包括场效应晶体管的半导体器件及其操作方法技术

本发明专利技术特别涉及一种具有漏极延展部（８）的横向ＤＭＯＳＴ。在公知的晶体管中，另一金属条（２０）设置在栅电极接触条与漏极接触（１６）之间，该漏极接触电连接于源极区接触（１５）。在这里所提出的器件中，在另一金属条（２０）与源极接触（１５、１２）之间的连接包括电容器（３０）且该另一金属条（２０）设置有用于向该另一金属条（２０）传送电压的另一接触区（３５）。这样，能够改善线性度，且特别是提高了器件在高功率和高频率下的有用性。优选电容器（３０）与晶体管集成在单个半导体主体（１）上。本发明专利技术还包括操作根据本发明专利技术的器件（１０）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括半导体主体的半导体器件，该半导体主体具有设置在表面处的场效应晶体管，且该半导体主体包括重掺杂源极和漏极区以及在源极区和漏极区之间延伸的沟道区，栅电极与沟道区交迭并垂直投影于其上，其中，将源极区、漏极区和栅电极在表面分别连接到金属源极接触、漏极接触和栅电极接触，且其中，在栅电极接触与漏极接触之间设置另一金属条，该金属条与半导体主体绝缘，局部电连接于源极条并在栅电极与漏极接触之间形成屏蔽。这种器件可以有利地用作(高)功率放大器，特别地，适用于无线通信的高频范围内的发射机。在栅电极接触与漏极接触之间存在屏蔽会带来漏极接触与栅电极之间的显著电容减小，而这又会导致在更高的频率下功率放大系数显著增加。于2000年5月30日公布的US专利US6,069,386中，公开了一种既可以以分离形式又可以以集成形式构造的这种器件。该公知的器件包括横向金属氧化物半导体型晶体管。在重掺杂p型衬底上的轻掺杂p型外延层中形成该晶体管。在相对于多晶硅栅电极以自对准方式注入到外延层中的p型区中限定沟道区。源极和漏极区可以具有叉指结构，例如，根据所容纳的最大电流来选择指的数量。漏极延展部用以增加源极与漏极之间的击穿电压，这是众所周知的。由于金属源极接触没有布置在栅电极上而是布置在栅电极旁边，所以栅电极可以在其整个长度上具有金属连接，从而由金属的层电阻来确定栅极电阻，并因此可以通过使用适合的导电金属来将其保持非常低。这些接触的形式为并排布置的平行金属条。由于可以在与源极和漏极接触相同的金属层中制作栅电极的金属接触和该另一金属条，所以需要相对较少的工艺步骤用于其制造。该公知器件的一个缺点是其不具有线性特性，特别是在非常高的频率下。结果，最大可用功率受限。因此，本专利技术的目的是提供一种在引言中所提及的类型的器件，其在高频下也高度线性且能够提供高功率水平。根据本专利技术，引言中所提及的类型的半导体器件的特征在于在该另一金属条与源极接触之间的电连接包括电容器，且其特征在于该另一金属条设置有用于向该另一金属条施加外部电压的连接接触。首先，本专利技术基于一种认识在该另一金属条与源极接触之间的连接中提供电容器使得能够向该另一金属条施加不同于源极区电压的电压。为了能够向该另一金属条施加该电压，根据本专利技术的所述金属条设置有连接接触。本专利技术还基于一种认识通过向该另一金属条施加这种电压可以显著提高器件的线性。这基于一种认识可以认为根据本专利技术的器件实际包括两个场效应晶体管，即，与栅电极相关联系的第一增强型晶体管和其另一金属条形成栅电极的第二耗尽型晶体管。由于在根据本专利技术的器件中，前一晶体管在所谓的共源极配置下操作，而后一晶体管在所谓的共栅极配置下操作，这两个晶体管在级联(＝串联连接)的配置下操作并展现出相反的相位失真，这种相反的相位失真使得能够消相位(phase extinction)并因此减小失真反。所述另一接触区能够通过施加外部电压来设置在其下发生前述消光的功率水平。这使得能够根据器件的所选使用来优化线性度。可以将电容器从外部连接于该器件。准备使用的器件通常设置有塑料材料的绝缘外壳，大量引线插头，根据本专利技术的器件的优选实施例，四个引线插头从该绝缘外壳伸出。例如，可以将该电容器键合于被封装的器件，并连接于用于源极区和另一金属条的引线插头。在一个优选实施例中，该电容器被集成于半导体主体中并位于晶体管旁边的有源区中。这种器件制造起来容易且廉价。优选地，源极接触、漏极接触、栅电极接触、该另一金属条和其连接接触、以及电容器的电极由两层分离的金属层形成，这两层金属层中的一层放置在另一层上，彼此通过另一绝缘层分隔开。这种双金属层工艺能够将该另一金属条在几个位置处连接于电容器的(一个)电极，这些连接跨越栅电极接触。使用大量的这种连接有利于降低工作频率下该另一金属条与电容器电极之间的阻抗。这种双金属层工艺的另一种重要方面为两个相邻的栅电极指可以经由这两层金属层的上层连接。可以借助于导电通路将每一个指连接于上层金属层中的导电迹线。在这种情况下，导电指将出现于两个相邻栅电极之间——在上层金属层中，通向通路的两个相邻栅电极的导电迹线与这些指连接。导电指跨越下面的源极接触连接到栅电极的接触区，所述源极接触在所述交叉处中断以便于减小电容。优选地，两个相邻的栅电极以这种方式在几个位置处连接于导电指。由于技术原因，优选在所述连接位置处加宽每一栅电极。栅电极到栅电极连接区的这种连接的优点是栅电极的连接电阻低，但其宽度相对较小。优选地，为了减小所述电阻，栅电极的多晶硅也部分地转化为硅化物，诸如硅化钛。