关于具有改善性能的射频开关的器件和方法技术

关于具有改善性能的射频(RF)开关的器件和方法。在一些实施例中，开关器件可以包括第一端子和第二端子，以及多个开关元件，所述多个开关元件在所述第一端子和所述第二端子之间串联连接以形成堆栈。所述开关元件可以具有参数的非均匀分布，所述参数的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的一个或多个第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻(Ron)值小的第一Ron值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能。

【技术实现步骤摘要】
关于具有改善性能的射频开关的器件和方法相关申请的交叉引用本申请请求以下申请的优先权，2013年11月12日提交的名称为RADIO-FREQUENCYDEVICESHAVINGIMPROVEDVOLTAGEHANDLINGCAPABILITY(具有改善电压处理能力的射频器件)的美国临时申请号61/902,808；2013年11月12日提交的名称为RADIO-FREQUENCYDEVICESHAVINGIMPROVEDON-RESISTANCEPERFORMANCE(具有改善导通电阻性能的射频器件)的美国临时申请号61/902,809；2013年11月12日提交的名称为RADIO-FREQUENCYDEVICESHAVINGIMPROVEDLINEARITYPERFORMANCE(具有改善线性性能的射频器件)的美国临时申请号61/902,810；2014年11月5日提交的名称为RADIO-FREQUENCYSWITCHINGDEVICESHAVINGIMPROVEDVOLTAGEHANDLINGCAPABILITY(具有改善电压处理能力的射频开关器件)的美国申请号14/534,146；2014年11月5日提交的名称为DEVICESANDMETHODSRELATEDTORADIO-FREQUENCYSWITCHESHAVINGIMPROVEDON-RESISTANCEPERFORMANCE(关于具有改善导通电阻性能的射频开关的器件和方法)的美国申请号14/534148；以及2014年11月5日提交的名称为IMPROVEDLINEARITYPERFORMANCEFORRADIO-FREQUENCYSWITCHES(用于射频开关的改善线性性能)的美国申请号14/534,149，其每一个公开的内容通过引用而明确地整体结合于此。
本公开总地涉及一种改善的射频开关器件。
技术介绍
在一些射频(RF)应用中，开关一般布置在堆栈配置中以便于适当地处理功率。例如，可以使用更高的堆栈高度以允许RF开关来承受(withstand)更高的功率。
技术实现思路
根据根据一些实现方式，本公开涉及一种开关器件，所述开关器件包括第一端子和第二端子。所述开关器件进一步包括在第一端子和第二端子之间串联连接以形成堆栈的多个开关元件。开关元件具有参数的非均匀分布。非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。在一些实施例中，堆栈可以进一步具有第一导通电阻(Ron)值，所述第一导通电阻值小于对应于所述类似堆栈的第二Ron值。在一些实施例中，堆栈可以进一步具有比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能。在一些实施例中，多个开关元件中的每一个可以包括具有形成在有源区域上的源极、漏极和栅极的场效应晶体管(FET)。所述FET可以实现为绝缘体上硅(SOI)器件。在一些实施例中，参数可以包括栅极的长度。FET可以实现为梳指配置器件，使得栅极包括多个矩形形状的栅极梳指，其中在源极触点的矩形形状的源极梳指和漏极触点的矩形形状的漏极梳指之间实现每一个栅极梳指。在一些实施例中，栅极长度的非均匀分布可以基于与FET相关联的另一参数的非均匀分布。栅极长度的非均匀分布可以大致跟随另一参数的非均匀分布。在一些实施例中，另一参数可以包括每一个FET上的电压VDS的分布。可以选择栅极长度的非均匀分布以产生电压VDS分布的按比例缩放的版本。电压VDS分布的按比例缩放的版本可以基于对应于栅极长度的基本均匀分布的电压VDS分布的最高值的按比例缩放。电压VDS的最高值可以用于来自第一端子的第一FET。第一端子可以被配置为用于接收射频(RF)信号的输入端子。在一些实施例中，至少第一FET的栅极长度可以大于栅极长度的均匀分布值。FET的至少一些可以具有比栅极长度的均匀分布值更小的栅极长度。在一些实施例中，用于栅极长度的非均匀分布的FET的VDS值的总和可以大于用于栅极长度的均匀分布的FET的VDS值的总和。用于栅极长度的非均匀分布的FET的栅极长度的总和可以大于用于栅极长度的均匀分布的FET的栅极长度的总和。在一些实施例中，栅极长度的非均匀分布可以包括多组栅极长度值，其中每组具有栅极长度的共同值。在一些实施例中，FET的至少一些可以包括栅极宽度的不同值。在一些实施例中，第一端子可以是输入端子，第二端子可以是输出端子。在一些实施例中，开关器件可以是射频(RF)开关器件。在多个实现方式中，本公开涉及一种半导体裸芯，所述半导体裸芯包括半导体基底和多个串联连接以形成堆栈的场效应晶体管(FET)。所述FET具有参数的非均匀分布。非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。根据多个教导，本公开涉及一种用于制造射频(RF)开关器件的方法。所述方法包括提供半导体基底，以及在半导体基底上形成多个场效应晶体管(FET)使得所述FET具有参数的非均匀分布。所述方法进一步包括连接FET以形成堆栈，使得非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。在一些实现方式中，本公开涉及一种射频(RF)开关模块，所述射频(RF)开关模块包括被配置为容纳多个组件的封装基底。RF开关模块进一步包括安装在封装基底上的裸芯。所述裸芯包括开关电路。开关电路包括多个串联连接以形成堆栈的场效应晶体管(FET)。FET具有参数的非均匀分布。非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。根据一些实现方式，本公开涉及一种无线设备，所述无线设备包括发射器和与所述发射器通信的功率放大器。功率放大器被配置为放大发射器所产生的射频(RF)信号。无线设备进一步包括被配置为发送已放大的RF信号的天线。无线设备进一步包括被配置为将已放大的RF信号从功率放大器路由到天线的开关电路。开关电路包括多个串联连接以形成堆栈的场效应晶体管(FET)。FET具有参数的非均匀分布。非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。在多个实现方式中，本公开涉及一种开关器件，所述开关器件包括第一端子和第二端子，以及在第一端子和第二端子之间串联连接以形成堆栈的多个开关元件。开关元件具有参数的非均匀分布。非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二导通电阻(Ron)值小的第一Ron值。在一些实施例中，堆栈可以进一步具有至少与对应于所述类似堆栈的第二电压处理能力一样高的第一电压处理能力。在一些实施例中，堆栈可以进一步具有比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能。在一些实施例中，多个开关元件中的每一个都可包括场效应晶体管(FET)，所述FET具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极。FET还可以实现为绝缘体上硅(SOI)器件。...

