[发明专利]高击穿电压Ⅲ-N耗尽型MOS电容器

说明书

本申请为分案申请，其原申请是于2015年2月27日(国际申请日为2013年6月20日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为201380045147.6，发明名称为“高击穿电压Ⅲ-N耗尽型MOS电容器”。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及微电子器件，并且更具体地涉及Ⅲ-N MOS电容器及其与基于硅的有源器件的集成。

背景技术

移动计算(例如，智能电话和平板电脑)市场受益于较小的部件形状因子和较低的功耗。由于智能电话和平板电脑的当前平台解决方案依赖于安装到电路板上的多个封装集成电路(IC)，因而限制了进一步缩放到更小并且功率效率更高的形状因子。例如，当今的智能电话除了包括单独的逻辑处理器IC之外，还将包括单独的功率管理IC(PMIC)、射频IC(RFIC)和WiFi/蓝牙/GPS IC。片上系统(SoC)架构提供了板级部件集成所不能比拟的缩放的优势。

除了晶体管之外，诸如电容器和感应器的无源器件也是PMIC和RFIC中的关键部件。在PMIC中，采用电容器作为开关DC-DC转换器中的滤波器和电荷存储元件。在RFIC中，将电容器用于DC阻塞和匹配网络元件中。当今的常规片上金属-绝缘体-金属(MIM)电容器通常具有1V的最大额定值，并且在强制绝缘体达到更高电压时，绝缘体将被不可逆地击穿。在PMIC和RFIC应用中，超过1V的电压并非罕见，并且由于对MIM电介质的厚度的限制，因而一些实施方式将多个电容器串联连接(例如，将额定值1V的四个MIM电容器串联耦合来允许进行4V操作)。然而，串联连接MIM需要多个互连金属层级和大的电容器面积。像这样，电容器通常占据PMIC和RFIC的很大部分。在一些实施方式中，芯片面积的三分之一或更多可能被电容器占据。

附图说明

将通过示例而非限制的方式来示出本发明的实施例，并且通过结合附图参考以下具体实施方式能够更充分地理解本发明的实施例，附图中：

图1A和1B示出了根据实施例的平面Ⅲ-N MOS电容器的截面图；

图2A和2B示出了根据实施例的平面Ⅲ-N MOS电容器的截面图；

图3示出了根据实施例的显示平面Ⅲ-N MOS电容器的性能数据的实验数据；

图4A和4B示出了根据实施例的非平面Ⅲ-N MOS电容器的等距视图和截面图；

图5示出了根据实施例的移动计算设备平台的等距视图和移动平台所采用的微电子器件的示意图；

图6示出了根据一个实施例的计算设备的功能框图；

图7是根据实施例的示出在同一硅衬底上制作具有基于硅的晶体管的Ⅲ-N MOS电容器的方法的流程图。

图8、9A、9B、9C、9D、10A、10B和10C示出了根据实施例的同一硅衬底上的集成有基于硅的晶体管的Ⅲ-N MOS电容器的截面图；以及

图11是根据实施例的采用适合于非平面Ⅲ-N MOS电容器的方式在单晶硅衬底上生长的Ⅲ-N半导体晶体的极性的等距示图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多细节，然而，对于本领域中的技术人员而言显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实践本发明。在一些实例中，公知的方法和设备以框图的形式而不是以细节的形式示出，以避免使本发明难以理解。在整个说明书中，对“实施例”的引用表示结合实施例所描述的特定特征、结构、功能或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中，在各处出现的短语“在实施例中”不一定指代本发明的同一个实施例。此外，特定特征、结构、功能或特性可以采用任何适合的方式组合在一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以与第二实施例组合，只要未指定这两个实施例是互斥的。

术语“耦合”和“连接”及其衍生词在本文中可以用于描述部件之间的结构关系。应该理解，这些术语并不是要作为彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”可以用于指示两个或更多元件彼此直接物理接触或电接触。“耦合”可以用于指示两个或更多元件彼此直接或间接地(其间具有其它中间元件)物理接触或电接触，和/或指示两个或更多元件彼此配合或相互作用(例如，如在因果关系中)。