带静电放电保护的RF晶体管制造技术

本发明专利技术提出的电子器件包括：ＲＦ晶体管（１００），其设计用于基本ＲＦ频率，并与带有另一晶体管（２００）的静电保护结构（２５０）集成为一体。晶体管适宜为ＭＯＳ晶体管，有栅极、源极和漏极，其中源极耦合至接地的衬底区。另一晶体管的漏区耦合至ＲＦ晶体管（１００）的栅极，在加入某一输入电压的条件下，在另一晶体管的漏区与接地的衬底区之间形成寄生二极管（３００）。提供有滤波器（３５０），用于从寄生二极管（３００）中滤去基本ＲＦ频率。

【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RF晶体管的电子器件，所述RF晶体管与带有 另一晶体管的静电保护结构集成为一体，其中每一晶体管都包括(1)半 导体衬底栅区上的栅极介电层，(2)至少一部分栅极介电层上的栅极，和 (3)半导体衬底中邻近栅极的源区和漏区，该源区与接地的衬底区耦合，其中，静电保护结构的漏区耦合至RF晶体管的栅极，由于加入某一 输入电压，在该漏区与接地的衬底区之间形成寄生二极管。
技术介绍
从US6873017已知这样一种电子器件。已知的器件包括作为RF晶体 管的LDMOS晶体管，并且使用NMOS晶体管作为另一晶体管。LDMOS 晶体管的栅极形成输入端，使保护结构耦合在输入端和接地端之间。在另 一晶体管的漏区与衬底之间形成一个结。衬底中的另一p-掺杂区可被直接 提供在n-掺杂区的下面。当加至LDMOS晶体管的输入电压较高时，保护 结构将开始工作并且有电流在保护结构中从输入端(例如漏极)流入源极。 在负的电压输入时，寄生二极管中有电流从输入端流入源极。己知器件的缺点是不很适合于RF应用。在RF应用中，RF晶体管起 RP放大器的作用。对放大器的正常RF工作的要求是寄生二极管对RF工 作不产生负面影响。输入电容量可能被增加得太多，如US6821831所述。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种适用于RF应用的首节所述电子器件。 实现此目的的要点在于RF晶体管是设计用于基本RF频率的RFMOS晶体管，以及利用滤波器从寄生二极管中过滤基本RF频率。RF放大器通常工作于AB类。这意味着RF晶体管栅极上的DC电压正好在阈值以上。但是，栅极在当前器件中也是RF晶体管的输入端。因此，输入信号同时包括DC信号和RF信号，在RF周期中具有变化的幅 度。在RF信号的猝发脉冲作用下，它的幅度可能大于DC信号。这可能 使栅极上的结果电压(即Vgs)在RF周期的一部分中是负的。这种负的 栅压导致保护结构的寄生二极管的正偏压，可能使电流逆向流动，例如从 源极至栅极。在RF周期的该部分中，电流流经寄生二极管的结果是，当电压为负 时，结果平均电压(它是有效DC电压)增加。已证明在某些条件下，DC 电压的这一增加不被立即校正。这一遗留结果是不希望有的，这是因为偏 移的DC电压导致RF晶体管变成另一种设置，同时也降低效率和/或使 RF信号失真。根据本专利技术，通过在保护结构中加入滤波器，可以防止这种结果，这 个滤波器滤去RF输入信号的基频。使用这个滤波器意味着静电保护结构对基频是无效的。由于放电可能 有高到5GHz的频率分量，所以这看起来是有问题的。但情况不是这样， 因为这种RF晶体管被应用在远离用户接口的环境中。需要保护以免静电 放电的有关时段只是将晶体管片切成多个单独产品以及组装的时段。在这 个时段中较少要求静电放电，并且没有任何这种高频分量。从它的性能来看，保护结构可被视作电压峰值检测器。这一方面也使 保护结构本身能用作检测器。可以将检测结果转发给控制器，如果需要， 该控制器可校正输入信号。DC电压的增加可以保持一些时间并产生存储效应的条件之一，是在 馈送信号面前有高阻抗。这一高输入阻抗是某些宽频带应用所希望的，例 如为了为视频信号提供较大的带宽。这种宽带应用的一个示例是通信协议 W-CDMA。这里的高阻抗例如阻抗至少为100Q，更特别的是高于lkQ， 尤其是至少5kQ。本专利技术的器件适用于与预矫正(例如阻抗匹配)配合，最适合与数字 预矫正配合。与这种预矫正配合的问题甚至更明显预矫正不再是精确的。 预矫正可集成在该器件中，但也可备选地单独存在。本领域技术人员公知多个滤波器概念，例如陷波滤波器、Tl形滤波器等等。在一个实施例中，滤波器是LC滤波器。这种简单的滤波器是有效的，并且可适当地集成在该器件中。在一个实施例中，在保护结构与RF晶体管的栅极之间应用LC滤波 器。特别是能连接成使输入信号不经过LC滤波器而到达RF晶体管栅极。 这时LC滤波器被设计成谐振器，例如电感器L和电容器C并联。这个实 施例具有如下优点它对基本RF频率以上和以下的频率提供保护，但它 也导致RF晶体管性能方面的某种损失。在另一实施例中，将LC滤波器连接在RF晶体管的栅极与地之间， 并向该LC滤波器提供了串联的电感器和电容器。然后，将保护结构的漏 极耦合至LC滤波器的电感器和电容器之间的节点。这个实施例具有如下 优点它提供RF晶体管的某种RF预匹配。这种预匹配在晶体管的基站 应用中是特别需要的，与移动电话中的应用相比，那里对线性的要求很高。 但缺点是静电保护结构只对基本RF频率以下的频率才是有效的。可以预 见，可进一步改善滤波器的布局以对两个实施例都有利。适当地，在保护结构与RF晶体管的栅极之间接一个电阻器。这个电 阻器在保护结构进入急速返回模式的情况下能起限流作用。该电阻器的电 阻值适宜小于100Q，更优选地为小于20Q。RF晶体管适宜为LDMOS型的MOS晶体管。更适合的是，RF晶体 管包括双漏极外延。最优选的是，在RF晶体管的栅极和第一漏极的外延 上附加有屏蔽。例如从WO-A 2005/22645中已知的分段屏蔽结构是优选 的。保护结构的另一晶体管适宜为接地的共射共基MOS晶体管。最适合 的是使用共射共基的NMOS晶体管。附图说明下面将参考附图进一步讨论本专利技术的这些方面和其他方面，附图中 图1和2示出了本专利技术的RF晶体管的横截面示意图； 图3示出了另一晶体管的横截面示意图，该晶体管是本专利技术ESD保 护结构的一部分；图4示出了本专利技术第一实施例的电路图； 图5示出了本专利技术第二实施例的电路图；图6A-D示出了 RF晶体管漏极上的电流和电压作为时间的函数的多 幅曲线图7A-D示出了 S-参数的幅度随频率变化的多幅曲线图。 具体实施例方式这些图完全是示意图，没有按比例绘出。不同图中的相同参考号码表示一致的部件。本专利技术的电子器件包括RF晶体管和作为ESD保护结构部件的另一晶 体管。两个晶体管适宜集成为单一的器件，并且在单一的工艺流程中制造。 在图4和5中示出了两个晶体管之间的电路关系的两个实施例。图l和2 示出RF晶体管100。图3示出另一晶体管200，它是ESD保护结构250的部件。器件(参见图1-2)包括半导体本体1，在这个示例中由硅制成，当 然，也可用其他适当的半导体材料制造。向该半导体本体l提供了二氧化 硅的绝缘层76。该半导体本体由低欧姆、强掺杂p-型衬底2和相对弱掺 杂、高欧姆区3构成，高欧姆区贴近硅体表面，其中收纳有晶体管。在这 个示例中，区域3由具有厚度约为7pm、掺杂浓度约为每cn^5.10"个原 子的p-型外延层形成。起源区连接作用的衬底2的掺杂浓度高，例如每 cm3 1019至102()个原子。作用区6被限定在外延层中，这个区域被厚的场 氧化物7横向界定。分别以强掺杂n-型表面区4和5的形式，将晶体管的 源区和漏区提供在作用区中。RF晶体管IOO包括多个指状结构，其包括 多个彼此相邻的源/漏极指，这仅在附图中示意地(图1)或部分地(图2) 示出。可用简单方式获得多指结构，例如向左或向右延伸图3中所示的部 分，直至获得所希望的沟道宽度。优选地，这些指状结构具有各不相同的 阈值电压，以改善RF晶体管的线性特性。为了提高击穿电压，在漏区5与晶体管的沟道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件，包括：ＲＦ晶体管，设计用于基本ＲＦ频率，并与带有另一晶体管的静电保护结构集成为一体，每一晶体管包括：（１）半导体衬底栅极区上的栅极介电层，（２）栅极介电层的至少一部分上的栅极，以及（３）半导体衬底中邻近栅极的源区和漏区，其中源区耦合至接地的衬底区，　其中，另一晶体管的漏区耦合至ＲＦ晶体管的栅极，在加入某一输入电压的条件下，在另一晶体管的漏区与接地的衬底区之间形成寄生二极管，以及提供有滤波器，用于从寄生二极管中滤去基本ＲＦ频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯AM德波特，约瑟夫斯HB范德赞登，彼得拉CA哈梅斯，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]