen Prozesses bereitstellen können, um die Struktur bereitzustellen, die, wie in den 37 bis 47 gezeigt, unter Verwendung eines Übertragungsprozesses, aber ohne die Notwendigkeit einer Opferschicht auf der Resonatorvorrichtung 105 weiterverarbeitet wird, wohingegen ein Hohlraum auf der HEMT-Vorrichtung 100 unter Verwendung einer Opferschicht wie in 14 gezeigt oder durch Ausbilden einer Vertiefung in der Trägerschicht vor dem Bonden der Struktur an das Trägersubstrat 115, wie beispielsweise in den 27 bis 29 gezeigt, gebildet werden kann.It is understood that embodiments according to the present invention in the 37 until 47 shown monolithic piezoelectric RF BAW resonator and HEMT device using the in FIGS 3 until 13 process described to provide the structure that, as in the 37 until 47 shown, is further processed using a transfer process but without the need for a sacrificial layer on the resonator device 105, whereas a cavity on the HEMT device 100 using a sacrificial layer as in FIG 14 1, or by forming a depression in the support layer prior to bonding the structure to the support substrate 115, such as in FIGS 27 until 29 shown can be formed.

Wie in den 37A bis 37D gezeigt, wird eine mehrschichtige Spiegel- oder Reflektorstruktur auf einer unteren Elektrode 4810 ausgebildet, die sich auf der gemeinsam genutzten piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 befindet. In einem Beispiel beinhaltet der mehrschichtige Spiegel mindestens ein Paar von Schichten mit einer Schicht mit niedriger Impedanz 4910 und einer Schicht mit hoher Impedanz 4920. In den 37A bis 37D sind zwei Paare von Schichten mit niedriger/hoher Impedanz gezeigt (niedrig: 4910 und 4911; hoch: 4920 und 4921). In einem Beispiel kann die Spiegel-/Reflektorfläche größer als die Resonatorfläche sein und die Resonatorfläche umschließen. In einer spezifischen Ausführungsform beträgt jede Schichtdicke etwa 1/4 der Wellenlänge einer akustischen Welle bei einer Zielfrequenz. Die Schichten können nacheinander abgeschieden und anschließend geätzt werden, oder jede Schicht kann einzeln abgeschieden und geätzt werden. In einem anderen Beispiel kann die untere Elektrode 4810 strukturiert werden, nachdem die Spiegelstruktur strukturiert wurde.As in the 37A until 37D As shown, a multilayer mirror or reflector structure is formed on a bottom electrode 4810 located on the shared Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 . In an example, the multilayer mirror includes at least one pair of layers including a low impedance layer 4910 and a high impedance layer 4920. In FIGS 37A until 37D two pairs of low/high impedance layers are shown (low: 4910 and 4911; high: 4920 and 4921). In one example, the mirror/reflector area may be larger than the resonator area and enclose the resonator area. In a specific embodiment, each layer thickness is approximately 1/4 the wavelength of an acoustic wave at a target frequency. The layers can be deposited sequentially and then etched, or each layer can be deposited and etched individually. In another example, the bottom electrode 4810 can be patterned after the mirror structure has been patterned.

Wie in den 38A bis 38D gezeigt, wird eine Trägerschicht 5010 gebildet, die über der Spiegelstruktur (Schichten 4910, 4911, 4920 und 4921), der unteren Elektrode 135, der gemeinsam genutzten ScxAl1-x-N-Schicht 110 und der HEMT-Vorrichtung liegt 100 liegt. In einem Beispiel kann die Trägerschicht 5010 Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiN) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann diese Opferschicht 5010 einer Trockenätzung mit einer Neigung unterzogen und mit einer Dicke von etwa 2-3 µm abgeschieden werden. Wie vorstehend beschrieben, können andere Trägerschichten (z. B. SiNx) verwendet werden.As in the 38A until 38D As shown, a support layer 5010 is formed overlying the mirror structure (layers 4910, 4911, 4920, and 4921), the bottom electrode 135, the Sc x Al 1-x -N shared layer 110, and the HEMT device 100 . In an example, the support layer 5010 may include silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or other similar materials. In a specific example, this sacrificial layer 5010 may be dry etched with a slope and deposited to a thickness of about 2-3 µm. As described above, other support layers (e.g. SiNx) can be used.

Wie in den 39A bis 39D gezeigt, wird eine Vertiefung 5012 in der Trägerschicht 5010 über dem HEMT-Stapel A gebildet, und die Trägerschicht 5010 kann poliert werden, um eine polierte Trägerschicht 5011 zu bilden, um die durch die nachfolgende Übertragung bereitgestellte Bondfestigkeit zu verbessern. In einem Beispiel kann der Polierprozess einen chemisch-mechanischen Planarisierungsprozess oder dergleichen einschließen.As in the 39A until 39D As shown, a depression 5012 is formed in the backing 5010 over HEMT stack A, and the backing 5010 may be polished to form a polished backing 5011 to enhance the bond strength provided by subsequent transfer. In an example, the polishing process may include a chemical mechanical planarization process or the like.

Wie in den 40A bis 40D gezeigt, ist die in den 39A bis 39D gebildete Struktur invertiert und mit der polierten Trägerschicht 5011 gezeigt, die gegenüber dem Trägersubstrat 115 positioniert ist, mit einem Trägersubstrat 115, vor der Übertragung. In einem Beispiel kann das Trägersubstrat 115 eine Bondträgerschicht 5220 (SiO2 oder ähnliches Material) beinhalten, die über dem Substratträgersubstrat aus Silizium (Si), Saphir (Al2O3), Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumcarbid (SiC) oder ähnlichen Materialien liegt.As in the 40A until 40D shown is the in the 39A until 39D structure formed inverted and shown with the polished support layer 5011 positioned opposite the support substrate 115, with a support substrate 115, prior to transfer. In an example, the support substrate 115 may include a bonding support layer 5220 (SiO 2 or similar material) formed over the substrate support substrate of silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), or similar materials located.

Wie in den 41A bis 41D gezeigt, wird das Trägersubstrat 115 mit der polierten Trägerschicht 5011 in Kontakt gebracht und mit dieser gebondet, so dass die Vertiefung 5012 und das Trägersubstrat 115 einen HEMT-Hohlraum 5103 parasitärer Kapazität bilden. Ferner kann der physische Kopplungsprozess einen Bonding-Prozess bei Raumtemperatur, gefolgt von einem Temperprozess bei 300 Grad Celsius, beinhalten.As in the 41A until 41D As shown, the support substrate 115 is contacted and bonded to the polished support layer 5011 such that the recess 5012 and the support substrate 115 form a HEMT cavity 5103 of parasitic capacitance. Further, the physical coupling process may include a room temperature bonding process followed by a 300 degree Celsius annealing process.

Wie in den 42A bis 42D gezeigt, wird das Wachstumssubstrat 1610 entfernt, um die darunterliegende Oberfläche der gemeinsam genutzten piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 freizulegen. Das Entfernen des Wachstumssubstrats 1610 kann unter Verwendung eines Schleifprozesses, eines Blankätzprozesses, eines Filmtransferprozesses, eines Ionenimplantationstransferprozesses, eines Laserrisstransferprozesses oder dergleichen und Kombinationen davon durchgeführt werden.As in the 42A until 42D As shown, the growth substrate 1610 is removed to expose the underlying surface of the Sc x Al 1-x -N shared piezoelectric layer 110 . The removal of the growth substrate 1610 may be performed using a grinding process, a blank etch process, a film transfer process, an ion implantation transfer process, a laser crack transfer process, or the like, and combinations thereof.

Wie in den 42A bis 42D weiter gezeigt, wird eine Elektrodendurchkontaktierung 5410 durch die gemeinsam genutzte piezoelektrische ScxAl1-x-N-Schicht 110 gebildet, um die untere Elektrode 135 auf der gegenüberliegenden Seite der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 freizulegen. Weitere Durchkontaktierungen 3110 können durch die gemeinsam genutzte piezoelektrische ScxAl1-x-N-Schicht 110 gebildet werden, um die Metallisierung der HEMT-Vorrichtung 100 wie gezeigt freizulegen. Die Durchkontaktierungsbildungsprozesse können verschiedene Arten von Ätzprozessen einschließen.As in the 42A until 42D Further shown, an electrode via 5410 is formed through the shared Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 to expose the bottom electrode 135 on the opposite side of the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 . Additional vias 3110 may be formed through the shared Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 to expose the metallization of the HEMT device 100 as shown. The via formation processes may include various types of etching processes.

Wie in den 43A bis 43D gezeigt, kann ein Metall abgeschieden werden, um eine obere Elektrode 140 zu bilden, die über der piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegt, und um ein oberes Metall 5520 in der Durchkontaktierung 3110 zu bilden. In einem Beispiel kann das Abscheiden des Metalls in den Durchkontaktierungen durch Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder einem anderen ähnlichen Material durchgeführt werden. Die obere Elektrode 140 kann geätzt werden, um einen Elektrodenhohlraum 5511 zu bilden, indem ein Teil der oberen Elektrode 140 entfernt wird, um ein oberes Metall 5520 zu bilden. Ferner ist das obere Metall 5520 durch die Elektrodendurchkontaktierung 5410 mit der unteren Elektrode 135 physisch gekoppelt.As in the 43A until 43D As shown, a metal may be deposited to form a top electrode 140 overlying the Sc x Al 1-x -N piezoelectric layer 110 and to form a top metal 5520 in the via 3110 . In one example, depositing the metal in the vias may be performed by depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar material. Top electrode 140 may be etched to form electrode cavity 5511 by removing part of top electrode 140 to form top metal 5520 . Furthermore, the top metal 5520 is physically coupled to the bottom electrode 135 through the electrode via 5410 .

