射频开关器件及其形成方法与流程

专利2026-07-27  34


本发明属于集成电路制造,具体涉及一种射频开关器件及其形成方法。


背景技术:

1、射频开关器件是一种重要的开关器件,属于通讯领域信号的开关,可应用于有线传输射频信号。射频开关器件包括多级依次串联耦接的晶体管堆栈,可用于天线调谐以及其它各种射频(rf)开关应用的无源组件。晶体管堆栈配置允许很多功能,包括电压和功率处理能力。例如,fet(场效应晶体管)堆栈可以被用来允许rf开关在失配的情况下经受高功率。多级依次串联耦接的晶体管堆栈中,各级晶体管堆栈的电压分布是不均匀的,尤其靠近射频输入端的两级晶体管堆栈分压最大,所以电压击穿会首先发生在靠近射频输入端的两级晶体管堆栈上。因此,射频开关器件,存在多级晶体管堆栈之间的电压偏置分布不平衡的问题,而电压偏置分布不平衡又会进一步影响射频开关器件的功率处理能力。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种射频开关器件及其形成方法,通过第一调整金属层和第二调整金属层的设置,使从第一级到第n级的各级晶体管堆栈的源金属层与漏金属层之间寄生电容逐渐减小;靠近射频输入端的晶体管堆栈的源金属层与漏金属层之间寄生电容较大,从而减小靠近射频输入端的晶体管堆栈的分压,总电压不变,相应的远离射频输入端的晶体管堆栈的分压变大,使得整体电压分布均匀,提高了频开关器件的功率处理能力,射频开关器件总的射频击穿电压特性得到了改善。

2、本发明提供一种射频开关器件,包括:

3、从射频输入端到地端之间依次串联的第一级到第n级共n级晶体管堆栈,n为大于等于2的自然数;

4、所述晶体管堆栈包括自下而上的基底、第一介质层、源漏金属层、第二介质层和调整金属层;所述基底上形成有栅极结构,所述栅极结构两侧的所述基底中形成有漏区和源区;所述源漏金属层包括源金属层和漏金属层,所述源金属层与所述源区对应连接,所述漏金属层与所述漏区对应连接;

5、所述调整金属层包括第一调整金属层和第二调整金属层;在沿所述栅极结构的延伸方向上,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述第一调整金属层在各自所述漏金属层上的投影覆盖所述漏金属层的面积逐渐减小,且从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述第二调整金属层在各自所述源金属层上的投影覆盖所述源金属层的面积逐渐减小。

6、进一步的,通过调整各级所述晶体管堆栈的有源区宽度、栅极结构的条宽、栅极偏置电阻、体端偏置电阻、所述源区上的第一插塞与所述漏区上的第一插塞之间的寄生电容和所述晶体管堆栈与地信号端的寄生电容共六个参数中的任意一个参数或者任意两个以上参数的组合,来减小靠近所述射频输入端的所述晶体管堆栈的分压,使得整体电压分布均匀。

7、进一步的,每级所述晶体管堆栈均包括有源区,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的有源区宽度逐渐减小。

8、进一步的,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述栅极结构的条宽逐渐减小。

9、进一步的,每级所述晶体管堆栈的所述栅极结构一侧连接有栅极偏置电阻;从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述栅极偏置电阻逐渐减小。

10、进一步的,每级所述晶体管堆栈的体端连接有体端偏置电阻,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的体端偏置电阻逐渐减小。

11、进一步的,所述源金属层通过所述源区上的第一插塞与所述源区连接,所述漏金属层通过所述漏区上的第一插塞与所述漏区连接;

12、从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述源区上的第一插塞与所述漏区上的第一插塞之间的寄生电容逐渐减小。

13、进一步的,在所述基底上,每级所述晶体管堆栈的周侧区域均设置有连接到地信号端的调整金属块,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈与所述地信号端的寄生电容逐渐增大。

14、进一步的,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈与各自对应的所述调整金属块之间的间距逐渐减小。

15、进一步的,在平行于所述基底上表面的截面上,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈各自对应的所述调整金属块的截面面积逐渐增大。

16、进一步的,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈各自对应的所述调整金属块直接连接到所述地信号端或者通过调整电阻连接到所述地信号端。

17、进一步的,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈各自对应的所述调整电阻的阻值逐渐减小。

18、进一步的,所述栅极结构的数量为多条;所述源金属层的数量为多条;所述漏金属层的数量为多条;所述第一调整金属层的数量为多条;所述第二调整金属层的数量为多条。

19、进一步的,各条所述栅极结构、各条所述源金属层和各条所述漏金属层相互平行;各条所述源金属层和各条所述漏金属层交替排布,所述源金属层和所述漏金属层之间排布有所述栅极结构。

20、进一步的,所述射频开关器件还包括:

21、栅连接件,所述栅连接件与各条所述栅极结构的一端连接;

22、源连接件,所述源连接件与各条所述源金属层的一端连接;

23、漏连接件,所述漏连接件与各条所述漏金属层的一端连接;

24、第一连接件,所述第一连接件与各条所述第一调整金属层的一端连接;

