制造半导体开关装置的方法制造方法及图纸

一种半导体开关装置及其制造方法。所述方法包括提供具有主表面的半导体基板以及具有第一导电类型的第一半导体区域。所述方法进一步包括通过定位在所述第一半导体区域上的掩模中的开口将离子注入所述第一半导体区域中，由此形成定位在所述第一半导体区域中的阱区域，所述阱区域具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型。所述方法还包括将栅电极材料沉积在栅极电介质上并对其进行图案化以形成直接定位在所述阱区域上方的栅电极。所述方法进一步包括执行离子注入以形成定位在栅极的第一侧上的所述阱区域中的源极区域，并且以形成定位在所述栅极的第二侧上的所述阱区域外部的漏极区域。

【技术实现步骤摘要】
制造半导体开关装置的方法
本说明书涉及一种制造半导体开关装置的方法，并且涉及一种半导体开关装置。
技术介绍
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)可以被用作高射频(RF)信号的电开关。对于这些应用，装置实际上不在高频率下进行切换，而是传递或阻挡RF信号。使用将接通状态下的低串联电阻与断开状态下的低输入电容相结合的装置来实现最佳性能。用于评估RF开关MOSFET的整体性能的最流行的方法之一是对定义为接通电阻(R接通)与断开状态电容(C断开)的乘积的品质因数(FOM)进行计算。对断开状态电容的贡献是如以下公式中示出的栅极-源极(Cgs)、栅极-漏极(Cgd)、栅极-基板(Cgb)、漏极-基板(Cdb)、以及源极-基板(Csb)电容：Css＝Cds+Cgs+CsbCdd＝Cds+Cgd+Cdb在此，Cds是沟道电容，并且Csb、Cdb分别是源极-体、漏极-体电容。重叠电容(Cgs＝Cgd)和寄生结电容(Cdb＝Csb)非常重要，因为它们构成总断开状态电容(C断开)的两个重要部分。因此，为了实现低C断开，期望的是减少重叠电容和/或寄生结电容。
技术实现思路
在所附的独立权利要求和从属权利要求中阐述了本公开的方面。来自从属权利要求的特征的组合可以酌情且不仅仅如权利要求书中清楚阐述的那样与独立权利要求的特征组合。根据本公开的方面，提供了一种制造半导体开关装置的方法，所述方法包括：提供半导体基板，所述半导体基板具有：主表面；以及具有第一导电类型的第一半导体区域，被定位成邻近所述主表面；将栅极电介质沉积在所述基板的所述主表面上；通过定位在所述第一半导体区域上的掩模中的开口将离子注入所述第一半导体区域中，由此形成定位在所述第一半导体区域中的阱区域，所述阱区域具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型；将栅电极材料沉积在所述栅极电介质上并对其进行图案化以形成直接定位在所述阱区域上方的栅电极；以及执行离子注入以：形成定位在所述栅电极的第一侧上的所述阱区域中的具有所述第一导电类型的源极区域，并且形成定位在所述栅电极的第二侧上的所述阱区域外部的具有所述第一导电类型的漏极区域。掩模的使用可以防止注入以形成装置的阱区域的离子进入将容纳漏极区域的第一半导体区域的部分中。这可以选择性地允许装置的漏极-体寄生结电容(Cdb)以及因此断开状态电容(C断开)由于在漏极区域附近出现的减少的量的杂质掺杂而相对低。注意，装置的栅电极被直接定位在阱区域上方，由此装置的沟道区域被定位在阱区域中。当从所述半导体基板的所述主表面上方观察时，所述栅电极可以朝着所述阱区域的一侧定位。所述漏极区域可以被定位成邻近所述阱区域的侧，所述栅电极朝着所述侧定位。这可以允许漏极区域定位在阱区域外部，仍邻近栅电极(例如，从而使得当从半导体基板的主表面上方观察时，阱区域的任何部分不被定位在栅电极与漏极区域中间)。在一个例子中，定位在所述栅电极的所述第二侧上的所述栅电极的边缘可以被直接定位在所述阱区域的边缘上方。用于形成所述阱区域而注入的离子可以包括硼离子。用于形成所述阱区域的注入物的注入能量可以在50keV到4MeV的范围内。用于形成所述阱区域的注入物的注入离子的峰值浓度可以在所述半导体基板的所述主表面下方约0.1μm到2μm的深度处。用于形成所述阱区域的注入物的注入剂量可以在1011cm-2到1014cm-2的范围内。所述掩模中的所述开口的横向尺寸可以基本上等于L源极+Lg+MTL，其中L源极是从所述栅电极的所述第一侧上的所述栅电极的边缘测得的所述源极区域的长度，其中Lg是所述半导体开关装置的栅极长度，其中MTL是所述开口的掩模容差，并且其中MTL≤400nm。在一些实施例中，所述掩模容差MTL可以在0到200nm的范围内。所述栅极长度Lg可以处于次微米范围内。所述方法可以进一步包括通过定位在所述第一半导体区域上的所述掩模中的所述开口将离子注入所述第一半导体区域中，由此调节所述半导体开关装置的阈值电压。所述掩模因此可以防止这些离子中的至少一些离子进入将容纳所述漏极区域的所述第一半导体区域的部分中。甚至当离子被注入以调节所述阈值电压(有时被称为DVt注入物)时，这可以再次允许装置的漏极-体寄生结电容保持相对低。所述方法可以进一步包括通过定位在所述第一半导体区域上的所述掩模中的所述开口将离子注入所述第一半导体区域中，由此抑制击穿所述半导体开关装置。所述掩模因此可以防止这些离子中的至少一些离子进入将容纳所述漏极区域的所述第一半导体区域的部分中。甚至当离子被注入以抑制击穿半导体开关装置(有时被称为防击穿(APT)注入物)时，这可以再次允许装置的漏极-体寄生结电容保持相对低。所述方法可以包括在执行所述离子注入之前，在所述栅电极的相对侧壁上形成间隔物以形成所述源极区域和所述漏极区域。在使用以上所提及的掩模之后，所述间隔物可以被形成在所述栅电极的侧壁上，由此间隔物的形成无需干扰掩模或可以通过掩模实现的各种注入物中的任何注入物的使用。所述第一导线类型可以是n型，并且所述第二导电类型可以是p型。然而，设想的是，所述第一导线类型可以是p型，并且所述第二导电类型可以是n型。所述第一半导体区域可以是掺杂的外延层。所述掺杂的外延层可以作为上层设置在绝缘体上硅(SOI)基板上。在另一个例子中，所述掺杂的外延层可以被设置在底层体半导体(例如，硅)基板上。根据本公开的另一方面，可以提供一种使用上文中所描述的方法制造的半导体开关装置。所述半导体开关装置可以是射频(RF)开关装置。本文中所描述的这种类型的装置可以是用于切换RF信号的RF开关装置。出于本公开的目的，“射频(RF)”是指典型地在0.5GHz≤f≤90GHz范围内、但不限于这个范围的频率。注意，虽然根据本公开的实施例的半导体开关装置可以用于传递或阻挡RF信号，但是典型地，所述装置实际上将不在RF频率本身下进行切换。附图说明下文中将仅通过举例的方式参考附图来描述本公开的实施例，在附图中，类似的附图标记涉及类似的元件，并且在附图中：图1A至图1D示出了根据本公开的实施例的用于制造半导体开关装置的场效应晶体管的方法；图2示出了根据本公开的实施例的半导体开关装置；图3将常规的场效应晶体管的在低频率限制中作为频率的函数的模拟漏极-体寄生结电容(Cdb)与使用图1A至图1D中所示出的那种方法制造的场效应晶体管的寄生结电容进行比较；图4将常规的场效应晶体管的在低频率限制中作为频率的函数的模拟源极-体寄生结电容(Csb)与使用图1A至图1D中所示出的那种方法制造的场效应晶体管的寄生结电容进行比较；图5将常规的场效应晶体管的在低频率限制中作为频率的函数的模拟断开状态电容(C断开)与使用图1A至图1D中所示出的那种方法制造的场效应晶体管的寄生结电容进行比较；并且图6示出了掩模容差MTL(即，总掩模开口＝L源极+Lg+MTL)对根据本公开的实施例的半导体开关装置的源极-体寄生结电容(Csb)、漏极-体寄生结电容(Cdb)、以及断开状态电容(C断开)的影响。具体实施方式下面参考附图描述了本公开的实施例。图1A至图1D示出了根据本公开的实施例的用于制造半导体开关装置的场效应晶体管的方法的各个阶段。在图1A中示出的第一阶段中，提供了半导体基板102。基板102本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体开关装置的方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体基板，所述半导体基板具有：主表面；以及具有第一导电类型的第一半导体区域，被定位成邻近所述主表面；将栅极电介质沉积在所述基板的所述主表面上；通过定位在所述第一半导体区域上的掩模中的开口将离子注入所述第一半导体区域中，由此形成定位在所述第一半导体区域中的阱区域，所述阱区域具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型；将栅电极材料沉积在所述栅极电介质上并对其进行图案化以形成直接定位在所述阱区域上方的栅电极；以及执行离子注入以：形成定位在所述栅电极的第一侧上的所述阱区域中的具有所述第一导电类型的源极区域，并且形成定位在所述栅电极的第二侧上的所述阱区域外部的具有所述第一导电类型的漏极区域。

【技术特征摘要】
2017.05.17 EP 17171514.71.一种制造半导体开关装置的方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体基板，所述半导体基板具有：主表面；以及具有第一导电类型的第一半导体区域，被定位成邻近所述主表面；将栅极电介质沉积在所述基板的所述主表面上；通过定位在所述第一半导体区域上的掩模中的开口将离子注入所述第一半导体区域中，由此形成定位在所述第一半导体区域中的阱区域，所述阱区域具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型；将栅电极材料沉积在所述栅极电介质上并对其进行图案化以形成直接定位在所述阱区域上方的栅电极；以及执行离子注入以：形成定位在所述栅电极的第一侧上的所述阱区域中的具有所述第一导电类型的源极区域，并且形成定位在所述栅电极的第二侧上的所述阱区域外部的具有所述第一导电类型的漏极区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当从所述半导体基板的所述主表面上方观察时，所述栅电极朝着所述阱区域的一侧定位。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述漏极区域被定位成邻近所述阱区域的侧，所述栅电极朝着所述侧定位。4.根据在前的任一项权利要求所述的方法，其特征在于，定位在所述栅电极的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马哈茂德·谢哈布·穆罕默德·阿尔沙蒂，彼得鲁斯·许贝特斯·科内利斯·马涅，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL