[发明专利]半导体结构、电路以及其制作方法

说明书

本揭露实施例公开包括具有不同极化的晶体管的装置及电路以及其制作方法。在一个实例中，公开一种半导体结构。所述半导体结构包括：衬底；有源层，形成在衬底之上且包括第一有源部分及第二有源部分；第一晶体管，包括第一源极区、第一漏极区及第一栅极结构，第一栅极结构形成在第一有源部分之上以及第一源极区与第一漏极区之间；以及第二晶体管，包括第二源极区、第二漏极区及第二栅极结构，第二栅极结构形成在第二有源部分之上以及第二源极区与第二漏极区之间，其中第一有源部分具有与第二有源部分的材料组成不同的材料组成。

技术领域

本揭露实施例涉及半导体装置、电路及其制作方法。

背景技术

在集成电路(integrated circuit，IC)中，可使用增强模式N型晶体管(例如增强模式高电子迁移率晶体管(enhancement-mode high-electron-mobility transistor，E-HEMT))作为上拉器件(pull-up device)以使静态电流最小化。为实现接近全轨(fullrail)的上拉电压及快速的转换速率(slew rate)，对于N型增强模式晶体管来说，需要明显大的过驱动电压(over-drive voltage)。也就是说，栅极与源极之间的电压差(Vgs)应远大于阈值电压(threshold voltage，Vt)，即(Vgs-Vt0)。必须对集成电路使用基于多级E-HEMT的驱动器来使静态电流最小化。然而，基于多级E-HEMT的驱动器将不会具有足够的过驱动电压(特别是对于最后一级驱动器)，这是由于E-HEMT上拉器件的每一级两端的一个阈值电压Vt下降以及自举升压二极管(boot-strap diode)两端的一个正向电压(forwardvoltage，Vf)下降而引起的。尽管可降低上拉E-HEMT晶体管的阈值电压Vt及多级驱动器(multi-stage driver)的二极管连接的E-HEMT整流器(rectifier)的正向电压Vf以提供明显足够的过驱动电压并显著降低静态电流，但抗噪性(noise immunity)将受到损害。

在现有的半导体晶片中，形成在晶片上的晶体管具有相同的结构以使得它们具有相同的阈值电压Vt。当一个晶体管的阈值电压Vt降低时，晶片上其他晶体管的阈值电压Vt也相应地降低。在这种情形中，随着阈值电压Vt降低，由基于HEMT的驱动器驱动的电源开关HEMT将具有差的抗噪性，这是因为电源开关HEMT不能承受对其栅极的大的反向馈通脉冲电压(back-feed-through impulse voltage)。因此，包括多个晶体管的现有的装置及电路并不完全令人满意。

发明内容

在本揭露实施例提供一种半导体结构。所述半导体结构包括：衬底；有源层，形成在所述衬底之上且包括第一有源部分及第二有源部分；第一晶体管，包括第一源极区、第一漏极区及第一栅极结构，所述第一栅极结构形成在所述第一有源部分之上以及所述第一源极区与所述第一漏极区之间；以及第二晶体管，包括第二源极区、第二漏极区及第二栅极结构，所述第二栅极结构形成在所述第二有源部分之上以及所述第二源极区与所述第二漏极区之间，其中所述第一有源部分具有与所述第二有源部分的材料组成不同的材料组成。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本揭露实施例的各个方面。应注意，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸及几何结构。在本说明书通篇及所有图式中，相同的参考编号表示相同的特征。

图1示出根据本公开一些实施例的具有多级自举升压驱动器的示例性电路。

图2A、图2B、图2C、图2D示出根据本公开一些实施例的示例性半导体器件的剖视图，所述示例性半导体器件各自包括具有不同极化的晶体管。

图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G、图3H、图3I、图3J、图3K、图3L、图3M、图3N、图3O及图3P示出根据本公开一些实施例的各个制作阶段期间的示例性半导体器件的剖视图。