[发明专利]具有自对准栅极的化合物半导体场效应晶体管

说明书

一种化合物半导体场效应晶体管(FET)可以包括沟道层。半导体FET还可以包括在沟道层上的由钝化层部分地围绕的氧化物层。半导体FET还可以包括在氧化物层上的第一电介质层。半导体FET还可以包括在第一电介质层上的第二电介质层。半导体FET还可以包括栅极，该栅极包括穿过氧化物层和第一电介质层的基部栅极、以及在第二电介质层中并且电耦合到基部栅极的头部栅极。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月24日提交的题为“COMPOUND SEMICONDUCTOR FIELDEFFECT TRANSISTOR GATE LENGTH SCALING WITH SELF-ALIGNED GATE”的美国临时专利申请No.62/476,564的权益，其公开内容通过引用明确地整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及无线通信系统，并且更具体地涉及包括自对准栅极的化合物半导体场效应晶体管。

背景技术

无线通信系统中的无线设备(例如，蜂窝电话或智能电话)可以包括用于发射和接收用于双向通信的数据的射频(RF)收发器。移动RF收发器可以包括用于数据发射的发射部和用于数据接收的接收部。对于数据发射，发射部可以用数据调制RF载波信号以获取经调制的RF信号，放大经调制的RF信号以获取具有适当输出功率电平的放大的RF信号，并且经由天线向基站发射放大的RF信号。对于数据接收，接收部可以经由天线获取所接收的RF信号，并且可以放大和处理所接收的RF信号以恢复由基站发送的数据。

移动RF收发器的发射部可以放大和发射通信信号。发射部可以包括用于放大和发射通信信号的一个或多个电路。放大器电路可以包括可以具有一个或多个驱动器级和一个或多个功率放大器级的一个或多个放大器级。每个放大器级包括以各种方式被配置为放大通信信号的一个或多个晶体管。被配置为放大通信信号的晶体管通常被选择为以实质上较高的频率操作，以支持通信增强，诸如载波聚合。这些晶体管通常使用化合物半导体晶体管来实现，化合物半导体晶体管诸如双极结型晶体管(BJT)、异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)等。

移动RF收发器的进一步设计挑战包括用于满足未来的5G和5G+传输频率规范的性能考虑。与现行标准相比，这些未来的5G/5G+性能规范要求十倍的传输频率增加(例如，28GHz至86GHz)。遗憾的是，很多化合物半导体晶体管通常不能满足这些未来的5G/5G+性能规范，这是由于例如缺少自对准栅极以及大的栅极到源极/漏极空间，这限制了器件性能。

发明内容

一种化合物半导体场效应晶体管(FET)可以包括沟道层。半导体FET还可以包括在沟道层上的由钝化层部分地围绕的氧化物层。半导体FET还可以包括在氧化物层上的第一电介质层。半导体FET还可以包括在第一电介质层上的第二电介质层。半导体FET还可以包括栅极，该栅极包括穿过氧化物层和第一电介质层的基部栅极、以及在第二电介质层中并且电耦合到基部栅极的头部栅极。

一种制造化合物半导体场效应晶体管(FET)的方法可以包括：穿过化合物半导体FET的化合物半导体有源层上的第一电介质层中的开口，在化合物半导体有源层中形成腔体，以形成凹陷的栅极区域。该方法还可以包括蚀刻穿过在第一电介质层内的开口中以及在凹陷的栅极区域的腔体中的氧化物层，以产生基部栅极开口。该方法还可以包括用第一导电栅极材料填充基部栅极开口以产生基部栅极。该方法还可以包括将第二导电栅极材料镀在基部栅极上以产生与基部栅极电接触的头部栅极。

一种射频(RF)前端模块可以包括芯片，该芯片包括沟道层、在沟道层上的由钝化层部分地围绕的氧化物层、在氧化物层上的第一电介质层、和栅极，栅极包括穿过氧化物层和第一电介质层的基部栅极、以及在第一电介质层上的第二电介质层中并且电耦合到基部栅极的头部栅极。RF还可以包括天线，天线耦合到芯片的输出。