Wie in den 44A bis 44D gezeigt, wird ein erstes Kontaktmetall 5610 über einem Teil der oberen Elektrode 140 und einem Teil der gemeinsam genutzten piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 ausgebildet, und ein zweites Kontaktmetall 5611 kann über einem Teil des oberen Metalls 5520 und einem Teil der gemeinsam genutzten piezoelektrischen ScxAl1-x-N-Schicht 110 liegen. Ferner können Metallkontakte 1905 auf den Elektroden 3112 gebildet werden. Außerdem kann eine Wärmesenke 1910 auf der Oberfläche der HEMT-Vorrichtung 100 zwischen den Kontakten 1810 und 1815 gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmesenke 41401 Poly-AlN sein.As in the 44A until 44D As shown, a first contact metal 5610 is formed over a portion of top electrode 140 and a portion of Sc x Al 1-x -N shared piezoelectric layer 110, and a second contact metal 5611 may be formed over a portion of top metal 5520 and a portion of the Sc x Al 1-x -N shared piezoelectric layer 110 . Furthermore, metal contacts 1905 can be formed on the electrodes 3112. FIG. In addition, a heat sink 1910 can be formed on the surface of HEMT device 100 between contacts 1810 and 1815 the. In some embodiments, the heat sink 41401 can be poly-AlN.

In einem Beispiel können das erste und das zweite Kontaktmetall Gold (Au), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Aluminiumbronze (AlCu) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. Diese Figur zeigt auch den Verfahrensschritt des Ausbildens einer zweiten Passivierungsschicht 5620, die über der oberen Elektrode 5510, dem oberen Metall 5520 und der gemeinsam genutzten piezoelektrischen ScxAl1-xN-Schicht 110 liegt. In einem Beispiel kann die zweite Passivierungsschicht 5620 Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxid (SiOx) oder andere ähnliche Materialien beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann die zweite Passivierungsschicht 5620 eine Dicke im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm aufweisen.In an example, the first and second contact metals may include gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or other similar materials. This figure also shows the process step of forming a second passivation layer 5620 overlying the top electrode 5510, the top metal 5520, and the shared Sc x Al 1-x N piezoelectric layer 110. FIG. In an example, the second passivation layer 5620 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiOx), or other similar materials. In a specific example, the second passivation layer 5620 may have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

Wie in den 45A bis 45D gezeigt, können die obere Elektrode 140 und das obere Metall 5520 verarbeitet werden, um eine verarbeitete obere Elektrode 5710 und ein verarbeitetes oberes Metall 5720 zu bilden. Dieser Schritt kann der Ausbildung der oberen Elektrode 140 und des oberen Metalls 5520 folgen. In einem Beispiel enthält die Verarbeitung dieser beiden Komponenten das Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderen ähnlichen Materialien; und dann das Ätzen (z. B. Trockenätzen oder dergleichen) dieses Materials, um die verarbeitete obere Elektrode 5710 mit einem Elektrodenhohlraum 5712 und dem verarbeiteten oberen Metall 5720 auszubilden. Das verarbeitete obere Metall 5720 bleibt von der verarbeiteten oberen Elektrode 5710 durch das Entfernen des Abschnitts 5711 getrennt. In einem spezifischen Beispiel verleiht diese Verarbeitung der oberen Elektrode und dem oberen Metall eine größere Dicke, während der Elektrodenhohlraum 5712 erzeugt wird. In einem spezifischen Beispiel ist die verarbeitete obere Elektrode 5710 durch das Hinzufügen einer Energieeinschlussstruktur gekennzeichnet, die auf der verarbeiteten obere Elektrode 5710 konfiguriert ist, um Q zu erhöhen.As in the 45A until 45D As shown, top electrode 140 and top metal 5520 may be processed to form processed top electrode 5710 and processed top metal 5720 . This step may follow formation of top electrode 140 and top metal 5520 . In one example, the processing of these two components includes depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (e.g., dry etching or the like) this material to form the processed top electrode 5710 with an electrode cavity 5712 and the processed top metal 5720 . The processed top metal 5720 remains separated from the processed top electrode 5710 by the removal of portion 5711 . In a specific example, this processing imparts an increased thickness to the top electrode and top metal while creating the electrode cavity 5712 . In a specific example, the processed top electrode 5710 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed top electrode 5710 to increase Q.

Wie in den 46A bis 46D gezeigt, kann die untere Elektrode 4810 verarbeitet werden, um eine verarbeitete untere Elektrode 135 zu bilden. Dieser Schritt kann der Ausbildung der unteren Elektrode 4810 folgen. In einem Beispiel beinhaltet die Verarbeitung dieser beiden Komponenten das Abscheiden von Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Wolfram (W) oder anderen ähnlichen Materialien; und dann das Ätzen (z. B. Trockenätzen oder dergleichen) dieses Materials, um die verarbeitete untere Elektrode 5810 mit einem Elektrodenhohlraum ähnlich der verarbeiteten oberen Elektrode 5710 auszubilden. In einem spezifischen Beispiel ist die verarbeitete untere Elektrode 5810 durch das Hinzufügen einer Energieeinschlussstruktur gekennzeichnet, die auf der verarbeiteten oberen Elektrode 5810 konfiguriert ist, um Q zu erhöhen.As in the 46A until 46D As shown, bottom electrode 4810 may be processed to form processed bottom electrode 135 . This step may follow the bottom electrode 4810 formation. In one example, the processing of these two components involves the deposition of molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (e.g., dry etching or the like) this material to form the processed lower electrode 5810 having an electrode cavity similar to the processed upper electrode 5710. In a specific example, the processed bottom electrode 5810 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed top electrode 5810 to increase Q.

Wie in den 47A bis 47D gezeigt, kann die untere Elektrode 135 verarbeitet werden, um eine verarbeitete untere Elektrode 5810 zu bilden, und die obere Elektrode 140/das obere Metall 5520 kann verarbeitet werden, um eine verarbeitete obere Elektrode 5710/verarbeitetes oberes Metall 5720 zu bilden. Diese Schritte können auf das Ausbilden jeder jeweiligen Elektrode folgen, wie für 45A bis 45D und 46A bis 46C beschrieben. Der Durchschnittsfachmann wird andere Variationen, Modifikationen und Alternativen erkennen.As in the 47A until 47D As shown, bottom electrode 135 may be processed to form processed bottom electrode 5810 and top electrode 140/top metal 5520 may be processed to form processed top electrode 5710/processed top metal 5720. FIG. These steps can follow the formation of each respective electrode, as for 45A until 45D and 46A until 46C described. Those of ordinary skill in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

In jedem der vorhergehenden Beispiele, die sich auf Transferprozesse beziehen, können Energieeinschlussstrukturen auf der unteren Elektrode, der oberen Elektrode oder beiden ausgebildet werden. In einem Beispiel sind diese Energieeinschlussstrukturen massenbelastete Bereiche, die den Resonatorbereich umgeben. Der Resonatorbereich ist der Bereich, in dem sich die erste Elektrode, die gemeinsam genutzte piezoelektrische ScxAl1-xN-Schicht und die obere Elektrode überlappen. Die größere Massenlast in den Energiebegrenzungsstrukturen senkt eine Grenzfrequenz des Resonators. Die Grenzfrequenz ist die untere oder obere Grenze der Frequenz, bei der sich die akustische Welle in einer Richtung parallel zur Oberfläche der piezoelektrischen Schicht ausbreiten kann. Daher ist die Grenzfrequenz die Resonanzfrequenz, bei der sich die Welle entlang der Dickenrichtung ausbreitet, und wird somit durch die gesamte Stapelstruktur des Resonators entlang der vertikalen Richtung bestimmt.In any of the previous examples relating to transfer processes, energy confinement structures may be formed on the bottom electrode, the top electrode, or both. In one example, these energy confinement structures are mass-loaded areas surrounding the resonator area. The resonator area is the area where the first electrode, the shared Sc x Al 1-x N piezoelectric layer, and the top electrode overlap. The larger mass load in the energy confinement structures lowers a cutoff frequency of the resonator. The cut-off frequency is the lower or upper limit of the frequency at which the acoustic wave can propagate in a direction parallel to the surface of the piezoelectric layer. Therefore, the cutoff frequency is the resonant frequency at which the wave propagates along the thickness direction, and is thus determined by the entire stacked structure of the resonator along the vertical direction.

Wie hierin verwendet, kann der Begriff „Substrat“, sofern nicht anderweitig definiert, jede darüberliegende Wachstumsstruktur, wie beispielsweise ein Aluminium, Gallium oder eine ternäre Verbindung von Aluminium und Gallium und eine stickstoffhaltige epitaktische Region oder funktionelle Regionen, Kombinationen und dergleichen, einschließen.As used herein, unless otherwise defined, the term "substrate" can include any overlying growth structure such as an aluminum, gallium, or a ternary compound of aluminum and gallium and a nitrogen-containing epitaxial region or functional regions, combinations, and the like.

