半导体开关装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体开关装置以及一种制备所述半导体开关装置的方法。所述装置包括具有主表面的半导体基板。所述装置还包括定位在所述主表面下方的所述基板中的第一半导体区。所述装置包括定位在所述主表面上的细长栅极。所述装置还包括定位在邻近所述栅极的相应第一和第二细长边缘的所述第一半导体区中的源极区和漏极区。所述装置还包括用于所述源极和漏极区的电接触。所述接触包括定位在所述源极区或漏极区上的至少两个接触，所述至少两个接触沿基本上平行所述栅极的所述细长边缘的方向间隔开。所述装置另外包括定位在所述至少两个接触之间的隔离区。所述隔离区从所述主表面延伸通过所述源极/漏极区到所述第一半导体区。

Semiconductor switch device and method

The invention provides a semiconductor switch device and a method for preparing the semiconductor switch device. The device comprises a semiconductor substrate with a main surface. The device also includes a first semiconductor region positioned in the substrate below the main surface. The device includes a slender gate positioned on the main surface. The device also includes a source region and a drain region positioned in the first semiconductor region adjacent to the corresponding first and second slender edges of the gate. The device also includes electrical contacts for the source and drain regions. The contact includes at least two contacts positioned on the source or drain region, which are spaced in a direction substantially parallel to the slender edge of the gate. The device further includes an isolation zone positioned between at least two contacts. The isolation region extends from the main surface through the source/drain region to the first semiconductor region.

【技术实现步骤摘要】
半导体开关装置和方法
本说明书涉及半导体开关装置和制备半导体开关装置的方法。
技术介绍
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)可用作用于高射频(RF)信号的电开关。对于这些应用，装置并不实际上在高频率下切换，而是传递或阻挡RF信号。通过组合接通状态下的低串联电阻与断开状态下的低输入电容的装置实现最好的性能。评估射频开关MOSFET的总体性能的一种最受欢迎的方式是计算优值(FOM)，优值被定义为接通状态电阻(Ron)和断开状态电容(Coff)的乘积。对断开状态电容有贡献的为如下式中示出的栅极到源极电容(Cgs)、栅极到漏极电容(Cgd)、栅极到基板电容(Cgb)、漏极到基板电容(Cdb)和源极到基板电容(Csb)电容：Css＝Cds+Cgs+CsbCdd＝Cds+Cgd+Cdb此处，Cds为沟道电容，并且Csb、Cdb分别为源极到体电容、漏极到体电容。重叠电容(Cgs＝Cgd)和寄生接面电容(Cdb＝Csb)十分重要，这是因为它们构成总断开状态电容(Coff)的两个重要部分。因此，为了实现低Coff，期望减小重叠电容和/或寄生接面电容。
技术实现思路
在随附的独立权利要求和从属权利要求中陈述了本公开的方面。从属权利要求的特征的组合可按需要与独立权利要求的特征组合，并且不仅仅是按照权利要求书中所明确陈述的那样组合。根据本公开的一个方面，提供半导体开关装置，包括：具有主表面的半导体基板；定位在主表面下方的基板中的第一半导体区，所述第一半导体区具有第一导电类型；定位在主表面上的细长栅极；具有第二导电类型的源极区，其中源极区定位在邻近栅极的第一细长边缘的第一半导体区中；具有第二导电类型的漏极区，其中漏极区定位在邻近栅极的第二细长边缘的第一半导体区中；用于形成与源极区和漏极区的电连接的电接触，其中电接触包括定位在源极区或漏极区上的至少两个接触，其中所述至少两个接触沿基本上平行栅极的细长边缘的方向间隔开，和当从基板的主表面上方观察时定位在所述至少两个接触之间的隔离区，其中隔离区从主表面延伸通过源极/漏极区到第一半导体区。包括通过栅极分离的源极区和漏极区的半导体装置的寄生接面电容与在源极区和漏极区以及底层基板之间的界面的表面积成比例。通过在装置中提供隔离区，所述隔离区从主表面延伸通过源极/漏极区到第一半导体区，在源极/漏极区和第一半导体区之间的界面的表面积可减小。装置的寄生接面电容和因此总体断开状态电容(Coff)可因此减小。为了容纳隔离区，代替提供在源极/漏极区中的整体式接触，使用一系列较小、单独的接触。隔离区定位在这些接触之间。根据本公开的实施例，已确定有可能提供前述隔离区同时避免与接触的较小大小相关联的装置接通状态电阻(Ron)的显著提高(即与包括整体式源极/漏极接触但是没有隔离区的已知装置相比)。装置布局(并且具体地说隔离区相对于接触的位置和尺寸)的仔细配置可允许在接触和栅极之间传递的电流扩展以产生与具有整体式源极/漏极接触的装置相同或几乎相同接通状态电阻(Ron)的装置。以此方式，装置的断开状态电容(Coff)可减小而不不利地影响接通状态电阻(Ron)。在一个实施例中，最接近栅极定位的每个接触的边缘可距栅极距离Lc定位，并且最接近栅极定位的隔离区的边缘可距栅极距离Dir定位。在一些实施例中，Lc≤Dir。此布置可如上文所提到的允许提供隔离区以减小寄生电容，同时降低或消除其不恰当地限制在接触和栅极之间流动的电流扩展离开的倾向。在一些实施例中，Lc＜Dir。在这类实施例中，在基本上平行栅极的细长边缘的方向上的隔离区的尺寸Wir可基本上等于在相同的方向上的接触之间的间距，使得当从主表面上方观察时，隔离区从接触中的第一的边缘延伸到接触的第二的相对边缘。在这类实施例中，隔离区的大小可最大化(根据其在接触之间的尺寸Wir)同时留下每个接触的相对边缘的至少一部分自由传递电流。因为隔离区是“凹进”的(在某种意义上，隔离区比接触更远离栅极定位，隔离区可不干扰上文提到的电流扩展效应，尽管如此，事实上隔离区一直在接触的相对边缘之间延伸。在一些实施例中，在基本上平行栅极的细长边缘方向上的隔离区的尺寸Wir可小于在相同的方向上的接触之间的间距。因为在这类实施例中，隔离区并不一直在相邻接触之间延伸，在接触之间可获得更大间隙用于电流扩展。装置可具有在源极区和/或漏极区上的多于两个接触。举例来说，根据本公开的实施例的装置可具有定位在源极区上的至少三个接触和/或定位在漏极区上的至少三个所述接触，并且隔离区可定位在每对相邻接触之间。因此，装置可方便地缩放，同时保持减小的断开状态电容Coff的益处，而不如上文所论述显著提高Ron。本文所描述的种类的隔离区还可定位在除在接触之间的位置之外的源极/漏极区中。在一个实施例中，装置可包括定位在源极/漏极区中的一排接触的端部处的至少一个隔离区。这可另外减小装置的寄生接面电容。在一个实施例中，电接触可包括定位在源极区上的至少两个接触和定位在漏极区上的至少两个接触。在源极区上的至少两个接触可沿基本上平行栅极的细长边缘的方向间隔开。在漏极区上的至少两个接触可沿基本上平行栅极的细长边缘的方向间隔开。当从基板的主表面上方观察时，装置可包括定位在源极区上的至少两个接触之间的隔离区和定位在漏极区上的至少两个接触之间的隔离区。每个隔离区可从主表面延伸通过源极/漏极区到第一半导体区。因此，本文所描述的种类的接触和隔离区的布置可用于减小与装置的的源极区和漏极区两者相关联的寄生接面电容。在一些实施例中，在源极区上的接触之间的间距可基本上等于在漏极区上的接触之间的间距。在漏极区上的接触可在平行于栅极的细长边缘的方向上相对于在源极区上的接触偏移。偏移可基本上等于在源极区上的接触之间的间距的一半。以此方式偏移接触可允许在电连接与这些接触之间的后端寄生电容减小。在一些实施例中，在源极区上的接触之间的间距不同于在漏极区上的接触之间的间距。同样，这可允许在电连接与这些接触之间的后端寄生电容减小。在一些实施例中，在源极和/或漏极区任一者上的隔离区和接触的大小可不同。举例来说，设想不同大小的接触和/或隔离区可用于源极区中。还设想不同大小的接触和/或隔离区可用于漏极区中。另外设想用于源极区中的接触和/或隔离区可具有与用于漏极区中的接触和/或隔离区不同的大小。在一些例子中，装置可具有布置为一阵列交指型指的多个源极和/或漏极区。所述或每个隔离区可比其中定位所述隔离区的源极/漏极区延伸到在基板的主表面下方更大的深度。这可确保(一个或多个)隔离区完全传递通过在源极/漏极区和底层第一半导体区之间的界面，由此确保界面的表面积减小用于减小装置的寄生接面电容。所述或每个隔离区可包括填充有介电材料的沟槽。在一些例子中，隔离区可包括浅沟槽隔离(STI)。第一导电类型可为p型并且第二导电类型可为n型。然而，设想第一导电类型可为n型并且第二导电类型可为p型。第一半导体区可为掺杂外延层。掺杂外延层可提供为在绝缘体上硅(SOI)基板上的上部层。在另一个例子中，掺杂外延层可提供在底层体半导体(例如硅)基板上。本文所描述的种类的装置可为射频开关装置以用于切换RF信号。出于本公开的目的，“射频(RF)”是指通常处于，但不限于0.5GHz≤f≤90GHz范围内的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体开关装置，其特征在于，包括：具有主表面的半导体基板；定位在所述主表面下方的所述基板中的第一半导体区，所述第一半导体区具有第一导电类型；定位在所述主表面上的细长栅极；具有第二导电类型的源极区，其中所述源极区定位在邻近所述栅极的第一细长边缘的所述第一半导体区中；具有所述第二导电类型的漏极区，其中所述漏极区定位在邻近所述栅极的第二细长边缘的第一半导体区中；用于形成与所述源极区和所述漏极区的电连接的电接触，其中所述电接触包括定位在所述源极区或所述漏极区上的至少两个接触，其中所述至少两个接触沿基本上平行所述栅极的所述细长边缘的方向间隔开，和当从所述基板的所述主表面上方观察时定位在所述至少两个接触之间的隔离区，其中所述隔离区从所述主表面延伸通过源极/漏极区到所述第一半导体区。

