体。在其它实施例中，氟掺杂包括:将半导体暴露于氟化源气体的等离子体。在其它实施例中，沉积栅极电介质还包括:在第一温度下将基底栅极电介质层共形沉积到势皇层上；以及在高于第一温度的第二温度下将顶部栅极电介质层共形沉积到基底栅极电介质层上。
[0056]应当理解，上述描述旨在进行说明而非进行限制。例如，尽管附图中的流程图示出了由本发明的某些实施例执行的操作的特定顺序，但是应当理解，并不要求这种顺序(例如，替代的实施例可以按照不同的顺序来执行操作、组合某些操作、叠加某些操作等)。此夕卜，在本领域技术人员在阅读并理解了上述描述的情况下，很多其它实施例将是显而易见的。尽管已经参考具体示例性实施例描述了本发明，但是应当认识到本发明并不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内利用修改和改变来实践本发明。因此，应当参考所附权利要求、以及为这种权利要求赋予权利的等同物的整个范围来确定本发明的范围。
【主权项】
1.一种高电子迀移率场效应晶体管(HEMT)，包括: 设置在衬底之上的III族-N半导体沟道层； 设置在所述沟道层的第一区之上的栅极堆叠体； 所述栅极堆叠体的第一侧上的与所述沟道层接触的源极区； 所述栅极堆叠体的与所述源极区相反的第二侧上的与所述沟道层接触的漏极区；电介质衬垫，其设置在所述源极区与所述栅极堆叠体之间的第一长度的半导体势皇层之上、并且设置在所述漏极区与所述栅极堆叠体之间的第二长度的所述半导体势皇层之上，所述第二长度大于所述第一长度，其中，所述电介质衬垫包括所述栅极堆叠体的相对侧上的第一衬垫侧壁，并且还包括第二衬垫侧壁，从而利用设置在所述第一衬垫侧壁与所述第二衬垫侧壁之间的填充电介质来限定所述第一长度或所述第二长度。
2.根据权利要求1所述的HEMT，其中，所述电介质衬垫还包括第三衬垫侧壁，从而利用设置在所述第一衬垫侧壁与所述第三衬垫侧壁之间的所述填充电介质来限定所述第一长度或所述第二长度中的另一个。
3.根据权利要求1所述的HEMT，其中，所述电介质衬垫包括具有比所述填充电介质高的介电常数的材料，并且其中，所述栅极堆叠体还包括包含金属氧化物的栅极电介质层，所述栅极电介质层在所述第一衬垫侧壁之间并且沿所述第一衬垫侧壁的整个长度延伸，并且所述栅极电介质在所述填充电介质之上延伸。
4.根据权利要求3所述的HEMT，其中，所述栅极电介质层直接设置在所述第二衬垫侧壁上。
5.根据权利要求1所述的HEMT，其中，所述源极区和所述漏极区均包括被η型掺杂到至少lel9cm 3的浓度的InGaN。
6.根据权利要求1所述的HEMT，其中，所述沟道层为GaN，并且其中，所述半导体势皇层包括AlzGa1-^ AlwIn1^wN, AlN或者Al InGaN的四元合金的至少其中之一。
7.根据权利要求1所述的HEMT，其中，设置在所述栅极堆叠体与所述沟道层之间的所述半导体势皇层的第一区为以下至少其中之一: 比设置在所述电介质衬垫与所述沟道层之间的所述半导体势皇层的第二区的厚度小的厚度，或者氟掺杂的。
8.根据权利要求1所述的HEMT，其中，所述半导体势皇层的所述第一区被氟掺杂到lel7cm_3与lel8cm _3之间的浓度。
9.一种高电子迀移率晶体管(HEMT)，包括: 设置在源极半导体区与漏极半导体区之间的栅极电极； 设置在所述栅极电极下方的栅极电介质； 设置在所述栅极电介质下方的III族-N沟道层；以及 设置在所述沟道层与所述栅极电介质之间的半导体势皇层，其中，所述半导体势皇层为氟掺杂的。
10.根据权利要求9所述的HEMT，其中，所述半导体势皇层包括AlZG&1_ZN、AlwIrvwN或AlN的至少其中之一，并且所述半导体势皇层在设置于所述沟道层之间的第一区中被氟掺杂到lel7cm_3与lel8cm _3之间的浓度。
11.根据权利要求10所述的HEMT，其中，所述栅极电介质层还包括: 直接设置在氟掺杂的所述半导体势皇层上的具有第一成分的基底电介质层；以及 直接设置在所述基底电介质层上的具有第二成分的顶部电介质层。
12.根据权利要求9所述的HEMT，还包括电介质衬垫，其设置在源极区与所述栅极电介质之间的第一长度的所述半导体势皇层之上、并且设置在漏极区与所述栅极电介质之间的第二长度的所述半导体势皇层之上，所述第二长度大于所述第一长度，其中，所述电介质衬垫包括所述栅极电介质的相对侧上的第一衬垫侧壁，并且还包括第二衬垫侧壁，从而利用设置在所述第一衬垫侧壁与所述第二衬垫侧壁之间的填充电介质来限定所述第一长度或所述第二长度。
13.—种移动计算设备，包括: 触摸屏； 电池； 天线； 耦合到所述电池的DC到DC转换器；以及 无线发射器，其还包括功率放大器(PA)，其中，所述DC到DC转换器和所述PA的至少其中之一包括根据权利要求1或9所述的HEMT。
14.一种形成非对称高电子迀移率晶体管(HEMT)的方法，所述方法包括: 在包括III族-N沟道层的衬底之上沉积牺牲材料； 蚀刻出至少一个沟槽，以形成与所述牺牲材料的外围区间隔第一长度和不同于所述第一长度的第二长度的所述牺牲材料的芯体； 将电介质衬垫共形沉积到所述至少一个沟槽中并且沉积在所述芯体之上； 在所述电介质衬垫之上沉积体块电介质，以填充所述至少一个沟槽； 蚀刻穿过所述体块电介质和所述电介质衬垫，以暴露所述牺牲材料的所述外围区；相对于所述电介质衬垫而选择性地蚀刻所述牺牲材料的所述外围区，以暴露设置在所述至少一个沟槽的外围处的半导体沟道层； 形成与暴露的所述半导体沟道层接触的半导体源极区和半导体漏极区； 蚀刻穿过所述体块电介质和所述电介质衬垫，以暴露所述芯体；以及 利用栅极堆叠体来替换所述芯体。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，沉积所述牺牲材料还包括沉积电介质，其中，共形沉积所述电介质衬垫还包括沉积包含金属氧化物的材料，并且其中，沉积所述体块电介质还包括沉积具有比所述电介质衬垫低的介电常数的电介质。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，蚀刻穿过所述体块电介质和所述电介质衬垫还包括: 向围绕所述芯体和所述至少一个沟槽的至少一部分的区施加掩模；以及 对未被所述掩模保护的所述体块电介质和所述电介质衬垫进行各向异性蚀刻。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，蚀刻所述牺牲材料的所述外围区以暴露半导体沟道层还包括: 对所述牺牲材料进行各向同性蚀刻； 蚀刻设置在所述沟道层之上的半导体势皇层；以及 利用各向同性蚀刻来使所述沟道层的表面凹陷，以对与势皇层接触的所述沟道层的界面层进行底切。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述半导体源极区和所述半导体漏极区还包括:利用金属有机前体来共形生长重η型掺杂的II1-N材料。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述重掺杂的II1-N材料包括被掺杂到至少lel9cm3的浓度的 InGaN。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，蚀刻穿过所述体块电介质和所述电介质衬垫以暴露所述芯体还包括:对设置于所述芯体之上的所述体块电介质和所述电介质衬垫进行各向异性蚀刻；并且 其中，利用栅极堆叠体来替换所述芯体还包括: 相对于所述电介质衬垫选择性地蚀刻所述牺牲层，以暴露下层半导体层； 在所述沟道层之上并且在所述电介质衬垫之上共形沉积栅极电介质层；以及 在所述栅极电介质层之上沉积栅极金属。
21.根据权利要求14所述的方法，还包括:通过注入或暴露于氟化源气体的等离子体，利用氟对设置于所述沟道层之上的半导体势皇层进行掺杂。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，利用栅极堆叠体来替换所述芯体还包括: 相对于所述电介质衬垫而选择性地蚀刻所述牺牲材料，以暴露所述半导体势皇层； 在氟掺杂的所述半导体势皇层上直接共形沉积基底栅极电介质层； 在所述基底栅极电介质层上直接共形沉积顶部栅极电介质层；以及 在所述顶部栅极电介质层之上沉积栅极金属。
23.—种形成高电子迀移率晶体管(HEMT)的方法，所述方法包括: 形成与设置在衬底之上的II1-N半导体沟道区接触的源极区和漏极区； 对设置在所述沟道区上的半导体势皇层进行氟掺杂； 在所述势皇层之上沉积栅极电介质；以及 在所述栅极电介质之上沉积栅极电极。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述氟掺杂还包括:将所述势皇层的至少一部分氟掺杂到lel7cnT3与lel8cnT3之间的浓度。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述氟掺杂还包括 对所述半导体势皇层进行注入，或将所述半导体势皇层暴露于氟化源气体的等离子体。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述氟掺杂包括将所述半导体暴露于氟化源气体的等离子体。
27.根据权利要求23所述的方法，其中，沉积所述栅极电介质还包括: 在第一温度下将基底栅极电介质层共形沉积到所述势皇层上；以及 在高于所述第一温度的第二温度下将顶部栅极电介质层共形沉积到所述基底栅极电介质层上。
【专利摘要】实施例包括高电子迁移率晶体管(HEMT)。在实施例中，栅极电极与源极和漏极半导体区间隔不同的距离，以提供高击穿电压和低导通状态电阻。在实施例中，自对准技术用于在沟槽中以及在中间芯体之上形成电介质衬垫，从而利用单掩模操作来独立地限定栅极长度、栅极-源极长度以及栅极-漏极长度。在实施例中，Ⅲ-N？HEMT包括用于阈值电压调谐和/或增强模式操作的氟掺杂的半导体势垒层。
【IPC分类】H01L21-335, H01L29-778
【公开号】CN104584219
【申请号】CN201380045133
【发明人】S·达斯古普塔, H·W·田, M·拉多萨夫列维奇, N·慕克吉, N·戈埃尔, S·卡贝希, S·H·宋, R·皮拉里塞泰, R·S·周
【申请人】英特尔公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年6月12日
【公告号】EP2901484A1, US9099490, US20140091308, WO2014051732A1