管，
410-邏輯與控制電路芯片，
420-第一芯片鈍化層，420t-第一芯片鈍化層厚度，420cl，420c2_導通孔，422-第一接地金屬層，422t-第一接地金屬層厚度，424-第二芯片鈍化層，424t-第二芯片鈍化層厚度，430-第一柵極層，430t-第一柵極層厚度，430L-第一柵極層長度，
440-第一柵極絕緣層，440t-第一柵極絕緣層厚度，440-1-第一柵極絕緣層，440-lt-第一柵極絕緣層厚度，440-2-第二柵極絕緣層，440-2t-第二柵極絕緣層厚度，450-第一有源溝道層，450t-第一有源溝道層厚度，450-1-第一有源溝道層，450-lt-第一有源溝道層厚度，450-2-第二有源溝道層，450-2t-第二有源溝道層厚度，460-源極， 470-漏極，
480-第一表面鈍化層，480t-第一表面鈍化層厚度，
490-輸出觸點，
500a，500b-集成智能型電力電子電路芯片，500Ca，500Cb_薄膜電容器，500Ra,500Rb-薄膜電阻器，
530-第一電容電極,530t-第一電容電極厚度，
540-第一電容器介電層,540t-第一電容器電介質層厚度，
550-第一表面鈍化層，550t-第一表面鈍化層厚度，550’ -第二表面鈍化層，550’ t_第二表面鈍化層厚度，
570-第二電容器電極,570t-第二電容器電極厚度,570’ -第一薄膜電阻電極，570 ’ t-第一薄膜電阻電極厚度，570 第二薄膜電阻電極，570 ”t_第二薄膜電阻電極厚度，590-第一電阻層，590t-第一電阻層厚度，
600，600’ -傳輸線，
670-微帶傳輸線，670w-微帶傳輸線寬度，670t-微帶傳輸線厚度，670’ -薄膜共面波導，670’ t-共面波導厚度，670’ W-共面波導寬度，
670g-第一共面間隙，670s-第一共面間隙空間，670’g-第二共面間隙，670’S-第二共面間隙空間，
680-第一接地線，680’ -第二接地線
700R-薄膜電阻器，700C-薄膜電容器，700TR-薄膜晶體管，705-邏輯與控制電路芯片，705T-邏輯與控制電路芯片厚度，
710-第一芯片鈍化層，710T-第一芯片鈍化層厚度，
715-有源溝道層，715T-有源溝道厚度，720S-源極接觸層，720D-漏極接觸層，720T-接觸層厚度，725-薄膜電容器底部電極，725T-底部電極厚度，725D-薄膜電容器底部電極漏極，725S-源極金屬電極，
730-柵極絕緣層，730T-柵極絕緣層厚度，735-閘桿部分，735L-閘桿長度，735T-閘桿高度，
740-閘頂部分，740L-閘頂長度，740T-閘頂高度，745L-電容器重疊區(qū)域，
750-介電層，750T-介電層厚度，755-薄膜電容器頂部電極，755T-薄膜電容器頂部電極厚度，
760-薄膜電阻層，760T-薄膜電阻層厚度，760L-薄膜電阻電極間距，
770A-第一薄膜電阻電極，770T-厚度，770B-第二薄膜電阻電極，
780-表面鈍化層，780T-表面鈍化層厚度，785-底部金屬接地層，785T-底部金屬接地層厚度。
【具體實施方式】
[0058]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進一步加以描述:
用于功率開關或微波放大的晶體管器件需要能在高電壓或高頻率下工作。這些晶體管器件的操作運行通常是由邏輯與控制電路芯片控制。為了實現(xiàn)集成智能型功率開關和微波放大功能，最好將功率晶體管器件直接和邏輯與控制電路芯片集成在一起。最方便的邏輯與控制電路芯片是基于單晶硅的CMOS或者雙極CMOS工藝制造，因其集成度高且具有能實現(xiàn)復雜功能和存儲的能力。然而，隨著開關和放大器關聯(lián)的結的線寬與耗盡區(qū)寬度的減小，器件的電壓處理能力也會減小。這是因為單晶硅的擊穿電場基本是恒定的，大約3xl05 V/cm。結的耗盡區(qū)寬度會隨著淺結晶體管開關器和放大器尺寸的減小而減小。例如，耗盡區(qū)寬度為0.1微米的結的擊穿電壓估計值是3伏。此擊穿電壓對用于邏輯操作或者低功率工作的晶體管來說是可接受的，但對許多用于功率開關和RF放大的晶體管而言就太低了。
[0059]另一個重要的參數(shù)是晶體管開關器或放大器的有源半導體載流子遷移率。功率開關晶體管和放大器的電荷載流子遷移率應該盡可能地大，以達到微波或毫米波的工作頻率并降低不必要的功率損耗。對于硅基CMOS器件，電子或空穴的遷移率是由電場和摻雜濃度決定的。在許多應用中場效應電子遷移率約為400 cm2/V-sec [ “M0SFET電子遷移率曲線的普遍性:Monte Carlo研究”，電子器件IEEE Transact1ns會刊。第42卷,第2期，1995年 2 月，258-265 頁 F.Gamiz, J.A.Lopez-Villanueva, J.Banqueri, J.E.Carceller andP.Cartuj0.]
