具有对准的场板的晶体管和其制造方法与流程

本文所描述的主题的实施例大体上涉及晶体管装置，并且更具体地说，涉及半导体功率晶体管的场板结构。

背景技术：

1、高功率场效应晶体管(fet)装置应用于广泛多种电子组件和系统中。多年来，在提高用于在射频(rf)通信系统中提供放大的功率fet的增益、效率和其它特性方面取得了各种进展。例如，一个此类进展是在rf功率fet的栅极近处包括源极连接的场板，这可有助于增大击穿电压和减小高场捕集效应。

2、场板的长度是用于确定rf功率fet的总体特性和性能的重要参数。例如，当操作频率增大时，最优场板长度减小。当所要操作频率达到千兆赫(ghz)范围时，通过常规处理方法维持对场板尺寸和均匀性的紧密控制会变得越来越具有挑战性。尤其是在存在例如用于制造当代rf功率fet的非平面特征等非平面特征的情况下，对准容限和临界尺寸(cd)控制的现实情况使得难以实现大批量制造能够在多ghz范围内(例如，在10ghz以及以上)进行高效高压操作的功率fet装置。因此，需要实现场板对准和尺寸的精确控制的晶体管结构和处理方法。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供一种晶体管装置，包括：

2、半导体衬底，其具有上表面；

3、栅极结构，其处于所述衬底的所述上表面处，其中所述栅极结构是非平面的并且包括具有第一侧壁和第二侧壁的金属栅极电极；

4、第一介电层，其处于所述栅极结构上方并包括位于所述第一侧壁之上的第一部分和位于所述第二侧壁之上的第二部分；

5、图案化第一导电层，其处于所述第一介电层上方，其中所述图案化第一导电层包括第一导电材料，并且所述图案化第一导电层的一部分形成场板，所述场板具有接近所述金属栅极电极的所述第二侧壁的第一部分；以及

6、第一介电侧壁间隔件，其处于所述场板的所述第一部分上，其中所述第一介电侧壁间隔件由第二介电层的一部分形成，并且所述第一介电侧壁间隔件不接触所述第一介电层。

7、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置另外包括：

8、所述场板的第二部分，其接近所述金属栅极电极的所述第一侧壁，其中所述第一介电侧壁间隔件不接触所述场板的所述第二部分。

9、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置另外包括：

10、第二介电侧壁间隔件，其处于所述场板的所述第二部分上，其中所述第二介电侧壁间隔件不接触所述场板的所述第一部分。

11、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置另外包括：

12、蚀刻终止材料，其处于所述第一介电层的表面处，其中所述蚀刻终止材料的特征在于比所述第一导电层和所述第二介电层低的蚀刻速率。

13、在一个或多个实施例中，所述图案化第一导电层的所述第一导电材料包括选自由钛钨(tiw)、氮化钛钨(tiwn)和硅化钨(wsi)组成的群组的一种或多种材料。

14、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置另外包括：

15、第一载流电极，其处于所述衬底的所述上表面处，其中所述第一载流电极与所述栅极结构的所述第一侧壁间隔开；以及

16、图案化互连金属层，其处于所述图案化第一导电层上方，其中所述图案化互连金属层的一部分形成导电带，所述导电带电耦合到所述第一载流电极并且电耦合到所述场板的所述第一部分。

17、在一个或多个实施例中，所述栅极结构另外包括在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间延伸的上表面；

18、所述图案化第一导电层包括接近所述栅极结构的所述上表面的部分，所述部分将所述场板的所述第一部分电耦合到所述图案化互连金属层并且电耦合到所述第一载流电极；并且

19、所述导电带还延伸到所述图案化第一导电层的接近所述栅极结构的所述上表面的所述部分上。

20、在一个或多个实施例中，所述图案化第一导电层存在于所述导电带下方，但不存在于其中不存在所述导电带的所述栅极电极的所述上表面上方。

21、在一个或多个实施例中，所述图案化互连金属层由不同于所述第一导电材料的第二导电材料形成。

22、在一个或多个实施例中，所述图案化互连金属层的所述第二导电材料包括选自由钛、镍、金和铂组成的群组的一种或多种材料。

23、在一个或多个实施例中，所述图案化互连金属层相对于所述图案化第一导电层具有相当大的蚀刻选择性。

24、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置另外包括所述导电带和所述第一介电侧壁间隔件上的第二介电层。

