纳米尺度模板结构上的ⅲ族-n晶体管的制作方法_4

文档序号:8491880阅读:来源:国知局
B和4C中所示的示例性实施例,II1-N晶体管采用两个相同的沟道区(例如,2DEG 219A、219B),它们具有由栅极电极层250上的电势并行控制的导电性质。因此,II1-N MOS晶体管的2DEG的有效电流承载宽度大致等于生长II1-N外延堆叠体的硅鳍状物210的高度(Hf)的两倍。因此,即使II1-N MOS晶体管具有极性性质,也由每个硅鳍状物形成多个晶体管沟道。
[0044]如图4A进一步所示,晶体管401在最终晶体管结构中保留娃鳍状物210。然而对于图4B中所示的晶体管402,其中已经在形成栅极堆叠体之前去除了硅鳍状物210,栅极电介质层240直接接触过渡层215A、215B。栅极电极层250还设置在过渡层215A、215B之间并由共形栅极电介质层240与外延层隔离。在示例性实施例中,在形成栅极堆叠体之前(例如,在去除硅鳍状物之前或之后)使隔离电介质241凹陷,这允许栅极电介质240和栅极金属完全包围两个II1-N外延层堆叠体。图4C示出了晶体管403的沟道区,其包括设置在过渡层215A和215B之间的基于硅的电介质鳍状物335。对于这种实施例,根据隔离电介质241是否在形成栅极堆叠体之前凹陷以及是否在凹陷蚀刻期间对电介质鳍状物335进行底切,栅极电介质240可以或可以不完全包围II1-N外延层堆叠体对。
[0045]图5是根据本发明的实施例的移动计算平台的SoC实施方式的功能框图。移动计算平台500可以是被配置为用于电子数据显示、电子数据处理和无线电子数据传输中的每一个的任何便携式设备。例如,移动计算平台500可以是平板电脑、智能电话、膝上型计算机等中的任一种并且包括允许接收用户输入的显示屏505 (其在示例性实施例中为触摸屏(例如,电容性、电感性、电阻性等))、SoC 510和电池513。如图所示,SoC 510的集成水平越高,移动计算平台500内的由电池513占用以获得充电之间的最长操作寿命、或由诸如固态驱动器之类的存储器(未示出)占用以获得最大功能性的形状因子越大。
[0046]取决于其应用,移动计算平台500可以包括其它部件,所述其它部件包括但不限于易失性存储器(例如,DRAM)、非易失性存储器(例如,R0M)、闪速存储器、图形处理器、数字信号处理器、密码处理器、芯片集、天线、显示器、触摸屏显示器、触摸屏控制器、电池、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)设备、罗盘、加速度计、陀螺仪、扬声器、照相机和大容量存储设备(例如,硬盘驱动器、光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)等)O
[0047]扩展视图520中进一步示出了 SoC 510。取决于实施例,SoC 510包括衬底102(即,芯片)的一部分,在该部分上制造了功率管理集成电路(PMIC) 515、包括RF发送器和/或接收器的RF集成电路(RFIC) 525、其控制器511以及一个或多个中央处理器内核530、531中的两个或更多。RFIC 525可以实施多种无线标准或协议中的任一种,包括但不限于 W1-Fi (IEEE802.11 族)、WiMAX (IEEE 802.16 族)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE、GSM、GPRS, CDMA、TDMA, DECT、蓝牙、其衍生物、以及被指定为3G、4G、5G和更高代的任何其它无线协议。RFIC 525可以包括多个通信芯片。例如,第一通信芯片可以专用于较短范围的无线通信,例如W1-Fi和蓝牙,并且第二通信芯片可以专用于较长范围的无线通信,例如GPS、EDGE、GPRS, CDMA, WiMAX、LTE, Ev-DO等。
[0048]本领域的技术人员将领会,在这些功能不同的电路模块中,通常唯一地采用CMOS晶体管,除了在PMIC 515和RFIC 525中。在本发明的实施例中,PMIC 515和RFIC 525采用本文中描述的III族-氮化物晶体管(例如,III族-氮化物晶体管401)中的一个或多个,其利用本文中描述的水平c轴II1-N外延堆叠体的实施例。在其它实施例中,将采用本文中描述的III族-氮化物晶体管的PMIC 515和RFIC 525与硅CMOS技术中提供的控制器511和处理器内核530、531中的一个或多个集成,硅CMOS技术与PMIC 515和/或RFIC 525单片集成到(硅)衬底102上。将领会,在PMIC 515和/或RFIC 525内,不必排除CMOS来利用本文中描述的高电压、高频率能力的III族-氮化物晶体管,而是还可以在PMIC 515和RFIC 525中的每一个中包括硅CMOS。
[0049]在存在高电压摆动的情况下(例如,PMIC 515内的7-10V电池功率调节、DC到DC转换等),可以特别地利用本文中描述的III族-氮化物晶体管。如图所示,在示例性实施例中,PMIC 515具有耦合到电池513的输入并具有向SoC 510中的所有其它功能模块提供电源的输出。在其它实施例中,在附加IC设置在移动计算平台500内、但不设置在SoC 510内的情况下,PMIC 515的输出还向SoC 510之外的所有这些附加IC提供电流源。
[0050]如进一步示出的,在示例性实施例中,PMIC 515具有耦合到天线的输出并且还可以具有耦合到SoC 510上的诸如RF模拟和数字基带模块(未示出)之类的通信模块的输入。替代地,这种通信模块可以设置在SoC 510的片外IC上并且耦合到SoC 510中,用于进行传输。取决于所利用的III族-氮化物材料,本文中描述的III族-氮化物晶体管(例如,II1-N晶体管401)还可以提供具有载波频率(例如,在针对3G或GSM蜂窝通信设计的RFIC525中为1.9GHz)的至少十倍的Ft的功率放大晶体管所需的大的功率附加效率(PAE)。
[0051]图6示出了根据本发明的一种实施方式的计算设备600。计算设备600容纳板602。板602可以包括很多部件,包括但不限于处理器604和至少一个通信芯片606。处理器604物理和电耦合到板602ο在一些实施方式中,至少一个通信芯片606也物理和电耦合到板602。在其它实施方式中,通信芯片606是处理器604的部分。
[0052]取决于其应用,计算设备600可以包括可以或可以不与板602物理和电耦合的其它部件。这些其它部件包括但不限于:易失性存储器(例如,DRAM)、非易失性存储器(例如,R0M)、闪速存储器、图形处理器、数字信号处理器、加密处理器、芯片集、天线、显示器、触摸屏显示器、触摸屏控制器、电池、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)设备、罗盘、加速度计、陀螺仪、扬声器、照相机、以及大容量存储设备(例如,硬盘驱动器、光盘(⑶)、数字多功能盘(DVD)等)。
[0053]通信芯片606可以实现用于来往于计算设备600的数据传输的无线通信。术语“无线”及其衍生词可以用于描述电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等等,其可以通过使用调制的电磁辐射而经由非固态介质传送数据。术语并不暗示相关联的设备不包含任何线路,尽管在一些实施例中相关联的设备可能不包含任何线路。通信芯片606可以实施多种无线标准或协议中的任何一种,所述多种无线标准或协议包括但不限于W1-Fi (IEEE802.11 族)、WiMAX(IEEE 802.16族)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS, CDMA, TDMA、DECT、蓝牙、及其衍生物、以及被指定为 3G,4G,5G 和更高代的任何其它无线协议。计算设备600可以包括多个通信芯片606。例如,第一通信芯片606可以专用于较短范围的无线通信,例如,W1-Fi和蓝牙,并且第二通信芯片606可以专用于较长范围的无线通信,例如,GPS、EDGE、GPRS、CDMA, WiMAX, LTE、Ev-DO等。
[0054]计算设备600的处理器604包括封装在处理器604内的集成电路管芯。在本发明的一些实施例中,处理器的集成电路管芯包括一个或多个器件,例如根据本文中其它位置所描述的实施例构建的M0S-FET。术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将这些电子数据转换成可以存储在寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何设备或设备的一部分。
[0055]通信芯片606还包括封装在通信芯片606内的集成电路管芯。根据本发明的另一个实施例,通信芯片的集成电路管芯包括
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