在另一变形中，由半导体主体形成电容器的另一电极，该半导体主体包括重掺杂衬底，在该衬底上存在较轻掺杂的外延层。该衬底连接于金属层，该金属层也形成用于源极区的连接。在另一有利的变形中，电容器的两个电极形成金属层的一部分，并且所述两个电极的下电极电连接于半导体主体，在该位置处该半导体主体包括重掺杂区。这样，可以容易实现电容器的不依赖于电压的操作，这是有利的。在这种情况下，可以使用氮化硅作为电容器的电介质。这种电容器的另一优点是可以获得更高的单位面积电容，由此能够减小由具有给定电容的电容器所占用的表面积。例如，重掺杂区包括衬底和存在于衬底上的(较轻掺杂)外延层的较重掺杂(借助于局部扩散)的部分。电容器的电容部分取决于所需的频率。优选地，在100MHz到3GHz的操作频率范围，其范围为10pF到1nF。由于与现有技术的器件相比，可以在更高的功率水平下使用根据本专利技术的器件，根据本专利技术的器件优选设置有热沉，该热沉优选包括铜和/或钨-铜部件。本专利技术可以有利地用于(n-沟道或p沟道)晶体管，其中由半导体主体的表面区形成沟道，且其中借助于电绝缘层来将沟道与栅电极分开。根据本专利技术的器件的一个优选实施例的特征在于，晶体管为横向DMOS型，其中D表示“双扩散”。然而，本专利技术还适用于其它晶体管，诸如基于III-V材料(诸如GaAs或GaN)的半导体主体的MESFET，特别是HEMT。此外，有利地是如果热沉存在于远离该表面的半导体主体一侧。优选地，在该另一金属条与栅电极接触之间使用最小间隔。这能够通过该条上的电压来影响晶体管的其它特性。优选地，这以独立的方式发生，又一金属条—其同样与半导体主体绝缘—存在于该另一金属条与栅电极之间，例如，该又一金属条以与现有技术中的器件相同的方式连接。所述又一金属条还可以与根据本专利技术的器件中的另一金属条相同的方式连接。在这种情况下，可以通过向该又一金属条上施加不同的外部电压(不依赖于施加到该另一金属条的电压)，来影响其它晶体管特性。本专利技术还包括操作根据本专利技术的器件的方法，其中，在器件操作期间向另一金属条的接触区施加电压。可以动态地控制所施加的电压，即，在较高功率区中施加的电压不同于在较低功率区施加的电压。根据另一种可能性，有利地是施加渐变的、依赖于功率的电压。在该变形中，优选使用完全形成在两层金属层中的电容器。可以更容易地将这种电容器连接于集成在该器件中的电路，由此可以施加特定的电压函数。现在将借助于实施例来更加详细地阐述本专利技术的上述和其它方案。在附图中附图说明图1是根据本专利技术的半导体器件的俯视图；图2是图1的器件中由图1中的II表示的放大部分的俯视图；图3是该器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括半导体主体，该半导体主体在表面处设置有场效应晶体管且包括重掺杂源极区和漏极区以及在源极区与漏极区之间延伸的沟道区，还存在栅电极，其与沟道区交迭并垂直投影于其上，其中源极区、漏极区和栅电极在表面处分别连接到金属源极接触、漏极接触和栅电极接触，且其中，在栅电极接触与漏极接触之间放置另一金属条，该金属条与半导体主体绝缘，局部地电连接于源极条，并在栅电极与漏极接触之间形成屏蔽，其特征在于，该另一金属条与源极接触之间的电连接包括电容器，且其特征还在于该另一金属条设置有用于向该另一金属条施加外部电压的连接接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-4-22 03101096.01.一种半导体器件，包括半导体主体，该半导体主体在表面处设置有场效应晶体管且包括重掺杂源极区和漏极区以及在源极区与漏极区之间延伸的沟道区，还存在栅电极，其与沟道区交迭并垂直投影于其上，其中源极区、漏极区和栅电极在表面处分别连接到金属源极接触、漏极接触和栅电极接触，且其中，在栅电极接触与漏极接触之间放置另一金属条，该金属条与半导体主体绝缘，局部地电连接于源极条，并在栅电极与漏极接触之间形成屏蔽，其特征在于，该另一金属条与源极接触之间的电连接包括电容器，且其特征还在于该另一金属条设置有用于向该另一金属条施加外部电压的连接接触。2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，电容器集成于半导体主体中并且设置在晶体管旁边的有源区内。3.如权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，源极接触、漏极接触、栅电极接触、另一金属条及其连接接触和电容器的一个电极由两层分开的金属层形成，这两个金属层中的一层设置在另一层上且通过另一绝缘层彼此分开。4.如权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，电容器的另一电极由半导体主体形成，该半导体主体包括其上存在较轻掺杂外延层的重掺杂衬底。5.如权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，电容器的两个电...

【专利技术属性】
技术研发人员：R加贾哈辛，TC罗伊德勒，PCA哈梅斯，SJCH蒂尤文，
申请(专利权)人：DSP集团瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]