【技术保护点】
一种开关器件，包括：第一端子和第二端子；以及多个开关元件，在所述第一端子和所述第二端子之间串联连接以形成堆栈，所述开关元件具有参数的非均匀分布，所述参数的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述参数的基本均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻(Ron)值小的第一Ron值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能中的一个或多个。

【技术特征摘要】
2013.11.12 US 61/902,810;2013.11.12 US 61/902,808;1.一种开关器件，包括：
第一端子和第二端子；以及
多个场效应晶体管，在所述第一端子和所述第二端子之间串联连接以形成堆栈，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布，所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻值小的第一导通电阻值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能中的一个或多个。


2.如权利要求1所述的开关器件，其中所述场效应晶体管实现为绝缘体上硅器件。


3.如权利要求1所述的开关器件，其中，所述场效应晶体管实现为梳指配置器件，使得所述栅极包含多个矩形形状的栅极梳指，每一个栅极梳指在源极触点的矩形形状的源极梳指和漏极触点的矩形形状的漏极梳指之间实现。


4.如权利要求1所述的开关器件，其中，选择所述栅极长度的非均匀分布以产生所述漏极到源极电压的分布的按比例缩放的版本。


5.如权利要求4所述的开关器件，其中，所述漏极到源极电压的分布的按比例缩放的版本基于对应于栅极长度的均匀分布的漏极到源极电压分布的最高值的按比例缩放。


6.如权利要求5所述的开关器件，其中，所述电压的最高值用于来自所述第一端子的第一场效应晶体管。


7.如权利要求6所述的开关器件，其中，所述第一端子被配置为用于接收射频信号的输入端子。


8.如权利要求6所述的开关器件，其中，至少所述第一场效应晶体管的栅极长度大于所述栅极长度的均匀分布的值。


9.如权利要求8所述的开关器件，其中，所述场效应晶体管的至少一些具有比所述栅极长度的均匀分布的值小的栅极长度。


10.如权利要求6所述的开关器件，其中，用于所述栅极长度的非均匀分布的场效应晶体管的电压值的总和大于用于所述栅极长度的均匀分布的场效应晶体管的电压值的总和。


11.如权利要求10所述的开关器件，其中，用于所述栅极长度的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的总和大于用于所述栅极长度的均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的总和。


