场效应晶体管制造技术

本发明专利技术提供了一种场效应晶体管，其包括：栅极电极；半导体层，所述半导体层具有把所述栅极电极夹在中间的源极区域和漏极区域；接触插塞，所述接触插塞被设置于所述源极区域和所述漏极区域上；第一金属部，所述第一金属部被堆叠在所述接触插塞上；以及低介电常数区域，所述低介电常数区域在所述半导体层的面内方向上被设置在位于所述第一金属部之间的区域中、且在堆叠方向上至少被设置在位于所述第一金属部的底面下方的第一区域中。金属部的底面下方的第一区域中。金属部的底面下方的第一区域中。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管
[0001]本申请是申请日为2015年3月25日、专利技术名称为“场效应晶体管”的申请号为201910332289.X的专利申请的分案申请。
[0002]申请号为201910332289.X的专利申请是申请日为2015年3月25日、专利技术名称为“场效应晶体管、场效应晶体管制造方法和射频器件”的申请号为201580000970.4的专利申请的分案申请。


[0003]本专利技术涉及适合于例如(但不限于)射频器件中的开关元件的场效应晶体管(FET：field
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effect transistor)、该场效应晶体管的制造方法、以及包括该场效应晶体管的射频器件。

技术介绍

[0004]被构造成开启和关闭射频(RF：radio frequency)的射频开关(RF
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SW：Radio
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frequency switch)被用于诸如移动电话等便携式通信终端的前端。在这样的射频开关中，一个重要的特性是从该射频开关内通过的射频具有低损耗。为了这样的低损耗，重要的是：需要减小FET在接通状态下的电阻(接通电阻)或该FET在断开状态下的电容(断开电容)，也就是说，需要减小接通电阻和断开电容的乘积(Ron
×
Coff)。
[0005]所述断开电容包括：在例如(但不限于)扩散层和基板中生成的分量(内部(intrinsic)分量)；以及在例如(但不限于)栅极电极、接触插塞和所述接触插塞上的布线线路中生成的分量(外部(extrinsic)分量)。例如，在超小型MOSFET的领域中，已经提议了在栅极电极周围设有空气间隙以减小该栅极电极与接触插塞之间的寄生电容，由此减小外部分量(例如，请参考专利文献1)。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本未经审查的专利申请公开第2002
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359369号

