[发明专利]半导体结构

说明书

本发明实施例公开包含具有不同阈值电压的晶体管的设备和电路以及其制造方法。在一个实例中，公开一种半导体结构。半导体结构包含衬底、有源层、极化调制层以及多个晶体管。有源层形成在衬底上方且包括多个有源部分。极化调制层包括多个极化调制部分，多个极化调制部分中的每一个设置于多个有源部分中的对应一个上。多个晶体管中的每一个包括源极区、漏极区以及形成于多个极化调制部分中的对应一个上的栅极结构。晶体管具有至少三个不同阈值电压。

技术领域

本发明实施例涉及一种半导体结构。

背景技术

在集成电路(integrated circuit，IC)中，增强型N型晶体管，例如增强型高电子迁移率晶体管(enhancement-mode high-electron-mobility transistor，E-HEMT)，可用作上拉装置(pull-up device)以最小化静态电流。为了实现接近全轨(full-rail)的上拉电压和快速转换速率(fast slew rate)，对于N型增强型晶体管来说，需要相当大的过驱动电压(over-drive voltage)。也就是说，栅极与源极之间的电压差(Vgs)应比阈值电压(Vt)大得多，即(Vgs-Vt0)。必须使用基于多级E-HEMT的驱动器用于集成电路来最小化静态电流。尽管如此，归因于E-HEMT上拉装置的每一级上的一个Vt降以及自举二极管上的一个正向电压(forward voltage)(Vf)降，基于多级E-HEMT的驱动器将不会有足够的过驱动电压(特别是对于最末级驱动器)。虽然可降低上拉E-HEMT晶体管的Vt和多级驱动器的二极管式连接的(diode-connected)E-HEMT整流器的Vf以提供足够大的过驱动电压且大大降低静态电流，但噪声抗扰度(noise immunity)将受损。

在现有半导体晶片中，形成在晶片上的晶体管具有相同结构使得它们具有相同阈值电压Vt。当一个晶体管的Vt降低时，晶片上的其它晶体管的Vt相应地降低。由于在这种情况下Vt降低，由基于HEMT的驱动器所驱动的电源开关HEMT将具有较差的噪声抗扰度，这是因为电源开关HEMT不能承受到其栅极的大反馈通脉冲(back-feed-through impulse)电压。因此，包含多个晶体管的现有设备和电路不完全符合要求。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体结构，其包括衬底、有源层、极化调制层及多个晶体管。有源层形成在衬底上方且包括多个有源部分。极化调制层包括多个极化调制部分。多个极化调制部分中的每一个设置于多个有源部分中的对应一个上。多个晶体管中的每一个包括源极区、漏极区以及形成于多个极化调制部分中的对应一个上的栅极结构，其中多个晶体管具有至少三个不同阈值电压。

本发明实施例提供一种电路，其包括多个晶体管。多个晶体管中的每一个包括源极、漏极、栅极以及位于栅极下方的极化调制部分。其中多个晶体管形成于包含有源层的同一半导体晶片上，有源层包括多个有源部分，多个晶体管中的每一个的极化调制部分设置于多个有源部分中的对应一个上，且多个晶体管具有至少三个不同阈值电压。

本发明实施例提供一种用于形成半导体结构的方法，其包括：在衬底上方形成有源层，其中有源层包括多个有源部分；形成包括多个极化调制部分的极化调制层，多个极化调制部分中的每一个设置于多个有源部分中的对应一个上；以及形成多个晶体管，多个晶体管中的每一个包括源极区、漏极区以及设置于多个极化调制部分中的对应一个上的栅极结构，其中多个晶体管具有至少三个不同阈值电压。

附图说明

结合附图阅读以下详细描述会最好地理解本公开的各方面。应注意，各种特征未必按比例绘制。实际上，出于论述的清楚起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸和几何结构。贯穿本说明书和附图，相似附图标号表示相似特征。

图1示出根据本公开的一些实施例的具有多级自举驱动器的示例性电路。