12.如权利要求1所述的开关器件，其中，所述栅极长度的非均匀分布包含多组栅极长度值，每组具有所述栅极长度的共同值。


13.如权利要求1所述的开关器件，其中，所述场效应晶体管的至少一些包含栅极宽度的不同值。


14.一种半导体裸芯，包括：
半导体基底；以及
开关器件，实现在所述半导体基底上，所述开关器件包含串联连接以形成堆栈的多个场效应晶体管，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布，所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻值小的第一导通电阻值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能中的一个或多个。


15.一种射频开关模块，包括：
封装基底，被配置为容纳多个组件；以及
半导体裸芯，安装在封装基底上，所述半导体裸芯包含具有多个场效应晶体管的开关器件，所述多个场效应晶体管串联连接以形成堆栈，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布，所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻值小的第一导通电阻值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能中的一个或多个。


16.一种无线设备，包括：
发射器；
功率放大器，与所述发射器通信，所述功率放大器被配置为放大所述发射器产生的射频信号；
天线，被配置为发送所述放大的射频信号；以及
射频开关模块，被配置为将所述放大的射频信号从所述功率放大器路由到所述天线，所述射频开关模块包含具有多个场效应晶体管的开关器件，所述多个场效应晶体管串联连接以形成堆栈，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布，所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻值小的第一导通电阻值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能中的一个或多个。


17.一种制造射频开关器件的方法，所述方法包括：
提供半导体基底；
在所述半导体基底上形成多个场效应晶体管，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，使得所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布；以及
连接场效应晶体管以形成堆栈，使得所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力、比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻值小的第一导通电阻值以及比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能中的一个或多个。


18.一种开关器件，包括：
第一端子和第二端子；以及
多个场效应晶体管，在所述第一端子和所述第二端子之间串联连接以形成堆栈，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布，所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。


19.如权利要求18所述的开关器件，其中所述堆栈还具有比对应于所述类似堆栈的第二导通电阻值小的第一导通电阻值。


20.如权利要求18所述的开关器件，其中所述堆栈还具有比对应于所述类似堆栈的第二线性性能更好的第一线性性能。


21.如权利要求18所述的开关器件，其中所述场效应晶体管实现为绝缘体上硅器件。


22.如权利要求18所述的开关器件，其中，所述场效应晶体管实现为梳指配置器件，使得所述栅极包含多个矩形形状的栅极梳指，每一个栅极梳指在源极触点的矩形形状的源极梳指和漏极触点的矩形形状的漏极梳指之间实现。


23.如权利要求18所述的开关器件，其中，选择所述栅极长度的非均匀分布以产生所述漏极到源极电压的分布的按比例缩放的版本。


24.如权利要求23所述的开关器件，其中，所述漏极到源极电压的分布的按比例缩放的版本基于对应于栅极长度的均匀分布的漏极到源极电压分布的最高值的按比例缩放。


25.如权利要求24所述的开关器件，其中，所述电压的最高值用于来自所述第一端子的第一场效应晶体管。


26.如权利要求25所述的开关器件，其中，所述第一端子被配置为用于接收射频信号的输入端子。


27.如权利要求25所述的开关器件，其中，至少所述第一场效应晶体管的栅极长度大于所述栅极长度的均匀分布的值。


28.如权利要求27所述的开关器件，其中，所述场效应晶体管的至少一些具有比所述栅极长度的均匀分布的值小的栅极长度。


29.如权利要求25所述的开关器件，其中，用于所述栅极长度的非均匀分布的场效应晶体管的电压值的总和大于用于所述栅极长度的均匀分布的场效应晶体管的电压值的总和。


30.如权利要求29所述的开关器件，其中，用于所述栅极长度的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的总和大于用于所述栅极长度的均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的总和。


31.如权利要求18所述的开关器件，其中，所述栅极长度的非均匀分布包含多组栅极长度值，每组具有所述栅极长度的共同值。


32.一种射频开关模块，包括：
封装基底，被配置为容纳多个组件；以及
裸芯，安装在封装基底上，所述裸芯具有包含串联连接以形成堆栈的多个场效应晶体管的开关电路，每个场效应晶体管具有在有源区域上形成的源极、漏极和栅极，所述多个场效应晶体管具有基于在每个场效应晶体管上的漏极到源极电压的非均匀分布的场效应晶体管的栅极长度的非均匀分布，所述栅极长度的非均匀分布使得所述堆栈具有比对应于具有所述栅极长度的均匀分布的类似堆栈的第二电压处理能力大的第一电压处理能力。


33.一种无线设备，包括：
发射器；
功率放大器，与所述发射器通信，所述功率放大器被配置为放大所述发射器产生的射频信号；
天线，被配置为发送所述放大的射频信号；以及
开关电路，包含串联连接以形...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·布林，A·B·乔希，C·马斯，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US