柵極長度小于100納米的硅基CMOS場效應晶體管(FET)，其截止頻率可大于20GHz。對于許多開關和微波放大的應用而言該頻率是足夠的，但是3伏的擊穿電壓就太低了。以移動電話為例，微波放大器的功率大約為1W，其工作電壓估算計算如下:V2/R = I W，其中R是通常等于50歐姆的負載阻抗，則計算出工作電壓等于7伏，該值比3伏大得多。因此，在微波放大電路中，晶體管的擊穿電壓應大于7伏。
[0060]比硅的擊穿電場和遷移率更大的半導體有:氮化鎵GaN和碳化硅SiC，其擊穿電場分別為3.5 MV/cm和2 MV/cm。然而，薄膜GaN或SiC的制造需要幾個小時處理時長和大約1000C的高加工溫度。很顯然上述制造用的熱預算已經(jīng)超出了可接受的CMOS邏輯與控制電路芯片的熱預算范圍。由于GaN或SiC的薄膜沉積需要很大的熱預算，考慮到雜質分布轉移和性能的改變，它們不容易集成到硅基技術的邏輯與控制電路中以形成一個集成智能型功率開關器或RF放大器。
[0061]一種材料的擊穿電場主要是由能隙E#自由載流子的平均自由程Lm來確定的?？紤]到碰撞電離誘導擊穿機理的影響，擊穿電場隨著能隙的增大而增加，而會隨著平均自由程自由載流子的增加而減小。因此，作為功率晶體管的功率器件結構中的有源層材料，其重要參數(shù)之一是能隙與平均自由程自由載流子的比例:Eg/Lm。表I提供了幾個金屬氧化物、金屬氮化物和其它一些半導體的Eg/Lm值。Si和Ge的E g/Ljt分別為0.16和0.06，而涉及精細線寬的晶體管的功率容量是較低的(見圖8)。砷化鎵的EgAJtS 0.25，可用于制造工作在10伏的、提供中等微波功率的精細線寬晶體管。SiC和GaN的EgAJt分別是1.43和1.54，因此它們能用于制造高功率的精細線寬晶體管。然而,如前面所述，由于SiC和GaN的生長通常需要非常高的溫度(超過1000°C)，因此對它們而言，集成在先進硅基CMOS邏輯與控制電路上的熱預算太大。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于功率開關或微波放大的集成智能功率晶體管器件的制造是以金屬氮氧化物作為有源溝道層。由于所述金屬氮氧化物選自以下材料組:氮氧化銦，氮氮化鎵，氮氧化鋅，氮氧化鈦，氮氧化鎘，氮氧化鍺，氮氧化鋁，氮氧化錫，氮氧化硅及它們的混合物，因此其能隙大于0.5eV，稍好的是大于leV，最好的是大于2eV。并且金屬氮氧化物的自由載流子平均自由程小于6nm，最好的是小于3nm。需要注意的是氮氧化鋁，氮氧化鍺，氮氧化鈦和氮氧化硅也被包含在調整電荷載流子的平均自由程或作為摻雜雜質。因此，其總量不宜過大，應小于I %，最好是小于0.1 %。應該注意的是在適當條件下，金屬氮氧化物的電荷載流子遷移率相比純的氧化物或氮化物要更大，使得功率開關電路和毫米波放大器的性能可以得到改善。由于具有大能隙和中等平均自由程自由載流子，金屬氮氧化物的擊穿電場可以保持在一個較高的值:即接近或超過GaAs的4xl05 V/cm。所述金屬氮氧化物如果沉積在熱預算足夠低的低襯底溫度:低于800°C或最好低于600°C，那么在硅CMOS邏輯與控制電路芯片上集成后的性能特點則不會受太大影響。