In piezoelektrischen Schichten (z. B. ScAlN) können sich Schallwellen mit einer niedrigeren Frequenz als der Grenzfrequenz in einer parallelen Richtung entlang der Oberfläche des Films ausbreiten, d. h. die Schallwelle weist eine Dispersionscharakteristik vom Typ mit hoher Grenzfrequenz auf. In diesem Fall stellt der den Resonator umgebende massenbelastete Bereich eine Barriere bereit, die verhindert, dass sich die Schallwelle außerhalb des Resonators ausbreitet. Dadurch erhöht dieses Merkmal den Qualitätsfaktor des Resonators und verbessert die Leistung des Resonators und folglich des Filters.In piezoelectric layers (e.g. ScAlN), sound waves with a frequency lower than the cut-off frequency can propagate in a parallel direction along the surface of the film, i.e. H. the sound wave has a high cut-off type dispersion characteristic. In this case, the mass-loaded area surrounding the resonator provides a barrier that prevents the acoustic wave from propagating outside the resonator. As a result, this feature increases the quality factor of the resonator and improves the performance of the resonator and consequently the filter.

48 ist eine Querschnittsansicht einer monolithischen Resonatorvorrichtung 4800 für akustische Oberflächenwellen (SAW), die in eine HEMT-Vorrichtung 4805 integriert ist, die in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine gemeinsam genutzte piezoelektrische ScxAl1-x-N-Schicht 110 enthält. Insbesondere stellt die gemeinsam genutzte piezoelektrische ScxAl1-x-N-Schicht 110 die piezoelektrische Schicht für den SAW-Resonator 4800 bereit und stellt die Pufferschicht für die HEMT-Vorrichtung 4805 bereit. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Materialien in Bezug auf den BAW-Resonator an die SAW-Konfiguration von 48 angepasst werden können. 48 12 is a cross-sectional view of a monolithic surface acoustic wave (SAW) resonator device 4800 integrated with a HEMT device 4805 that includes a shared Sc x Al 1-x N piezoelectric layer 110 in some embodiments according to the invention. In particular, the Sc x Al 1-x -N shared piezoelectric layer 110 provides the piezoelectric layer for the SAW resonator 4800 and provides the buffer layer for the HEMT device 4805 . It is understood that the materials described here with respect to the BAW resonator to the SAW configuration of 48 can be adjusted.

49 ist eine schematische Darstellung eines Sendemoduls 4900, das einen BAW-Filter 4910, einen Verstärker 4915, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, und einen Schalter 4805, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, montiert in einem integrierten Formfaktor, wie hierin in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, beinhaltet. 49 Figure 4 is a schematic representation of a transmit module 4900 that includes a BAW filter 4910, an amplifier 4915 implemented using at least one HEMT device, and a switch 4805 implemented using at least one HEMT device mounted in an integrated form factor as herein described in some embodiments according to the present invention.

50 ist eine schematische Darstellung einer Hochbandvorrichtung 5000 eines Partial Complete Front End Module (CFE), die einen BAW-Filter 5010, einen Verstärker 5015, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, und einen Schalter 5005, implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, montiert in einem integrierten Formfaktor, wie hierin in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, beinhaltet. 50 Figure 12 is a schematic representation of a Partial Complete Front End Module (CFE) high band device 5000 that includes a BAW filter 5010, an amplifier 5015 implemented using at least one HEMT device, and a switch 5005 implemented using at least one HEMT device , assembled in an integrated form factor as described herein in some embodiments in accordance with the present invention.

51 ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Duplexerbank 5100, die mindestens einen BAW-Filter 5110 und mindestens einen Schalter 5105 beinhaltet (implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, wie z. B. eines Bypass-Schalters oder eines Multi-Throw-Schalters, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 51 Figure 12 is a schematic representation of a switched duplexer bank 5100 that includes at least one BAW filter 5110 and at least one switch 5105 (implemented using at least one HEMT device, such as a bypass switch or a multi-throw switch, the in some embodiments according to the present invention, are assembled in an integrated form factor.

52 ist eine schematische Darstellung eines Antennenschaltmoduls 5200, das mindestens einen BAW-Filter 5210 und mindestens einen Schalter 5205 beinhaltet (implementiert unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung, wie etwa eines Bypass-Schalters oder eines Multi-Throw-Schalters, montiert in einem integrierter Formfaktor, in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung. 52 Figure 5 is a schematic representation of an antenna switch module 5200 that includes at least one BAW filter 5210 and at least one switch 5205 (implemented using at least one HEMT device, such as a bypass switch or a multi-throw switch, mounted in an integrated form factor , in some embodiments according to the present invention.

53 ist eine schematische Darstellung einer Diversity-Empfangs-FEM 5300, die mindestens einen rauscharmen Verstärker 5315, der unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung implementiert ist, mindestens einen BAW-Filter 5310 und mindestens einen Schalter 5305 beinhaltet, der unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung implementiert ist, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 53 12 is a schematic representation of a diversity reception FEM 5300 that includes at least one low-noise amplifier 5315 implemented using at least one HEMT device, at least one BAW filter 5310, and at least one switch 5305 implemented using at least one HEMT device. Device is implemented, which in some embodiments according to the present invention are assembled in an integrated form factor.

54 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärker-Duplexers (PA-Duplexer) 5400, der mindestens einen Leistungsverstärker 5415 beinhaltet, der unter Verwendung mindestens einer HEMT-Vorrichtung und mindestens eines BAW-Filters 5410 implementiert ist, die in einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Formfaktor montiert sind. 54 Fig. 12 is a schematic representation of a power amplifier duplexer (PA duplexer) 5400 that includes at least one power amplifier 5415 implemented using at least one HEMT device and at least one BAW filter 5410, which in some embodiments according to the present invention in a integrated form factor.

In dieser Beschreibung wurden gleichen Komponenten die gleichen Bezugszeichen gegeben, unabhängig davon, ob sie in unterschiedlichen Beispielen gezeigt werden. Um ein oder mehrere Beispiele klar und prägnant zu veranschaulichen, müssen die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sein und bestimmte Merkmale können in etwas schematischer Form gezeigt werden. Merkmale, die in Bezug auf ein Beispiel beschrieben und/oder dargestellt sind, können in gleicher Weise oder in ähnlicher Weise in einem oder mehreren anderen Beispielen und/oder in Kombination mit oder anstelle der Merkmale der anderen Beispiele verwendet werden.In this description, the same components have been given the same reference numbers, regardless of whether they are shown in different examples. In order to clearly and concisely illustrate one or more examples, the drawings are not necessarily to scale, and certain features may be shown in somewhat schematic form. Features described and/or illustrated with respect to one example may be used in an equivalent or similar manner in one or more other examples and/or in combination with or in place of the features of the other examples.

Wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, werden zum Zwecke der Beschreibung und Definition der Offenbarung die Begriffe „etwa“ und „im Wesentlichen“ verwendet, um den inhärenten Grad an Unsicherheit darzustellen, der jedem quantitativen Vergleich, Wert, jeder Messung oder anderen Darstellung zugeschrieben werden kann. Die Begriffe „etwa“ und „im Wesentlichen“ werden hier auch verwendet, um den Grad darzustellen, um den eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne dass dies zu einer Änderung der grundlegenden Funktion des betreffenden Gegenstands führt. Umfassen, enthalten, beinhalten und/oder Pluralformen von jedem dieser sind offen und beinhalten die aufgeführten Teile und können zusätzliche Teile beinhalten, die nicht aufgeführt sind. Und/oder ist offen und beinhaltet einen oder mehrere der aufgeführten Teile und Kombinationen der aufgeführten Teile.As used in the specification and claims, for purposes of describing and defining the disclosure, the terms "about" and "substantially" are used to represent the inherent degree of uncertainty associated with any quantitative comparison, value, measurement, or other representation can be attributed. The terms "approximately" and "substantially" are also used herein to represent the degree to which a quantitative representation may differ from a given reference without resulting in a change in the basic function of the subject matter. Comprising, containing, including, and/or plural forms of each of these are open-ended and include the parts listed and may include additional parts not listed. And/or is open-ended and includes one or more of the listed parts and combinations of the listed parts.