【技术特征摘要】
2017.07.12 EP 17180985.81.一种半导体开关装置，其特征在于，包括：具有主表面的半导体基板；定位在所述主表面下方的所述基板中的第一半导体区，所述第一半导体区具有第一导电类型；定位在所述主表面上的细长栅极；具有第二导电类型的源极区，其中所述源极区定位在邻近所述栅极的第一细长边缘的所述第一半导体区中；具有所述第二导电类型的漏极区，其中所述漏极区定位在邻近所述栅极的第二细长边缘的第一半导体区中；用于形成与所述源极区和所述漏极区的电连接的电接触，其中所述电接触包括定位在所述源极区或所述漏极区上的至少两个接触，其中所述至少两个接触沿基本上平行所述栅极的所述细长边缘的方向间隔开，和当从所述基板的所述主表面上方观察时定位在所述至少两个接触之间的隔离区，其中所述隔离区从所述主表面延伸通过源极/漏极区到所述第一半导体区。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，最接近所述栅极定位的每个接触的边缘距所述栅极距离Lc定位，其中最接近所述栅极定位的所述隔离区的边缘距所述栅极距离Dir定位，并且其中Lc≤Dir。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，Lc＜Dir，并且其中在基本上平行所述栅极的所述细长边缘方向上的所述隔离区的尺寸Wir基本上等于在相同的方向上的所述接触之间的间距，使得当从所述主表面上方观察时，所述隔离区从所述接触的第一的边缘延伸到所述接触的第二的相对边缘。4.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，在基本上平行所述栅极的所述细长边缘方向上的所述隔离区的尺寸Wir小于在相同的方向上的所述接触之间的所述间距。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括定位在所述源极区上的至少三个所述接触和/或定位在所述漏极区上的至少三个所述接触，并且其中所述隔离区定位在所述源极区和/或所述漏极区的每对相邻接触之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，进一步包括定位在所述源极/漏极区中的一排所述接触的端部处的至少一个隔离区，其中所述隔离区从所述主表面延伸通过所述源极/漏极区到所述第一半...

【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，伊戈尔·布鲁内斯，让·威廉·斯伦特伯，托尼·范胡克，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL