[发明专利]用于RF开关的堆叠的III族氮化物晶体管及制造方法

说明书

半导体器件包括设置在衬底上的硅柱，硅柱具有侧壁。III族‑N半导体材料设置在硅柱的侧壁上。III族‑N半导体材料具有侧壁。掺杂源极结构和掺杂漏极结构设置在III族‑N半导体材料上。极化电荷感生层设置在III族‑N半导体材料的在掺杂的漏极结构和掺杂的源极结构之间的侧壁上。栅极电介质层的多个部分设置在III族‑N半导体材料的侧壁上和极化电荷感生层之间。由层间电介质层隔开的多个电阻栅极电极与栅极电介质层的多个部分中的每一个相邻设置。源极金属层设置在掺杂源极结构下方并与之接触。

技术领域

本发明的实施例总体涉及微电子器件及其制造方法，并且更具体地涉及用于RF开关的III族-N晶体管的堆叠体的形成。

背景技术

在无线通信和功率管理的领域中，可以使用固态器件来实现各种组件。例如，在射频(RF)通信中，RF前端是用于天线和数字基带系统之间的电路系统的通用术语。这种RF前端组件可以包括RF开关。部分由于他们的大带隙和高迁移率，氮化镓(GaN)和其他III族氮化物(N)半导体材料适用于用于诸如高频和高功率开关的应用的集成电路，但可能存在缩放带来的挑战。产生这种集成电路的可靠制造工艺可能需要以克服面积限制的方式来形成RF开关。克服缩放的一种方法是通过堆叠由III族-N半导体材料制成的多个晶体管来形成RF开关。

附图说明

图1示出了在衬底上方形成的III族-N晶体管的第一堆叠体和第二堆叠体的横截面视图、平面视图和成角度视图。

图2-18示出了表示根据本发明实施例的制造用于RF开关的III族-N晶体管的第一堆叠体和第二堆叠体的方法中的各种操作的横截面视图和平面视图。

图2示出了多层堆叠体的形成，该多层堆叠体包括在衬底上方的电介质层上形成的ILD(层间电介质)和栅极电极材料的交替层。

图3示出了在形成第一和第二图案化多层堆叠体以暴露下面的源极金属层之后的图2的结构。

图4示出了在源极金属层的表面上以及在第一和第二图案化多层堆叠体的侧壁上和最上表面上形成栅极电介质层之后的图3的结构。

图5示出了在第一和第二图案化多层堆叠体之间的区域中形成第二电介质层之后的图4的结构。

图6示出了在第二电介质层、栅极电介质层、源极金属层和绝缘体层中形成沟槽以暴露下面的衬底之后的图5的结构。

图7示出了从衬底起在沟槽中生长外延硅之后的图6的结构。

图8示出了在去除暴露外延生长的硅的垂直侧壁的第二电介质层之后的图7的结构。

图9示出了在外延生长的硅的垂直侧壁上生长III族-N半导体材料之后的图8的结构。

图10示出了在平面化III族-N半导体材料和硅柱并使III族-N半导体材料凹陷的工艺之后的图9的结构。

图11示出了在从材料层堆叠体中的每一个ILD层去除与栅极电介质层相邻的ILD层的部分之后的图10的结构。

图12示出了在从III族-N半导体材料的垂直侧壁的部分去除栅极电介质层之后的图11的结构。

图13示出了在III族-N半导体材料的暴露表面上形成极化电荷感生层之后的图12的结构。

图14示出了在极化电荷感生层的侧壁和最上表面上以及在最顶部ILD层的侧壁和最上表面上形成高K电介质层之后的图13的结构。

图15示出了在从III族-N半导体材料的最上表面去除极化电荷感生层和在第一电介质层的部分中形成凹陷之后的图14的结构。

图16示出了在III族-N半导体材料的暴露表面上形成漏极和源极结构之后的图15的结构。