25、第二连接件,所述第二连接件与各条所述第二调整金属层的一端连接。

26、进一步的,多条所述栅极结构和所述栅连接件构成梳状栅极结构;多条所述源金属层和所述源连接件构成梳状源金属层;多条所述漏金属层和所述漏连接件构成梳状漏金属层;多条所述第一调整金属层和所述第一连接件构成梳状第一调整结构;多条所述第二调整金属层和所述第二连接件构成梳状第二调整结构;

27、从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述梳状第一调整结构的梳齿在各自所述梳状漏金属层的梳齿上的投影覆盖所述梳状漏金属层的梳齿的面积逐渐减小,且从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述梳状第二调整结构的梳齿在各自所述梳状源金属层的梳齿上的投影覆盖所述梳状源金属层的梳齿的面积逐渐减小。

28、本发明还提供一种形成上述射频开关器件的方法,包括:

29、提供基底,在所述基底上形成栅极结构,在所述栅极结构两侧的基底中分别形成源区和漏区;

30、形成所述源区和所述漏区后,在所述基底上依次形成第一介质层和源漏金属层;所述源漏金属层包括源金属层和漏金属层,所述源金属层与所述源区对应连接,所述漏金属层与所述漏区对应连接;

31、通过上述步骤形成从射频输入端到接地端之间依次串联的第一级到第n级共n级晶体管堆栈,n为大于等于2的自然数;所述晶体管堆栈包括自下而上的所述基底、所述第一介质层和所述源漏金属层;

32、形成第二介质层,所述第二介质层覆盖所述源漏金属层;

33、形成位于所述第二介质层上的调整金属层,所述调整金属层包括第一调整金属层和第二调整金属层;在沿所述栅极结构的延伸方向上,从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述第一调整金属层在各自所述漏金属层上的投影覆盖所述漏金属层的面积逐渐减小,且从所述第一级到第n级的各级所述晶体管堆栈的所述第二调整金属层在各自所述源金属层上的投影覆盖所述源金属层的面积逐渐减小。

34、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

35、本发明提供一种射频开关器件及其形成方法,包括:从射频输入端到地端之间依次串联的第一级到第n级共n级晶体管堆栈。晶体管堆栈包括基底、第一介质层、源漏金属层、第二介质层和调整金属层;基底上形成有栅极结构,栅极结构两侧的基底中形成有漏区和源区;调整金属层包括第一调整金属层和第二调整金属层;在沿栅极结构的延伸方向上,从第一级到第n级的各级晶体管堆栈的第一调整金属层在各自漏金属层上的投影覆盖漏金属层的面积逐渐减小,且从第一级到第n级的各级晶体管堆栈的第二调整金属层在各自源金属层上的投影覆盖源金属层的面积逐渐减小。如此一来,从第一级到第n级的各级晶体管堆栈的源金属层与漏金属层之间寄生电容逐渐减小;靠近射频输入端的晶体管堆栈的源金属层与漏金属层之间寄生电容较大,从而减小靠近射频输入端的晶体管堆栈的分压,总电压不变,相应的远离射频输入端的晶体管堆栈的分压变大,使得整体电压分布均匀,射频开关器件总的射频击穿电压特性得到了改善。


技术特征:

1.一种射频开关器件,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的射频开关器件,其特征在于,

3.如权利要求2所述的射频开关器件,其特征在于,

4.如权利要求2所述的射频开关器件,其特征在于,

5.如权利要求2所述的射频开关器件,其特征在于,

6.如权利要求2所述的射频开关器件,其特征在于,

7.如权利要求2所述的射频开关器件,其特征在于,

8.如权利要求2所述的射频开关器件,其特征在于,

9.如权利要求8所述的射频开关器件,其特征在于,

10.如权利要求8所述的射频开关器件,其特征在于,

11.如权利要求8所述的射频开关器件,其特征在于,

12.如权利要求11所述的射频开关器件,其特征在于,

13.如权利要求1所述的射频开关器件,其特征在于,

14.如权利要求13所述的射频开关器件,其特征在于,

15.如权利要求14所述的射频开关器件,其特征在于,所述射频开关器件还包括:

16.如权利要求15所述的射频开关器件,其特征在于,

17.一种形成权利要求1~16任意一项所述射频开关器件的方法,其特征在于,包括:


技术总结
本发明提供一种射频开关器件及其形成方法,包括:从射频输入端到地端之间依次串联的N级晶体管堆栈。基底上形成有栅极结构;调整金属层包括第一调整金属层和第二调整金属层;在沿栅极结构的延伸方向上,从第一级到第N级的各级晶体管堆栈的第一调整金属层在各自漏金属层上的投影覆盖漏金属层的面积逐渐减小,且从第一级到第N级的各级晶体管堆栈的第二调整金属层在各自源金属层上的投影覆盖源金属层的面积逐渐减小。如此一来,从第一级到第N级的各级晶体管堆栈的源金属层与漏金属层之间寄生电容逐渐减小;从而减小靠近射频输入端的晶体管堆栈的分压,使得整体电压分布均匀,射频开关器件总的射频击穿电压特性得到了改善。

技术研发人员:刘张李
受保护的技术使用者:上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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