Obwohl dieses Dokument viele Einzelheiten enthält, sollten diese nicht als Beschränkungen des Umfangs einer beanspruchten Erfindung oder dessen, was beansprucht werden kann, ausgelegt werden, sondern eher als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungsformen spezifisch sind. Bestimmte Merkmale, die in diesem Dokument im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben sind, können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform implementiert werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die im Zusammenhang mit einer einzelnen Ausführungsform beschrieben wurden, auch in mehreren Ausführungsformen separat oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert werden. Darüber hinaus können, obwohl Merkmale oben als in bestimmten Kombinationen wirkend beschrieben und sogar anfänglich als solche beansprucht werden können, in einigen Fällen ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination aus der Kombination entfernt werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder eine Variation einer Unterkombination gerichtet sein. Obwohl Vorgänge in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, sollte dies in ähnlicher Weise nicht so verstanden werden, dass solche Vorgänge in der bestimmten gezeigten Reihenfolge oder in sequentieller Reihenfolge durchgeführt werden müssen oder dass alle dargestellten Vorgänge durchgeführt werden müssen, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen.Although this document contains many details, these should not be construed as limitations on the scope of a claimed invention or what can be claimed, but rather as descriptions of features specific to particular embodiments. Certain features that are described in this document in connection with separate embodiments can also be used in combination be implemented in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment may also be implemented in multiple embodiments separately or in any suitable sub-combination. Furthermore, although features are described above as functioning in certain combinations and can even initially be claimed as such, in some cases one or more features from a claimed combination may be removed from the combination and the claimed combination may be reduced to a sub-combination or a variation be directed to a sub-combination. Similarly, although acts are shown in the drawings in a particular order, it should not be construed that such acts must be performed in the particular order shown or in the sequential order, or that all acts shown must be performed in order to obtain desired results achieve.

Es werden nur wenige Beispiele und Implementierungen offenbart. Variationen, Modifikationen und Verbesserungen an den beschriebenen Beispielen und Implementierungen und anderen Implementierungen können basierend auf dem Offenbarten vorgenommen werden. Obwohl Vorgänge in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, sollte dies in ähnlicher Weise nicht so verstanden werden, dass solche Vorgänge in der bestimmten gezeigten Reihenfolge oder in sequentieller Reihenfolge durchgeführt werden müssen oder dass alle dargestellten Vorgänge durchgeführt werden müssen, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus sollte die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den in diesem Patentdokument beschriebenen Ausführungsformen nicht so verstanden werden, dass sie eine solche Trennung in allen Ausführungsformen erfordert.Only a few examples and implementations are disclosed. Variations, modifications, and improvements to the examples and implementations described and other implementations can be made based on what is disclosed. Similarly, although acts are shown in the drawings in a particular order, it should not be construed that such acts must be performed in the particular order shown or in the sequential order, or that all acts shown must be performed in order to obtain desired results achieve. Furthermore, the separation of various system components in the embodiments described in this patent document should not be construed as requiring such separation in all embodiments.

Während das Vorstehende eine vollständige Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen ist, können verschiedene Modifikationen, alternative Konstruktionen und Äquivalente verwendet werden. Als ein Beispiel kann die gepackte Vorrichtung jede Kombination von Elementen beinhalten, die vorstehend beschrieben sind, sowie außerhalb der vorliegenden Spezifikation. Daher sollten die obige Beschreibung und die Darstellungen nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.While the foregoing is a complete description of specific embodiments, various modifications, alternative constructions, and equivalents may be used. As an example, the packaged device may include any combination of elements described above as well as outside of the present specification. Therefore, the above description and illustrations should not be taken as limiting the scope of the present invention, which is defined by the appended claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (80)

Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung, umfassend: ein Substrat; eine Transistorvorrichtung mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) auf dem Substrat, eine ScAlN-Schicht beinhaltend, die so konfiguriert ist, dass sie eine Pufferschicht der HEMT-Vorrichtung bereitstellt, um die Ausbildung eines 2DEG-Kanalbereichs der HEMT-Vorrichtung zu begrenzen; und eine piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung auf dem Substrat, die die ScAlN-Schicht beinhaltet, die sandwichartig zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode der piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung angeordnet ist, um einen piezoelektrischen Resonator für die piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung bereitzustellen.Integrated RF circuit device comprising: a substrate; a high electron mobility (HEMT) transistor device on the substrate including a ScAlN layer configured to provide a buffer layer of the HEMT device to limit the formation of a 2DEG channel region of the HEMT device; and an RF piezoelectric resonator device on the substrate including the ScAlN layer sandwiched between an upper electrode and a lower electrode of the RF piezoelectric resonator device to provide a piezoelectric resonator for the RF piezoelectric resonator device. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen piezoelektrischen HF-Resonatorhohlraum zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat.Integrated RF circuit device according to claim 1 , further comprising: a piezoelectric RF resonator cavity between the bottom electrode and the substrate. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: eine GaN-Kanalschicht auf der ScAlN-Schicht; eine Sperrschicht auf der GaN-Kanalschicht, um den 2DEG-Kanalbereich in der GaN-Kanalschicht bereitzustellen; einen GaN-Drain-Bereich, der in die GaN-Kanalschicht an einem ersten Ende des 2DEG-Kanalbereichs vertieft ist; einen GaN-Source-Bereich, der in die GaN-Kanalschicht an einem zweiten Ende des 2DEG-Kanalbereichs gegenüber dem ersten Ende des 2DEG-Kanalbereichs vertieft ist; und eine Gate-Elektrode zwischen dem GaN-Drain-Bereich und dem GaN-Source-Bereich gegenüber der Sperrschicht und konfiguriert zum Modulieren des 2DEG-Kanalbereichs in der GaN-KanalschichtIntegrated RF circuit device according to claim 1 , wherein the HEMT device further comprises: a GaN channel layer on the ScAlN layer; a barrier layer on the GaN channel layer to provide the 2DEG channel region in the GaN channel layer; a GaN drain region recessed into the GaN channel layer at a first end of the 2DEG channel region; a GaN source region recessed into the GaN channel layer at a second end of the 2DEG channel region opposite the first end of the 2DEG channel region; and a gate electrode between the GaN drain region and the GaN source region opposite to the barrier layer and configured to modulate the 2DEG channel region in the GaN channel layer Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ScAlN-Schicht relativ zu einer GaN-Kanalschicht der HEMT-Vorrichtung, die sich auf der ScAlN-Schicht befindet, spannungsausgeglichen ist.Integrated RF circuit device according to claim 1 , wherein the ScAlN layer is stress balanced relative to a GaN channel layer of the HEMT device located on the ScAlN layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die ScAlN-Schicht Sc0,18Al0,82N umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 4 , wherein the ScAlN layer comprises Sc 0.18 Al 0.82 N. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: eine GaN-Kanalschicht auf der ScAlN-Schicht; und eine ScAlN-Sperrschicht auf der GaN-Kanalschicht, um den 2DEG-Kanalbereich in der GaN-Kanalschicht bereitzustellen.Integrated RF circuit device according to claim 4 , wherein the HEMT device further comprises: a GaN channel layer on the ScAlN layer; and a ScAlN barrier layer on the GaN channel layer to provide the 2DEG channel region in the GaN channel layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: eine GaN-Kanalschicht auf der ScAlN-Schicht; und eine AlGaN-Sperrschicht auf der GaN-Kanalschicht, um den 2DEG-Kanalbereich in der GaN-Kanalschicht bereitzustellen.Integrated RF circuit device according to claim 4 , wherein the HEMT device further comprises: a GaN channel layer on the ScAlN layer; and an AlGaN barrier layer on the GaN channel layer to provide the 2DEG channel region in the GaN channel layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: eine GaN-Kanalschicht auf der ScAlN-Schicht; eine AlN-Untersperrschicht auf der GaN-Kanalschicht; und eine Sperrschicht, die AlN auf der AlN-Untersperrschicht beinhaltet, um den 2DEG-Kanalbereich in der GaN-Kanalschicht bereitzustellen.Integrated RF circuit device according to claim 4 , wherein the HEMT device further comprises: a GaN channel layer on the ScAlN layer; an AlN sub-barrier layer on the GaN channel layer; and a barrier layer including AlN on the AlN sub-barrier layer to provide the 2DEG channel region in the GaN channel layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ScAlN-Schicht ein Einkristall-ScAlN-Material umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 1 , wherein the ScAlN layer comprises a single crystal ScAlN material. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Einkristall-ScAlN-Material eine kristalline Struktur aufweist, die durch einen XRD-Rocking-Curve-FWHM-Wert in einem Bereich zwischen etwa weniger als 1,0 Grad und etwa 0,001 Grad, gemessen um einen Abtastwinkel Zwei-Theta (2Θ), gekennzeichnet ist.Integrated RF circuit device according to claim 9 , wherein the single crystal ScAlN material has a crystalline structure characterized by an XRD rocking curve FWHM value in a range between about less than 1.0 degrees and about 0.001 degrees as measured at a two-theta (2Θ ), is marked. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Silizium-< 100>-Substrat umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 1 wherein the substrate comprises a silicon <100> substrate. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ScAlN-Schicht eine Sc0,18Al0,82N-Schicht mit einer Dicke von etwa 2 Mikrometern bis etwa 0,01 Mikrometer umfasst, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: eine GaN-Kanalschicht auf der Sc0,18Al0,82N-Schicht, wobei die GaN-Kanalschicht eine Dicke von etwa 0,1 Mikrometern bis etwa 1,0 Mikrometer aufweist; und eine ScAlN-Sperrschicht auf der GaN-Kanalschicht, wobei die ScAlN-Sperrschicht eine Dicke von etwa 200 nm bis etwa 0,01 Mikrometer aufweist.Integrated RF circuit device according to claim 1 , wherein the ScAlN layer comprises a Sc 0.18 Al 0.82 N layer having a thickness of about 2 microns to about 0.01 microns, the HEMT device further comprising: a GaN channel layer on the Sc 0, 18 Al 0.82 N layer, wherein the GaN channel layer has a thickness of about 0.1 micron to about 1.0 micron; and a ScAlN barrier layer on the GaN channel layer, the ScAlN barrier layer having a thickness of from about 200 nm to about 0.01 microns. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine GaN- oder SiN-Passivierungsschicht zwischen der Gate-Elektrode und der Sperrschicht.Integrated RF circuit device according to claim 3 , further comprising: a GaN or SiN passivation layer between the gate electrode and the barrier layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine direkt auf der Sperrschicht aufgewachsene Passivierungsschicht.Integrated RF circuit device according to claim 3 , further comprising: a passivation layer grown directly on the barrier layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die GaN-Kanalschicht eine Epi-GaN-Kanalschicht auf der ScAlN-Schicht umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 3 , wherein the GaN channel layer comprises an epi-GaN channel layer on the ScAlN layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Sperrschicht ferner Sc, Ga oder In beinhaltet.Integrated RF circuit device according to claim 3 , wherein the barrier layer further includes Sc, Ga or In. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Epi-GaN-Kanalschicht ferner In und Al umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 15 , wherein the epi-GaN channel layer further comprises In and Al. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die GaN-Kanalschicht InxGa(1-x)N umfasst, wobei x in einem Bereich zwischen größer als etwa 0,08 und etwa 0,12 liegt.Integrated RF circuit device according to claim 3 , wherein the GaN channel layer comprises In x Ga (1-x) N, where x ranges from greater than about 0.08 to about 0.12. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Abstand zwischen dem GaN-Drain-Bereich und dem GaN-Source-Bereich weniger als 5 Mikrometer beträgt und ein Durchschlagfeld der HEMT-Vorrichtung mindestens etwa 1,0 MV/cm bis etwa 6,0 MV/cm beträgt.Integrated RF circuit device according to claim 3 , wherein a spacing between the GaN drain region and the GaN source region is less than 5 micrometers and a breakdown field of the HEMT device is at least about 1.0 MV/cm to about 6.0 MV/cm. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine obere Oberfläche der Sperrschicht etwa 2 nm oder weniger von einer oberen Oberfläche der HEMT-Vorrichtung angeordnet ist.Integrated RF circuit device according to claim 3 , wherein a top surface of the barrier layer is located about 2 nm or less from a top surface of the HEMT device. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine amorphe AlN-Passivierungsschicht zwischen der Gate-Elektrode und der Sperrschicht.Integrated RF circuit device according to claim 3 , further comprising: an amorphous AlN passivation layer between the gate electrode and the barrier layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: ein Gruppe-III-N-Kanalschichtgitter, das an und auf der ScAlN-Schicht angepasst ist; eine Gruppe-III-N-Sperrschicht auf der Gruppe-III-N-Kanalschicht, wobei die Gruppe-III-N-Sperrschicht eine Spannung in einem Bereich zwischen etwa -400 MPa und etwa +400 MPa aufweist, und um einen Kanalbereich in der Gruppe-III-N-Kanalschicht bereitzustellen; einen Gruppe-III-N-Drain-Bereich, der in die Gruppe-III-N-Kanalschicht an einem ersten Ende des Kanalbereichs vertieft ist; einen Gruppe-III-N-Source-Bereich, der in die Gruppe-III-N-Kanalschicht an einem zweiten Ende des Kanalbereichs gegenüber dem ersten Ende des Kanalbereichs vertieft ist; und eine Gate-Elektrode zwischen dem Gruppe-III-N-Drain-Bereich und dem Gruppe-III-N-Source-Bereich.Integrated RF circuit device according to claim 1 wherein the HEMT device further comprises: a Group III N-channel layer grating matched to and on the ScAlN layer; a group III-N junction layer on the group III-N channel layer, the group III-N junction layer having a stress in a range between about -400 MPa and about +400 MPa, and around a channel region in the to provide Group III N-channel layer; a Group III N drain region recessed into the Group III N channel layer at a first end of the channel region; a Group III N source region recessed into the Group III N channel layer at a second end of the channel region opposite the first end of the channel region; and a gate electrode between the Group III N drain region and the Group III N source region. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Gruppe-III-N-Sperrschicht eine Bandlücke von etwa 6 eV bei Raumtemperatur aufweist.Integrated RF circuit device according to Claim 22 , where the Group III-N junction has a band gap of about 6 eV at room temperature. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei ein Abstand zwischen dem Gruppe-III-N-Drain-Bereich und dem Gruppe-III-N-Source-Bereich weniger als 3 Mikrometer beträgt und ein Durchschlagfeld der HEMT-Vorrichtung mindestens etwa 1,0 MV/cm bis etwa 6,0 MV/cm beträgt.Integrated RF circuit device according to Claim 22 wherein a spacing between the Group III N drain region and the Group III N source region is less than 3 microns and a breakdown field of the HEMT device is at least about 1.0 MV/cm to about 6, is 0 MV/cm. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei eine obere Oberfläche der Gruppe-III-N-Sperrschicht etwa 2 nm oder weniger von einer oberen Oberfläche der HEMT-Vorrichtung angeordnet ist, die sich zwischen der Gate-Elektrode und dem Gruppe-III-N-Drain-Bereich erstreckt.Integrated RF circuit device according to Claim 22 wherein a top surface of the group III N junction is located about 2 nm or less from a top surface of the HEMT device extending between the gate electrode and the group III N drain region. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Gruppe-III-N-Sperrschicht ScAlN umfasst.Integrated RF circuit device according to Claim 22 , wherein the Group III-N barrier layer comprises ScAlN. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die HEMT-Vorrichtung ferner umfasst: eine Gruppe-III-N-Kanalschicht auf der ScAlN-Schicht; eine Gruppe-III-N-Sperrschicht auf der Gruppe-III-N-Kanalschicht, um einen Kanalbereich in der Gruppe-III-N-Kanalschicht bereitzustellen; eine Gruppe-III-N-Deckschicht auf der Gruppe-III-N-Sperrschicht; und wobei mindestens eine der Gruppe-III-N-Kanalschicht, der Gruppe-III-N-Sperrschicht und der Gruppe-III-N-Deckschicht konfiguriert ist, um einen Belastungsausgleich relativ zum ScAlN bereitzustellen.Integrated RF circuit device according to claim 1 wherein the HEMT device further comprises: a Group III N-channel layer on the ScAIN layer; a group III-N junction layer on the group III-N channel layer to provide a channel region in the group III-N channel layer; a Group III-N cap layer on the Group III-N barrier layer; and wherein at least one of the Group III-N channel layer, the Group III-N barrier layer, and the Group III-N cap layer is configured to provide stress balancing relative to the ScAlN. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung, umfassend: ein Substrat; einen piezoelektrischen Resonatorhohlraum auf dem Substrat; einen piezoelektrischen ScAlN-Resonator auf dem Substrat, der sich über den piezoelektrischen Resonatorhohlraum erstreckt; eine untere Elektrode auf dem piezoelektrischen ScAlN-Resonator in dem piezoelektrischen Resonatorhohlraum; eine auf dem piezoelektrischen ScAlN-Resonator über dem piezoelektrischen Resonatorhohlraum aufgewachsene GaN-Kanalschicht; eine Sperrschicht auf der GaN-Kanalschicht, um einen 2DEG-Kanalbereich in der durch den piezoelektrischen ScAlN-Resonator begrenzten GaN-Kanalschicht bereitzustellen; einen GaN-Drain-Bereich, der in die GaN-Kanalschicht an einem ersten Ende des 2DEG-Kanalbereichs vertieft ist; einen GaN-Source-Bereich, der in die GaN-Kanalschicht an einem zweiten Ende des 2DEG-Kanalbereichs gegenüber dem ersten Ende des Kanalbereichs vertieft ist; und eine Gate-Elektrode zwischen dem GaN-Drain-Bereich und dem GaN-Source-Bereich gegenüber der Sperrschicht und konfiguriert zum Modulieren des 2DEG-Kanalbereichs in der GaN-KanalschichtAn RF integrated circuit device comprising: a substrate; a piezoelectric resonator cavity on the substrate; a ScAlN piezoelectric resonator on the substrate and extending across the piezoelectric resonator cavity; a bottom electrode on the ScAlN piezoelectric resonator in the piezoelectric resonator cavity; a GaN channel layer grown on the ScAlN piezoelectric resonator over the piezoelectric resonator cavity; a barrier layer on the GaN channel layer to provide a 2DEG channel region in the GaN channel layer defined by the ScAlN piezoelectric resonator; a GaN drain region recessed into the GaN channel layer at a first end of the 2DEG channel region; a GaN source region recessed into the GaN channel layer at a second end of the 2DEG channel region opposite the first end of the channel region; and a gate electrode between the GaN drain region and the GaN source region of the junction layer and configured to modulate the 2DEG channel region in the GaN channel layer Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung, umfassend: ein Siliziumsubstrat; und eine ScAIN-Schicht, die eine Pufferschicht für einen epi-gewachsenen Materialstapel bereitstellt, der in einer HF-Transistorvorrichtung mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) auf dem Siliziumsubstrat beinhaltet ist, und eine piezoelektrische Resonatorstruktur bereitstellt, die in einem HF-Filter auf dem Siliziumsubstrat beinhaltet ist.Integrated RF circuit device comprising: a silicon substrate; and a ScAIN layer providing a buffer layer for an epi-grown material stack included in a high electron mobility (HEMT) RF transistor device on the silicon substrate, and providing a piezoelectric resonator structure included in an RF filter on the silicon substrate is. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die ScAlN-Schicht konfiguriert ist, um die Ausbildung eines 2DEG-Kanalbereichs in einer GaN-Kanalschicht in dem epi-gewachsenen Materialstapel der HEMT-Vorrichtung zu begrenzen.Integrated RF circuit device according to claim 29 , wherein the ScAlN layer is configured to limit the formation of a 2DEG channel region in a GaN channel layer in the epi-grown material stack of the HEMT device. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die HEMT-Vorrichtung eine erste HEMT-Vorrichtung umfasst, die ein verstärktes Ausgangssignal als Reaktion auf ein Eingangssignal bereitstellt, wobei das verstärkte Ausgangssignal mit einem Eingang des HF-Filters gekoppelt ist, der zum Bereitstellen eines gefilterten Ausgangssignals konfiguriert ist, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: einen Schalter, der mit dem gefilterten Ausgangssignal gekoppelt ist, wobei der Schalter eine zweite HEMT-Vorrichtung auf dem Substrat beinhaltet, das die ScAlN-Schicht beinhaltet, wobei der Schalter konfiguriert ist, entweder das gefilterte Ausgangssignal oder das Eingangssignal zu einem Schaltausgang zu leiten.Integrated RF circuit device according to claim 29 , wherein the HEMT device comprises a first HEMT device that provides an amplified output signal in response to an input signal, the amplified output signal being coupled to an input of the RF filter configured to provide a filtered output signal, the device further comprising: a switch coupled to the filtered output signal, the switch including a second HEMT device on the substrate including the ScAlN layer, the switch configured to output either the filtered output signal or the input signal to a switching output to direct. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die HEMT-Vorrichtung eine erste HEMT-Vorrichtung umfasst, die einen Schalter bereitstellt, der konfiguriert ist, um ein empfangenes Signal von einer Antenne zu einem Eingang des HF-Filters zu leiten, um eine gefilterte Ausgabe bereitzustellen, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: eine zweite HEMT-Vorrichtung, die einen Verstärker bereitstellt, der zum Ausgeben eines verstärkten Signals konfiguriert ist.Integrated RF circuit device according to claim 29 , wherein the HEMT device comprises a first HEMT device providing a switch configured to route a received signal from an antenna to an input of the RF filter to provide a filtered output, the device further comprising : a second HEMT device providing an amplifier configured to output an amplified signal. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die HEMT-Vorrichtung einen Leistungsverstärker umfasst, der so konfiguriert ist, dass er dem HF-Filter ein verstärktes Signal bereitstellt.Integrated RF circuit device according to claim 29 , wherein the HEMT device comprises a power amplifier configured to provide an amplified signal to the RF filter. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die ScAlN-Schicht eine ScxAl1-x-N-Schicht umfasst, wobei x in einem Bereich zwischen etwa 0,18 und etwa 0,4 liegt.Integrated RF circuit device according to claim 29 , wherein the ScAlN layer comprises a Sc x Al 1-x -N layer, where x ranges from about 0.18 to about 0.4. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 34, wobei die ScxAl1-x-N-Schicht eine kristalline Struktur hat, gekennzeichnet durch einen XRD-Rocking-Curve-FWHM-Wert in einem Bereich zwischen etwa weniger als 1,0 Grad und etwa 0,001 Grad, gemessen um einen Abtastwinkel Zwei-Theta (2Θ).Integrated RF circuit device according to Claim 34 , wherein the Sc x Al 1-x -N layer has a crystalline structure characterized by an XRD rocking curve FWHM value in a range between about less than 1.0 degrees and about 0.001 degrees measured about one scan angle Two-theta (2Θ). Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die piezoelektrische Resonatorstruktur einen Resonator für akustische Volumenwellen (BAW) oder einen Resonator für akustische Oberflächenwellen umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 29 wherein the piezoelectric resonator structure comprises a bulk acoustic wave (BAW) resonator or a surface acoustic wave resonator. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei das Siliziumsubstrat ein Silizium-< 100>-Trägersubstrat umfasst, das während der Herstellung an die ScAlN-Schicht gebondet wird.Integrated RF circuit device according to claim 29 wherein the silicon substrate comprises a silicon <100> support substrate bonded to the ScAlN layer during fabrication. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei die ScAlN-Schicht eine epitaktisch gewachsene ScAlN-Schicht umfasst.Integrated RF circuit device according to claim 29 , wherein the ScAlN layer comprises an epitaxially grown ScAlN layer. Integrierte HF-Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 38, wobei der epi-gewachsene Materialstapel ohne eine Vakuumunterbrechung gebildet ist.Integrated RF circuit device according to Claim 38 , wherein the epi-grown material stack is formed without a vacuum break. Verfahren zum Ausbilden einer integrierten HF-Schaltungsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer ScxAl1-x-N-Schicht auf einem Substrat, wobei die ScxAl1-x-N-Schicht einen piezoelektrischen Resonatorbereich und einen HEMT-Vorrichtungsbereich beinhaltet; Ausbilden einer Kanalschicht eines Transistors mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) auf der ScxAl1-x-N-Schicht, wobei die HEMT-Kanalschicht an die ScxAl1-x-N-Schicht gitterangepasst ist, um ein 2DEG-Kanalbereich bereitzustellen; Ausbilden einer HEMT-Sperrschicht auf der HEMT-Kanalschicht, wobei die HEMT-Sperrschicht an dieScxAl1-x-N-Schicht gitterangepasst ist; und Ausbilden einer piezoelektrischen Resonatorelektrode auf dem piezoelektrischen Resonatorbereich.A method of forming an RF integrated circuit device, the method comprising: forming a Sc x Al 1-x -N layer on a substrate, the Sc x Al 1-x -N layer comprising a piezoelectric resonator region and a HEMT device region contains; forming a high electron mobility transistor (HEMT) channel layer on the Sc x Al 1-x -N layer, wherein the HEMT channel layer is lattice-matched to the Sc x Al 1-x -N layer to provide a 2DEG channel region ; forming a HEMT barrier layer on the HEMT channel layer, the HEMT barrier layer being lattice-matched to the Sc x Al 1-x -N layer; and forming a piezoelectric resonator electrode on the piezoelectric resonator region. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht umfasst, wobei x = 0,18; und wobei das Ausbilden der HEMT-Kanalschicht auf der ScxAl1-x-N-Schicht das Ausbilden einer GaN-Kanalschicht umfasst.procedure after Claim 40 wherein forming the Sc x Al 1 -x -N layer comprises forming the Sc x Al 1-x -N layer, where x = 0.18; and wherein forming the HEMT channel layer on the Sc x Al 1-x -N layer comprises forming a GaN channel layer. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht umfasst, wobei x = 0,3; und wobei das Ausbilden der HEMT-Kanalschicht auf der ScxAl1-x-N-Schicht das Ausbilden einer InGaN-Kanalschicht umfasst.procedure after Claim 40 wherein forming the Sc x Al 1 -x -N layer comprises forming the Sc x Al 1-x -N layer, where x = 0.3; and wherein forming the HEMT channel layer on the Sc x Al 1-x -N layer comprises forming an InGaN channel layer. Verfahren nach Anspruch 40, wobei dem Ausbilden der ScxAli-x-N-Schicht vorausgeht: Ausbilden einer AlN-Seed-Schicht direkt auf dem Substrat.procedure after Claim 40 , where the formation of the Sc x Ali- x -N layer is preceded by: Forming an AlN seed layer directly on the substrate. Verfahren nach Anspruch 40, wobei dem Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht vorausgeht: Ausbilden einer GaN-Seed-Schicht direkt auf dem Substrat.procedure after Claim 40 , wherein forming the Sc x Al 1-x -N layer is preceded by: forming a GaN seed layer directly on the substrate. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden der HEMT-Sperrschicht das Ausbilden einer ScxAl1-x-N-Sperrschicht oder einer AlGaN-Sperrschicht umfasst.procedure after Claim 40 , wherein forming the HEMT barrier layer comprises forming a Sc x Al 1-x -N barrier layer or an AlGaN barrier layer. Verfahren nach Anspruch 45, wobei dem Ausbilden der HEMT-Sperrschicht vorausgeht: Ausbilden einer AlN-Untersperrschicht direkt auf der HEMT-Kanalschicht.procedure after Claim 45 , wherein forming the HEMT junction layer is preceded by: forming an AlN sub-junction layer directly on the HEMT channel layer. Verfahren nach Anspruch 40, wobei Vorgänge zum Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht bis zum Ausbilden der HEMT-Sperrschicht epitaxiale Wachstumsvorgänge umfassen, die ohne Vakuumunterbrechung durchgeführt werden.procedure after Claim 40 wherein processes from forming the Sc x Al 1-x -N layer to forming the HEMT barrier layer include epitaxial growth processes performed without vacuum breaking. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht auf eine Dicke in einem Bereich zwischen etwa 200 nm und 800 nm umfasst.procedure after Claim 40 , wherein forming the Sc x Al 1-x -N layer comprises forming the Sc x Al 1-x -N layer to a thickness in a range between about 200 nm and 800 nm. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden der HEMT-Kanalschicht das Ausbilden der HEMT-Kanalschicht auf eine Dicke in einem Bereich zwischen etwa 0,5 Mikrometern und etwa 1,0 Mikrometer umfasst,procedure after Claim 40 , wherein forming the HEMT channel layer comprises forming the HEMT channel layer to a thickness in a range between about 0.5 microns and about 1.0 microns, Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden der HEMT-Sperrschicht das Ausbilden der HEMT-Sperrschicht auf eine Dicke in einem Bereich zwischen etwa 50 nm und etwa 2 nm umfasst.procedure after Claim 40 , wherein forming the HEMT barrier layer comprises forming the HEMT barrier layer to a thickness in a range between about 50 nm and about 2 nm. Verfahren nach Anspruch 40, wobei die ScxAl1-x-N-Schicht ein Einkristall-ScxAl1-x-N-Material umfasst.procedure after Claim 40 , wherein the Sc x Al 1-x -N layer comprises a single crystal Sc x Al 1-x -N material. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht ferner umfasst: Bereitstellen eines Sc-Vorläufers in einer Reaktionskammer über eine erhitzte Vorläuferleitung, um das Einkristall-ScxAl1-x-N-Material auf dem Substrat zu bilden.procedure after claim 5 wherein forming the Sc x Al 1-x -N layer further comprises: providing a Sc precursor in a reaction chamber via a heated precursor line to form the single crystal Sc x Al 1-x -N material on the substrate . Verfahren nach Anspruch 52, wobei das Einkristall-ScxAl1-x-N-Material eine kristalline Struktur aufweist, die durch einen XRD-Rocking-Curve-FWHM-Wert in einem Bereich zwischen etwa weniger als 1,0 Grad und etwa 0,001 Grad gekennzeichnet ist, gemessen um einen Abtastwinkel Zwei-Theta (2Θ).procedure after Claim 52 , wherein the single crystal Sc x Al 1-x -N material has a crystalline structure characterized by an XRD rocking curve FWHM value in a range between about less than 1.0 degree and about 0.001 degree, measured at a scan angle two theta (2Θ). Verfahren nach Anspruch 52, wobei die erhitzte Vorläuferleitung auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 60 Grad Celsius und etwa 120 Grad Celsius erhitzt wird.procedure after Claim 52 wherein the heated precursor wire is heated to a temperature in a range between about 60 degrees Celsius and about 120 degrees Celsius. Verfahren nach Anspruch 54, wobei die erhitzte Vorläuferleitung zwischen einer Quelle des Sc-Vorläufers und der Reaktionskammer liegt.procedure after Claim 54 wherein the heated precursor conduit is between a source of Sc precursor and the reaction chamber. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Substrat ein Silizium-< 111 >-Substrat, ein SiC-Substrat oder ein Al2O3-Substrat umfasst.procedure after Claim 40 , wherein the substrate comprises a silicon <111> substrate, a SiC substrate or an Al 2 O 3 substrate. Verfahren nach Anspruch 40, ferner umfassend: Bereitstellen von NH3 auf einer Oberfläche des Substrats bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 700 Grad Celsius und etwa 1200 Grad Celsius vor dem Ausbilden der ScxAl1-x-N-Schicht.procedure after Claim 40 , further comprising: prior to forming the Sc x Al 1-x -N layer, providing NH 3 on a surface of the substrate at a temperature in a range between about 700 degrees Celsius and about 1200 degrees Celsius. Verfahren nach Anspruch 40, wobei die integrierte HF-Schaltungsvorrichtung eine Oberflächenschallwellenresonatorvorrichtung umfasst.procedure after Claim 40 wherein the RF integrated circuit device comprises a surface acoustic wave resonator device. Verfahren nach Anspruch 40, wobei die integrierte HF-Schaltungsvorrichtung eine Resonatorvorrichtung für akustische Volumenwellen umfasst.procedure after Claim 40 wherein the RF integrated circuit device comprises a bulk acoustic wave resonator device. Verfahren zum Ausbilden einer integrierten HF-Schaltungsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht auf einem Substrat; Ausbilden einer Transistorvorrichtung mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT), einschließlich einer Kanalschicht und einer Sperrschicht der HEMT-Vorrichtung, auf der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht; und Ausbilden einer piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung aus der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, wobei die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht sandwichartig zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode der piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung angeordnet ist, um einen piezoelektrischen Resonator für die piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung bereitzustellen.A method of forming an RF integrated circuit device, the method comprising: forming a single crystal Sc x Al 1-x -N layer on a substrate; forming a high electron mobility transistor (HEMT) device including a channel layer and a depletion layer of the HEMT device on the single crystal Sc x Al 1-x -N layer; and forming an RF piezoelectric resonator device from the single crystal Sc x Al 1-x -N layer, the single crystal Sc x Al 1-x -N layer being sandwiched between an upper electrode and a lower electrode of the piezoelectric RF resonator device is arranged to provide a piezoelectric resonator for the RF piezoelectric resonator device. Verfahren nach Anspruch 60, wobei das Ausbilden der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, der Kanalschicht und der Sperrschicht der HEMT-Vorrichtung ohne Vakuumunterbrechung durchgeführt wird.procedure after Claim 60 , wherein the formation of the single-crystal Sc x Al 1-x -N layer, the channel layer and the barrier layer of the HEMT device is performed without vacuum breaking. Verfahren nach Anspruch 60, wobei das Ausbilden der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht das Ausbilden der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht umfasst, wobei x in einem Bereich zwischen etwa 0,18 und etwa 0,4 liegt.procedure after Claim 60 , wherein forming the single crystal Sc x Al 1 -x -N layer comprises forming the single crystal Sc x Al 1-x -N layer, where x ranges from about 0.18 to about 0.4 . Verfahren nach Anspruch 62, wobei die Kanalschicht eine GaN-Kanalschicht umfasst, die an die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht gitterangepasst ist.procedure after Claim 62 , wherein the channel layer comprises a GaN channel layer lattice-matched to the single crystal Sc x Al 1-x -N layer. Verfahren nach Anspruch 60, wobei die Kanalschicht, die auf die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht verspannt ist, relativ zu der Kanalschicht spannungsausgeglichen ist.procedure after Claim 60 , wherein the channel layer strained on the single crystal Sc x Al 1-x -N layer is stress balanced relative to the channel layer. Verfahren nach Anspruch 64, wobei eine Spannung auf der Kanalschicht in einem Bereich zwischen etwa -400 MPa und etwa +400 MPa liegt.procedure after Claim 64 , wherein a stress on the channel layer is in a range between about -400 MPa and about +400 MPa. Verfahren nach Anspruch 65, wobei das Substrat ein Wachstumssubstrat umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: epitaxiales Ausbilden der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht auf einer ersten Seite des Wachstumssubstrats; Ausbilden der Kanalschicht und der Sperrschicht der HEMT-Vorrichtung auf einer ersten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht über der ersten Seite des Wachstumssubstrats; Ausbilden der unteren Elektrode auf der ersten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht über der ersten Seite des Wachstumssubstrats; Ausbilden einer Opferschicht auf der unteren Elektrode und auf der Sperrschicht der HEMT-Vorrichtung; Koppeln der unteren Elektrode der piezoelektrischen HF-Resonatorvorrichtung und der HEMT-Vorrichtung über der ersten Seite des Wachstumssubstrats mit einem Trägersubstrat; und Bearbeiten einer zweiten Seite des Wachstumssubstrats gegenüber der ersten Seite des Wachstumssubstrats, um eine zweite Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht freizulegen, die gegenüber der ersten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht liegt.procedure after Claim 65 wherein the substrate comprises a growth substrate, the method further comprising: epitaxially forming the single crystal Sc x Al 1-x -N layer on a first side of the growth substrate; forming the channel layer and the barrier layer of the HEMT device on a first surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer over the first side of the growth substrate; forming the bottom electrode on the first surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer over the first side of the growth substrate; forming a sacrificial layer on the bottom electrode and on the barrier layer of the HEMT device; coupling the bottom electrode of the RF piezoelectric resonator device and the HEMT device to a support substrate over the first side of the growth substrate; and processing a second side of the growth substrate opposite to the first side of the growth substrate to expose a second surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer opposite to the first surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N- layer lies. Verfahren nach Anspruch 66, ferner umfassend: Ausbilden einer Vertiefung in der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, um die untere Elektrode freizulegen; Abscheiden eines ersten Metalls auf der zweiten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, um eine obere Elektrode für die piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung zu bilden, und in der Vertiefung, um die untere Elektrode zu kontaktieren; und Ausbilden einer Wärmesenkenschicht auf der zweiten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht der HEMT-Vorrichtung, die von der oberen Elektrode beabstandet ist.procedure after Claim 66 , further comprising: forming a recess in the single crystal Sc x Al 1-x -N layer to expose the bottom electrode; depositing a first metal on the second surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer to form a top electrode for the piezoelectric RF resonator device and in the recess to contact the bottom electrode; and forming a heat sink layer on the second surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer of the HEMT device spaced from the top electrode. Verfahren nach Anspruch 67, ferner umfassend: Entfernen der Opferschicht von der unteren Elektrode und von der Sperrschicht der HEMT-Vorrichtung, um einen Resonatorhohlraum bzw. einen parasitären HEMT-Kapazitätshohlraum zu bilden.procedure after Claim 67 , further comprising: removing the sacrificial layer from the bottom electrode and from the barrier layer of the HEMT device to form a resonator cavity and a parasitic HEMT capacitance cavity, respectively. Verfahren nach Anspruch 67, ferner umfassend: Abscheiden eines zweiten Metalls auf der oberen Elektrode und auf dem ersten Metall in der Vertiefung, um einen oberen Elektrodenkontakt bzw. einen unteren Elektrodenkontakt zu bilden.procedure after Claim 67 , further comprising: depositing a second metal on the top electrode and on the first metal in the cavity to form a top electrode contact and a bottom electrode contact, respectively. Verfahren nach Anspruch 69, ferner umfassend: Abscheiden des zweiten Metalls auf der Sperrschicht, um einen Source-Kontakt und einen Drain-Kontakt für die HEMT-Vorrichtung bereitzustellen.procedure after Claim 69 , further comprising: depositing the second metal on the barrier layer to provide a source contact and a drain contact for the HEMT device. Verfahren nach Anspruch 66, wobei auf das Ausbilden der Kanalschicht und der Sperrschicht der HEMT-Vorrichtung auf der ersten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht über der ersten Seite des Wachstumssubstrats folgt: Ausbilden einer HEMT-Schutzschicht auf der HEMT-Vorrichtung; und dann Ausbilden der unteren Elektrode auf der ersten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht über der ersten Seite des Wachstumssubstrats.procedure after Claim 66 wherein forming the channel layer and the barrier layer of the HEMT device on the first surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer over the first side of the growth substrate is followed by: forming a protective HEMT layer on the HEMT device; and then forming the bottom electrode on the first surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer over the first side of the growth substrate. Verfahren nach Anspruch 71, wobei dem Ausbilden der unteren Elektrode auf der ersten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht über der ersten Seite des Wachstumssubstrats folgt: Ausbilden einer Resonatorschutzschicht auf der Opferschicht und der unteren Elektrode; Polieren einer oberen Oberfläche der Resonatorschutzschicht und einer oberen Oberfläche der HEMT-Schutzschicht; und dann Koppeln der oberen Oberfläche der Resonatorschutzschicht und der oberen Oberfläche der HEMT-Schutzschicht mit dem Trägersubstrat.procedure after Claim 71 wherein forming the bottom electrode on the first surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer over the first side of the growth substrate is followed by: forming a resonator protection layer on the sacrificial layer and the bottom electrode; polishing a top surface of the resonator protection layer and a top surface of the HEMT protection layer; and then coupling the top surface of the resonator protection layer and the top surface of the HEMT protection layer to the supporting substrate. Verfahren nach Anspruch 72, ferner umfassend: Ausbilden einer Vertiefung in der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, um die untere Elektrode freizulegen; Abscheiden eines ersten Metalls auf der zweiten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, um eine obere Elektrode für die piezoelektrische HF-Resonatorvorrichtung zu bilden, und in der Vertiefung, um die untere Elektrode zu kontaktieren; und Ausbilden einer Wärmesenkenschicht auf der zweiten Oberfläche der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht der HEMT-Vorrichtung, die von der oberen Elektrode beabstandet ist.procedure after Claim 72 , further comprising: forming a recess in the single crystal Sc x Al 1-x -N layer to expose the bottom electrode; depositing a first metal on the second surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer to form a top electrode for the piezoelectric RF resonator device and in the recess to contact the bottom electrode; and forming a heat sink layer on the second surface of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer of the HEMT device spaced from the top electrode. Verfahren zum Ausbilden einer monolithischen integrierten HF-HEMT/Resonator-Schaltungsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: epitaxiales Ausbilden einer Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht auf einem Substrat; epitaxiales Ausbilden einer HEMT-III-N-Kanalschicht auf der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, wobei die HEMT-III-N-Kanalschicht an die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht gitterangepasst ist; epitaktisches Ausbilden einer HEMT-III-N-Sperrschicht auf der HEMT-III-N-Kanalschicht; Ausbilden einer Source-Vertiefung in der HEMT-III-N-Sperrschicht und in der HEMT-III-N-Kanalschicht; Ausbilden einer Drain-Vertiefung in der HEMT-III-N-Sperrschicht und in der HEMT-III-N-Kanalschicht; Ausbilden eines III-N-Materials in der Source-Vertiefung und in der Drain-Vertiefung, um einen HEMT-Source-Bereich bzw. einen HEMT-Drain-Bereich bereitzustellen; Ausbilden einer Gate-Vertiefung in der HEMT-III-N-Sperrschicht zwischen der Source-Vertiefung und der Drain-Vertiefung; und Abscheiden eines Metalls auf der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, auf dem HEMT-Source-Bereich und auf dem HEMT-Drain-Bereich, um eine untere Elektrode für den Resonator und einen HEMT-Source-Kontakt bzw. einen HEMT-Drain-Kontakt zu bilden.A method of forming a monolithic RF-HEMT/resonator integrated circuit device, the method comprising: epitaxially forming a single crystal Sc x Al 1-x -N layer on a substrate; epitaxially forming a HEMT-III N-channel layer on the single crystal Sc x Al 1-x -N layer, wherein the HEMT-III N-channel layer is lattice-matched to the single crystal Sc x Al 1-x -N layer; epitaxially forming a HEMT-III N-junction layer on the HEMT-III N-channel layer; forming a source recess in the HEMT-III N-junction layer and in the HEMT-III N-channel layer; forming a drain recess in the HEMT-III N-junction layer and in the HEMT-III N-channel layer; forming a III-N material in the source recess and in the drain recess to provide a HEMT source region and a HEMT drain region, respectively; forming a gate recess in the HEMT-III N-junction layer between the source recess and the drain recess; and depositing a metal on the single crystal Sc x Al 1-x -N layer, on the HEMT source region and on the HEMT drain region to form a bottom electrode for the resonator and a HEMT source contact and HEMT source contact respectively to form a HEMT drain contact. Verfahren nach Anspruch 74, wobei das epitaxiale Ausbilden der Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht, das epitaxiale Ausbilden der HEMT-III-N-Kanalschicht und das epitaxiale Ausbilden der HEMT-III-N-Sperrschicht ohne Vakuumunterbrechung erfolgen.procedure after Claim 74 wherein the epitaxial growth of the single crystal Sc x Al 1-x -N layer, the epitaxial growth of the HEMT-III-N channel layer, and the epitaxial growth of the HEMT-III-N barrier layer are performed without vacuum breaking. Verfahren nach Anspruch 74, wobei dem epitaxialen Ausbilden der HEMT-III-N-Sperrschicht folgt: Ausbilden einer III-N-HEMT-Deckschicht auf der HEMT-III-N-Sperrschicht.procedure after Claim 74 wherein epitaxially forming the HEMT-III-N barrier layer is followed by: forming a III-N-HEMT cap layer on the HEMT-III-N barrier layer. Verfahren nach Anspruch 74, wobei dem epitaxialen Ausbilden der HEMT-III-N-Sperrschicht folgt: Ausbilden einer SiN-Deckschicht auf der HEMT-III-N-Sperrschicht.procedure after Claim 74 wherein epitaxially forming the HEMT-III N-junction layer is followed by: forming a SiN cap layer on the HEMT-III N-junction layer. Verfahren nach Anspruch 74, wobei dem epitaxialen Ausbilden der HEMT-III-N-Sperrschicht folgt: Ausbilden einer amorphen AlN-Deckschicht auf der HEMT-III-N-Sperrschicht.procedure after Claim 74 wherein epitaxially forming the HEMT-III-N barrier layer is followed by: forming an amorphous AlN cap layer on the HEMT-III-N barrier layer. Verfahren nach Anspruch 74, wobei die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht umfasst, wobei x in einem Bereich zwischen etwa 0,18 und etwa 0,4 liegt, und die Einkristall-ScxAl1-x-N-Schicht eine kristalline Struktur aufweist, die durch einen XRD-Rocking-Curve-FWHM-Wert in einem Bereich zwischen etwa weniger als 1,0 Grad und etwa 0,001 Grad gekennzeichnet ist, gemessen um einen Abtastwinkel Zwei-Theta (2Θ).procedure after Claim 74 wherein the single crystal Sc x Al 1 -x -N layer comprises the single crystal Sc x Al 1-x -N layer, where x ranges from about 0.18 to about 0.4, and the single crystal -Sc x Al 1-x -N layer has a crystalline structure characterized by an XRD rocking curve FWHM value in a range between about less than 1.0 degree and about 0.001 degree measured about one scan angle Two-theta (2Θ). Verfahren nach Anspruch 74, ferner umfassend: Ausbilden einer Opferschicht auf der unteren Elektrode, auf dem HEMT-Source-Kontakt und auf dem HEMT-Drain-Kontakt.procedure after Claim 74 , further comprising: forming a sacrificial layer on the bottom electrode, on the HEMT source contact, and on the HEMT drain contact.
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