在所述金屬氮氧化物以低襯底溫度進行沉積后，可選用快速退火爐退火，其能在升高的溫度下保持較短的一段時間以增強質量和遷移率。圖8提供了能隙，載流子遷移率，平均自由程載流子的值，擊穿電場值，MFP (參考文獻[T01]-[T20])和由一些金屬氧化物和金屬氮化物的能隙和平均自由程計算出來的Eg/Lm值。當金屬氮氧化物是通過混合兩種金屬氧化物和金屬氮化物形成時，Eg/Lm的值可以取這些物質的平均值。
[0063]需要特別注意的是，以下【具體實施方式】雖然以用于功率開關的集成智能型電力電子電路芯片的圖例來進行詳細說明，但圖例中的器件結構也適用于放大電信號(包括電壓信號，電流信號，頻段在500MHz?10GHz之間的高頻微波和毫米波信號，頻段在1KHz?IGHz之間的低頻無線充電電波信號)的集成智能型功率放大電路芯片，其與集成智能型電力電子電路芯片區(qū)別在于底層邏輯與控制電路芯片410有不同的電路設計。
[0064]另外，以下【具體實施方式】中所述第一有源溝道層的材料選自以下材料組:氮氧化銦，氮氮化鎵，氮氧化鋅，氮氧化鈦，氮氧化鎘，氮氧化鍺，氮氧化鋁，氮氧化錫，氮氧化硅及它們的混合物。
[0065]所述第二有源溝道層的材料選自以下材料組:氮氧化銦，氮氮化鎵，氮氧化鋅，氮氧化鈦，氮氧化鎘，氮氧化鍺，氮氧化鋁，氮氧化錫，氮氧化硅及它們的混合物。
[0066]所述第一柵極絕緣層的材料選自以下材料組:二氧化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉿，鈦酸鍶及它們的混合物。
[0067]所述第二柵極絕緣層的材料選自以下材料組:二氧化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉿，鈦酸鍶及它們的混合物。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的一個實例，圖4a中的集成智能型電力電子電路芯片400a包括了功率晶體管400Ta和邏輯與控制電路芯片410的示意圖，其中功率晶體管400Ta直接在邏輯與控制電路芯片410上集成制造。功率晶體管400Ta包含了具有第一有源溝道層厚度450t和第一有源溝道層能隙的低溫金屬氮氧化物第一有源溝道層450。圖中具有第一芯片鈍化層厚度420t的第一芯片鈍化層420的作用是實現(xiàn)所述功率晶體管400Ta和所述邏輯與控制電路芯片410的電氣隔離。為了實現(xiàn)所述功率晶體管400Ta工作狀態(tài)的控制，功率晶體管400Ta通過導通孔420cl，420c2與所述邏輯與控制電路芯片410相接。第一柵極層430具有第一柵極層厚度430t和第一柵極層長度430L。第一柵極層長度430L的范圍為50納米至2微米，以使第一柵極層430的橫截面適合高頻開關或高頻微波、毫米波放大的應用。功率晶體管400Ta還包括了具有第一柵極層厚度430t的第一柵極層430，漏極470，源極460，具有第一柵極絕緣層厚度440t和第一柵極絕緣層固定電荷類型的第一柵極絕緣層440，具有第一表面鈍化層厚度480t的第一表面鈍化層480。所述功率晶體管的