自对准栅极后制III‑N晶体管制造技术

论述了与具有自对准栅极的III‑N晶体管、包含这种晶体管的系统及用于形成这种晶体管的方法有关的技术。这种晶体管包括：位于凸起源极和凸起漏极之间的极化层；位于源极和漏极之间并在极化层之上的栅极；以及在源极和漏极之上并且在其间具有开口的横向外延过生长，使得至少栅极的邻近极化层的部分与开口对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自对准栅极后制III-N晶体管
本专利技术的实施例总体上涉及III-N半导体晶体管，且更具体地涉及具有自对准栅极的III-N晶体管、器件及制造技术。
技术介绍
在一些实施方式中，基于III-N材料的晶体管(例如基于氮化镓(GaN)的晶体管)可以用于高电压和/或高频应用。例如，功率管理集成电路(PMIC)及射频集成电路(RFIC)可以是芯片上系统(SoC)中的关键功能模块。这种SoC应用可以出现在诸如智能手机、平板电脑、膝上型电脑、上网本等移动计算平台中。在这种实施方式中，PMIC和RFIC是针对功效和形状因子的重要因素(并且可以如同逻辑和存储器电路一样重要或更重要)。在一些示例中，基于氮化镓的器件可以是有利的，因为与硅(Si；～1.1eV)相比，GaN具有宽带隙(～3.4eV)。与相似尺寸的Si晶体管相比，宽带隙可以允许GaN晶体管在遭受击穿之前耐受住较大的电场(例如，施加的电压VDD)。此外，GaN晶体管可以采用2D电子气(例如2D表层电荷)作为其传输沟道。例如，2D表层电荷可以形成在通过具有较大的自发极化和压电极化的电荷感应膜(例如GaN之上的氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铝铟(AlInN))的外延沉积而形成的突变异质界面处。可以通过这种机制形成高达2x1013/cm2的非常高的电荷密度而没有杂质掺杂剂，这允许例如大于1000cm2/(Vs)的高迁移率。对于功率管理和射频(RF)放大，晶体管可能需要大的宽度(例如大于1mm)以输送大电流(例如大于1A)以及大功率(例如＞1W)。此外，为了充分利用GaN所讨论的性质，GaN晶体管典型地异质地集成到Si衬底上，以使GaN晶体管可以被放置为与SiCMOS器件靠的很近。这种放置可以使互联损失最小化，提供较小的覆盖面积，并提供缩放的优点。在当前的一些实施方式中，栅极未对准是普遍的。这种栅极未对准可以包括相对于凸起源极和漏极未对准的栅极凹部、以及相对于栅极凹部、凸起源极和漏极或两者未对准的栅极电极。这种未对准可能导致错误定向(mistargeted)的器件击穿电压或器件失效。如此，现有技术没有提供具有对准的栅极和/或栅极凹部的晶体管。对于大电压处理(例如，直接电池连接、输入/输出、通用串行总线)等，这种问题在PMIC或RFIC设备中可能变得重要。附图说明在附图中通过示例的方式而非限制的方式示出本文所述的材料。为了清楚和简便的说明，在图中描述的元件不一定按照比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大。此外，在认为适当的情况下，图中重复出现的附图标记指示相应的类似的元件。在图中：图1、2和3是包括具有自对准栅极的示例性晶体管的示例性晶体管结构的侧视图；图4是示出用于形成具有自对准栅极的晶体管的示例性工艺的流程图；图5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G、5H、5I、5J和5K是在执行特定制造操作时的示例性晶体管结构的侧视图；图6是采用带有具有自对准栅极的晶体管的集成电路的移动计算平台的说明性示图；以及图7是全部根据本专利技术的至少一些实施方式布置的计算设备的功能框图。具体实施方式现在参考附图来描述一个或多个实施例或实施方式。虽然描述了具体构造和布置，但是应当明白其仅仅用于说明性的目的。本领域技术人员应当意识到可以采用其它构造和布置而不超出本描述的精神和范围。相关本领域技术人员显而易见的，本文描述的技术和/或布置也可以用于除了本文描述的那些之外的各种其它系统和应用中。在以下具体实施方式中参考构成其一部分的附图，其中贯穿全文，相似的附图标记可以指代相似部分以指示相应或类似的元件。应当意识到为了简便和/或清楚的描述，图中描述的元件不一定按照比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大。此外，应当明白可以利用其它实施例并且可以进行结构和/或逻辑上的改变而不脱离所要求保护主题的范围。还应当注意方向和关系，例如上、下、顶、底、在...之上、在...之下等等，可以用来便于讨论附图和实施例，且并不是要限制所要求保护的主题的应用。因而，不能以限制性意义理解以下具体实施方式且所要求保护的主题的范围由所附权利要求及其等同物限定。在以下描述中，阐明了多数细节。然而对本领域的技术人员应当明白，可以在没有这些特定细节的情况下实现本专利技术。在一些情况下，公知的方法和器件以框图的形式示出，而非详细示出，以避免使本专利技术难理解。贯穿说明书对“实施例”或“一个实施例”的引用意为结合实施例所描述的特定特征、结构、功能、或特性包含在本专利技术的至少一个实施例中。因而，贯穿说明书在各处出现的短语“在实施例中”或“在一个实施例中”不一定指代本专利技术的相同实施例。此外，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式来组合特定特征、结构、功能、或特性。例如，第一实施例可以在任何位置与第二实施例组合，只要与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能、或特性不互相排斥。如在本专利技术的说明书和权利要求书中使用的，单数形式“一”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还应当明白本文使用的术语“和/或”指代并包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有可能的组合。本文可以使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词来描述部件间的结构关系。应当明白这些术语并不是要作为彼此的同义词。在特定实施例中，“连接”可以用来指示两个或更多元件彼此直接物理或电接触。“耦合”可以用来指示两个或更多元件彼此直接或间接(在其间具有其它中间元件)物理或电接触，和/或两个或更多元件彼此合作或相互作用(例如，如在因果关系中)。本文使用的术语“在...之上”、“在...之下”、“在...之间”、“在...上”等等指代一个材料层或部件相对于其它层或部件的相对位置。例如，一个层设置于另一层之上或之下可以与另一层直接接触或可以具有一个或多个中间层。此外，一个层设置于两层之间可以直接与这两层接触或可以有一个或多个中间层。相比之下，第一层在第二层“上”是与第二层直接接触。类似地，除非另外明确指出，否则一个特征设置在两个特征之间可以与相邻特征直接接触或可以具有一个或多个中间特征。如在整个说明书和权利要求书中使用的，通过术语“中的至少一个”或“中的一个或多个”连结的一系列项目可以表示所列项目的任何组合。例如，短语“A、B或C中的至少一个”可以表示：A；B；C；A和B；A和C；B和C；或A、B和C。下面描述与具有自对准栅极的晶体管相关的晶体管、器件、装置、计算平台、和方法。如上所述，减少可能导致错误定向的器件击穿电压或器件失效的栅极未对准可能是有利的。在本文描述的一个实施例中，氮化镓(GaN)晶体管可以包括自对准栅极。例如，自对准栅极可以对准到包含其间具有开口的横向外延过生长的间隔体结构的开口。横向外延过生长可以形成在凸起源极和凸起漏极之上以使它们朝向彼此延伸，但是如所述的，在其间具有开口。在一些示例中，横向外延过生长可以形成在牺牲图案化硬掩模之上。横向外延过生长之间的开口可以用来对准位于凸起源极和凸起漏极之间的极化层中的任选的栅极凹部和/或对准栅极。如本文进一步所述的，极化层可以设置在器件层之上且可以在器件层中产生2D电子气作为运输沟道。栅极或至少栅极的邻近极化层的部分可以对准到开口，且在一些示例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，包括：设置在器件层之上的极化层；凸起源极、凸起漏极、以及在所述凸起源极和所述凸起漏极之间的栅极，其中所述极化层在所述凸起源极和所述凸起漏极之间，并且其中所述栅极设置在所述极化层之上；以及第一横向外延过生长和第二横向外延过生长，所述第一横向外延过生长设置在所述凸起源极之上并具有朝向所述栅极横向延伸的第一部分，所述第二横向外延过生长在所述凸起漏极之上并具有朝向所述栅极横向延伸的第二部分，其中所述第一横向过生长和所述第二横向过生长在所述第一部分和所述第二部分之间具有开口，并且其中至少所述栅极的邻近所述极化层的部分与所述开口对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种晶体管，包括：设置在器件层之上的极化层；凸起源极、凸起漏极、以及在所述凸起源极和所述凸起漏极之间的栅极，其中所述极化层在所述凸起源极和所述凸起漏极之间，并且其中所述栅极设置在所述极化层之上；以及第一横向外延过生长和第二横向外延过生长，所述第一横向外延过生长设置在所述凸起源极之上并具有朝向所述栅极横向延伸的第一部分，所述第二横向外延过生长在所述凸起漏极之上并具有朝向所述栅极横向延伸的第二部分，其中所述第一横向过生长和所述第二横向过生长在所述第一部分和所述第二部分之间具有开口，并且其中至少所述栅极的邻近所述极化层的部分与所述开口对准。2.权利要求1所述的晶体管，其中所述栅极的顶部位于所述第一横向外延过生长的顶部下方。3.权利要求2所述的晶体管，进一步包括：第一间隙和第二间隙，所述第一间隙在所述栅极和所述第一横向外延过生长之间，所述第二间隙在所述栅极和所述第二第一横向外延过生长之间。4.权利要求1所述的晶体管，其中所述栅极的第二部分在所述第一横向外延过生长的顶部上方和之上延伸。5.权利要求1所述的晶体管，其中所述第一横向外延过生长和所述第二横向外延过生长包括宽带隙半导体材料。6.权利要求1所述的晶体管，其中所述第一横向外延过生长和所述第二横向外延过生长包括氮化镓或氮化铝镓至少之一。7.权利要求1所述的晶体管，进一步包括：栅极电介质，其位于所述极化层和所述栅极的邻近所述极化层的所述部分之间。8.权利要求7所述的晶体管，其中所述栅极电介质在所述极化层和所述第一横向外延过生长的至少部分之上延伸。9.权利要求1所述的晶体管，其中所述极化层包括与所述开口对准的栅极凹部。10.权利要求1所述的晶体管，其中所述栅极的邻近所述极化层的所述部分的宽度不宽于所述开口的宽度。11.权利要求1所述的晶体管，其中所述第一横向外延过生长和所述第二横向外延过生长关于所述栅极的中心线对称。12.权利要求1所述的晶体管，其中所述器件层、所述第一横向外延过生长、以及所述第二横向外延过生长包括氮化镓，所述凸起源极和所述凸起漏极包括氮化铟镓，并且所述极化层包括氮化铝铟。13.一种用于制造晶体管的方法，包括：在器件层之上设置极化层；形成凸起源极和凸起漏极，其中所述极化层在所述凸起源极和所述凸起漏极之间；在所述凸起源极之上形成第一横向外延过生长并且在所述凸起漏极之上形成第二横向外延过生长，其中所述第一横向外延过生长和所述第二横向外延过生长在所述第一横向外延过生长的横向延伸第一部分与所述第二横向外延过生长的横向延伸第二部分之间具有开口；以及在所述凸起源极和所述凸起漏极之间并在所述极化层之上设置栅极，其中至少所述栅极的邻近所述极化层的部分与所述开口对准。14.权利要求13所述的方法，其中形成所述第一横向外...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·W·田，S·达斯古普塔，S·M·宋，S·加德纳，M·拉多萨夫列维奇，R·周，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US