技术实现思路

[0009]在专利文献1所示的构造中，难以充分地减小栅极电极与位于接触插塞上的布线线路之间的寄生电容、在位于接触插塞上的布线线路之间生成的电容(布线间电容)、或者任何其他的电容，因此仍然还有改进的空间。
[0010]期望的是，提供一种使得能够减小断开电容中的外部分量的场效应晶体管、该场效应晶体管的制造方法和包括该场效应晶体管的射频器件。
[0011]根据本专利技术一个实施例的场效应晶体管包括下列部件(A)到(E)：
[0012](A)栅极电极；
[0013](B)半导体层，它具有把所述栅极电极夹在中间的源极区域和漏极区域；
[0014](C)接触插塞，它们被设置在所述源极区域和所述漏极区域上；
[0015](D)第一金属部，它们分别被堆叠在所述接触插塞上；以及
[0016](E)低介电常数区域，它在所述半导体层的面内方向上被设置在位于所述第一金属部之间的区域中、且在堆叠方向上至少被设置在位于所述第一金属部的底面下方的第一区域中。
[0017]在根据本专利技术上述实施例的场效应晶体管中，在所述半导体层的面内方向上位于所述第一金属部之间的区域中，所述低介电常数区域在堆叠方向上至少被设置在位于所述第一金属部的底面下方的第一区域中。这使得能够减小所述栅极电极与所述接触插塞之间的寄生电容、或所述栅极电极与所述第一金属部之间的寄生电容，由此减小断开电容的外部分量。
[0018]根据本专利技术一个实施例的射频器件设置有场效应晶体管，且所述场效应晶体管包括下列部件(A)到(E)：
[0019](A)栅极电极；
[0020](B)半导体层，它具有把所述栅极电极夹在中间的源极区域和漏极区域；
[0021](C)接触插塞，它们被设置于所述源极区域和所述漏极区域上；
[0022](D)第一金属部，它们分别被堆叠在所述接触插塞上；以及
[0023](E)低介电常数区域，它在所述半导体层的面内方向上被设置在位于所述第一金属部之间的区域中、且在堆叠方向上至少被设置在位于所述第一金属部的底面下方的第一区域中。
[0024]根据本专利技术一个实施例的场效应晶体管制造方法包括下列的步骤(A)到(E)：
[0025](A)在半导体层的顶面侧上形成栅极电极；
[0026](B)在所述半导体层中形成把所述栅极电极夹在中间的源极区域和漏极区域；
[0027](C)在所述源极区域和所述漏极区域上设置接触插塞；
[0028](D)在所述接触插塞上堆叠第一金属部；以及
[0029](E)在所述半导体层的面内方向上位于所述第一金属部之间的区域中、且在堆叠方向上至少在位于所述第一金属部的底面下方的第一区域中设置低介电常数区域。
[0030]在根据本专利技术上述实施例的场效应晶体管、根据本专利技术上述实施例的射频器件和根据本专利技术上述实施例的场效应晶体管制造方法中，在所述半导体层的面内方向上位于所述第一金属部之间的区域中，所述低介电常数区域在堆叠方向上至少被设置在所述第一金属部的底面下方的第一区域中，这使得能够减小断开电容的外部分量。
[0031]需要注意的是，本专利技术的各实施例的效果不局限于这里所说明的效果，而是可以包括在本专利技术中所说明的任何效果。
附图说明
[0032]图1是图示了包括根据本专利技术第一实施例的场效应晶体管的射频开关的示例的图。
[0033]图2是图示了具有图1中所示的射频开关的基本构造的SPST开关的图。
[0034]图3是图2中所示的SPST开关的等效电路图。
[0035]图4是图3中所示的SPST开关在接通状态下的等效电路图。
[0036]图5是图3中所示的SPST开关在断开状态下的等效电路图。
[0037]图6是图示了根据本专利技术第一实施例的场效应晶体管的全体构造的平面图。
[0038]图7是沿着图6中的线VII
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VII所截取的截面图。
[0039]图8是图示了典型的场效应晶体管中的断开电容的各分量的图。
[0040]图9是图示了图7中所示的低介电常数区域的变形例1的截面图。
[0041]图10是图示了图7中所示的低介电常数区域的变形例2的截面图。
[0042]图11是图示了根据参照例1的场效应晶体管的构造的截面图。
[0043]图12是图示了对图7所示的实施例、图10所示的变形例2及图11所示的参照例1中的低介电常数区域的宽度与电容的外部分量之间的关系进行测量时的模拟结果的图。
[0044]图13是图示了图7中所示的场效应晶体管及低介电常数区域与多层布线部之间的位置关系的截面图。
[0045]图14是图示了图7中所示的场效应晶体管及低介电常数区域与栅极接触部之间的位置关系的平面图。
[0046]图15是沿着图14中的线XV
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XV所截取的截面图。
[0047]图16是沿着图14中的线XVIA
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，其包括：栅极电极；半导体层，所述半导体层具有把所述栅极电极夹在中间的源极区域和漏极区域；接触插塞，所述接触插塞包括第一导电材料，其中，所述接触插塞的第一接触插塞被设置在所述源极区域上，且其中，所述接触插塞的第二接触插塞被设置在所述漏极区域上；第一金属部，所述第一金属部包括第二导电材料，所述第二导电材料不同于所述第一导电材料，其中，所述第一金属部的第一者被堆叠在所述第一接触插塞上，且其中，所述第一金属部的第二者被堆叠在所述第二接触插塞上；至少一层绝缘膜，所述至少一层绝缘膜(1)沿着所述半导体层的面内方向被设置在所述接触插塞之间，且(2)沿着堆叠方向被设置在所述第一金属部的底面下方，以及低介电常数区域，所述低介电常数区域在所述栅极电极的顶面的一部分上方的区域中沿着所述堆叠方向延伸、且沿着所述半导体层的所述面内方向位于所述接触插塞之间。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，所述低介电常数区域包括空腔。3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，所述至少一层绝缘膜包括：所述至少一层绝缘膜的第一部分，所述至少一层绝缘膜的所述第一部分在所述半导体层的所述面内方向上被设置在所述接触插塞之间、且在所述堆叠方向上被设置在所述第一金属部的所述底面下方，并且所述至少一层绝缘膜的所述第一部分占据所述第一接触插塞与所述栅极电极的侧面之间的区域。4.根据权利要求3所述的场效应晶体管，其中，所述至少一层绝缘膜还包括：所述至少一层绝缘膜的第二部分，所述至少一层绝缘膜的所述第二部分在所述半导体层的所述面内方向上被设置在所述接触插塞之间、且被设置在所述栅极电极的所述顶面的一部分的上方。5.根据权利要求4所述的场效应晶体管，其中，所述空腔的顶部由所述至少一层绝缘膜的所述第二部分形成。6.根据权利要求4所述的场效应晶体管，其中，所述空腔的顶部由在所述堆叠方向上位于所述第一金属部的所述底面下方或所述底面处的所述至少一层绝缘膜的所述第二部分形成。7.根据权利要求4所述的场效应晶体管，其中，所述至少一层绝缘膜的所述第二部分中的一者在所述堆叠方向上被设置在位于所述第一金属部的所述底面与所述栅极电极的所述顶面之间的第二区域中，以形成所述空腔的顶部。8.根据权利要求4所述的场效应晶体管，其中所述至少一层绝缘膜至少包括：第一绝缘膜，所述第一绝缘膜至少沿着所述栅极电极的所述侧面延伸；第二绝缘膜，所述第一绝缘膜的至少一部分被设置在所述第二绝缘膜与所述栅极电极之间；和第三绝缘膜，所述第三绝缘膜在所述面内方向上被设置在所述接触插塞之间，且在所述堆叠方向上被设置在所述第一金属部的所述底面的下方，所述第三绝缘膜位于所述空腔的侧部的外侧。9.根据权利要求8所述的场效应晶体管，其中
所述至少一层绝缘膜还包括第四绝缘膜，所述第四绝缘膜位于所述第三绝缘膜的顶面的上方，并且所述空腔的顶部位于所述第四绝缘膜的下方。10.根据权利要求8所述的场效应晶体管，其中所述至少一层绝缘膜还包括第四绝缘膜，所述第四绝缘膜位于所述第三绝缘膜的顶面的上方、且位于所述空腔的所述侧部与所述第三绝缘膜之间。11.根据权利要求9或10所述的场效应晶体管，其中，所述至少一层绝缘膜的所述第二部分包括所述第四绝缘膜。12.根据权利要求9或10所述的场效应晶体管，其还包括：有源区域，所述有源区域包括所述栅极电极，所述半导体层，所述接触插塞；以及隔离区域，所述隔离区域被设置在所述有源区域外侧，所述隔离区域包括栅极接触部，所述栅极接触部被连接至所述栅极电极。13.根据权利要求12所述的场效应晶体管，其中，所述栅极电极在一个方向上延伸，并且所述接触插塞、所述第一金属部和所述空腔平行于所述栅极电极而延伸。14.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂直树，冈元大作，田中秀树，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：