25、在一个或多个实施例中，所述栅极结构另外包括位于所述金属栅极电极之上的栅极绝缘层。

26、在一个或多个实施例中，所述栅极结构另外包括邻近于所述金属栅极电极的所述第一侧壁和所述第二侧壁的介电侧壁间隔件。

27、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置另外包括：

28、第二载流电极，其处于所述衬底的所述上表面处，其中所述第二载流电极与所述栅极结构的所述第二侧壁间隔开。

29、在一个或多个实施例中，所述晶体管装置是高电子迁移率晶体管。

30、根据本发明的第二方面，提供一种制造晶体管装置的方法，所述方法包括：

31、提供衬底，所述衬底包括上表面；

32、在所述衬底的所述上表面处形成栅极结构，其中所述栅极结构包括具有第一侧壁和第二侧壁的金属栅极电极；

33、在所述栅极结构上方沉积第一介电层，其中所述第一介电层包括位于所述第一侧壁之上的第一部分和位于所述第二侧壁之上的第二部分；

34、在所述第一介电层上方沉积第一导电层，其中所述第一导电层包括第一导电材料，并且其中所述第一导电层包括接近所述栅极结构的所述第一侧壁的第一部分和接近所述栅极结构的所述第二侧壁的第二部分；

35、在所述第一导电层上方沉积第二介电层；以及

36、执行蚀刻过程以部分移除所述第二介电层和所述第一导电层，其中所述蚀刻过程产生由所述第一导电层的剩余部分形成的场板，其中所述场板包括接近所述栅极结构的所述第二侧壁的第一部分，并且其中所述蚀刻过程另外在所述场板的所述第一部分上产生第一介电侧壁间隔件，其中所述第一介电侧壁间隔件由所述第二介电层的一部分形成，并且所述第一介电侧壁间隔件不接触所述第一介电层。

37、在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

38、在沉积所述第一介电层期间或之后，在所述第一介电层的表面处沉积蚀刻终止材料，其中所述蚀刻终止材料的特征在于比所述第一导电层和所述第二介电层低的蚀刻速率。

39、在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

40、在所述衬底的所述上表面处形成第一载流电极，其中所述第一载流电极与所述栅极结构的所述第一侧壁间隔开；以及

41、在所述第一导电层上沉积互连金属层，其中所述互连金属层包括不同于所述第一导电材料的第二导电材料；以及

42、图案化所述互连金属层以形成导电带，所述导电带电耦合到所述第一载流电极并且电耦合到所述场板的所述第一部分。

43、在一个或多个实施例中，所述第一导电层的所述第一导电材料包括选自由钛钨(tiw)、氮化钛钨(tiwn)和硅化钨(wsi)组成的群组的一种或多种材料；并且

44、所述互连金属层的所述第二导电材料包括选自由钛、镍、金和铂组成的群组的一种或多种材料。

45、在一个或多个实施例中，所述场板另外包括接近所述栅极结构的所述第一侧壁的第二部分，并且其中所述第一介电侧壁间隔件不接触所述场板的所述第二部分。

46、在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

47、移除其中不存在所述导电带的所述场板的所述第二部分。

48、在一个或多个实施例中，所述蚀刻过程另外在所述场板的所述第二部分上产生第二介电侧壁间隔件，其中所述第二介电侧壁间隔件由所述第二介电层的一部分形成，并且所述第二介电侧壁间隔件不接触所述场板的所述第一部分。

49、在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

50、在沉积所述第一介电层之前，在所述金属栅极电极上方形成或沉积栅极绝缘体层。

51、在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

52、在形成所述栅极结构之后并且在沉积所述第一介电层之前或之后，形成邻近于所述金属栅极电极的所述第一侧壁和所述第二侧壁的介电侧壁间隔件。

53、本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。