基于SOI工艺的背栅漏/源半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件制造技术

本实用新型专利技术公开了基于SOI工艺的背栅漏/源半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件，将SOI PMOS器件漏/源区进行改造，将源(或漏)区的结深设置略小于P型顶层硅厚度，以背栅漏半浮为例，源区结深较深，漏区的结深设置略小于P型顶层硅厚度，形成寄生二极管，从而对漏极施加直流信号的隔离，通过体、背栅偏置设置、使得背栅MOSFET沟道进入导通状态，由于背栅MOSFET工作于导通状态，该结构对前栅MOSFET开态下的阻抗形成调整、使前栅N-MOSFET作为开关开态应用下的射频损耗降低，甚至形成零损耗射频开关；当器件自热效应产生、导致背栅MOSFET形成负阻抗时，或当背栅MOSFET工作于放大状态时，则前栅耦合信号可直接得到放大，并补偿前栅开态下的能量损耗，形成超低、零损耗射频开关。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于SO I工艺的背栅漏/源半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件
本技术属于半导体
，涉及一种基于SOI (绝缘层上半导体)工艺的背栅漏/源半浮前栅N-MOSFET (N型金属-氧化物-半导体晶体管)射频开关低损耗器件。
技术介绍
SOI NMOS器件由于采用介质隔离，消除了闩锁效应，并且其独特的绝缘埋层结构，在很大程度上减少了器件的寄生效应，大大提高了电路的性能，具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小等优势，被广泛应用于低压低功耗、高速、抗辐照、耐高温等领域。常规SOI NMOS器件的结构为绝缘衬底、埋层、顶层单晶硅层的三明治结构，制作器件时在顶层单晶硅层形成器件的源，漏，沟道区等结构。该SOI NMOS器件正常工作时，源漏导通形成的沟道只在P型沟道区的顶层正表面，且为横向沟道，栅场板覆盖于栅氧化层上，导致通态功耗高，器件工作效率低，作为射频开关运用时损耗大，不利于提高器件和系统的整体性能。
技术实现思路
针对上述技术缺陷，本技术提出基于SOI工艺的背漏栅/源半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件 为了解决上述技术问题，本技术的技术方案如下: 基于SOI工艺的背栅漏半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件，其特征在于，包括P型半导体衬底1、埋氧化层2、p型沟道区12和深沟槽隔离区(4-1、4-2)，埋氧化层2覆盖在P型半导体衬底I上，P型沟道区12设置在埋氧化层2上，深沟槽隔离区(4-1、4-2)设置在埋氧化层2上且环绕P型沟道区12、N型源区3和N型漏区11的四周； 在紧靠P型沟道区12的一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型源区3，结深较深；另一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型漏区11，该漏区结深小于P型沟道区12或者深沟槽隔离区(4-1、4-2)的厚度；一薄层横向氧化层作为栅氧化层9设置在P型沟道区12上，覆盖N型源区3顶部的局部、P型沟道区12的顶部全部、N型漏区11顶部的局部；一多晶硅层作为MOS栅8设置在栅氧化层9之上； 在深沟槽隔离区4-1顶部全部、N型源区3顶部一部分覆盖第一场氧化层5-1 ;在N型源区3顶部一部分、栅氧化层9 一侧面、MOS栅8 一侧面、MOS栅8顶部一部分覆盖第二场氧化层5-2 ;在MOS栅8顶部一部分、MOS栅8 一侧面、栅氧化层9 一侧面、N型漏区11顶部一部分覆盖第三场氧化层5-3 ;在N型漏区11顶部一部分、深沟槽隔离区4-2顶部全部覆盖第四场氧化层5-4 ;N型源区3顶部的其余部分覆盖金属层作为源电极6，源电极6覆盖部分第一场氧化层5-1的顶部、部分第二场氧化层5-2的顶部；M0S栅8顶部的其余部分覆盖金属层作为栅电极7，栅电极7覆盖部分第二场氧化层5-2的顶部、部分第三场氧化层5-3的顶部；N型漏区11顶部的其余部分覆盖金属层作为漏电极10，漏电极10覆盖部分第三场氧化层5-3的顶部、部分第四场氧化层5-4的顶部。 2、基于SOI工艺的背栅源半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件，其特征在于，包括P型半导体衬底1、埋氧化层2、P型沟道区12和深沟槽隔离区(4-1、4-2)，埋氧化层2覆盖在P型半导体衬底I上，P型沟道区12设置在埋氧化层2上，深沟槽隔离区(4-1、4-2)设置在埋氧化层2上且环绕P型沟道区12、N型源区3和N型漏区11的四周； 在紧靠P型沟道区12的一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型源区3，该源区结深小于P型沟道区12或者深沟槽隔离区(4-1、4-2)的厚度；另一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型漏区11，结深较深；一薄层横向氧化层作为栅氧化层9设置在P型沟道区12上，覆盖N型源区3顶部的局部、P型沟道区12的顶部全部、N型漏区11顶部的局部；一多晶硅层作为MOS栅8设置在栅氧化层9之上； 在深沟槽隔离区4-1顶部全部、N型源区3顶部一部分覆盖第一场氧化层5-1 ;在N型源区3顶部一部分、栅氧化层9 一侧面、MOS栅8 一侧面、MOS栅8顶部一部分覆盖第二场氧化层5-2 ;在MOS栅8顶部一部分、MOS栅8 一侧面、栅氧化层9 一侧面、N型漏区11顶部一部分覆盖第三场氧化层5-3 ;在N型漏区11顶部一部分、深沟槽隔离区4-2顶部全部覆盖第四场氧化层5-4 ;N型源区3顶部的其余部分覆盖金属层作为源电极6，源电极6覆盖部分第一场氧化层5-1的顶部、部分第二场氧化层5-2的顶部；M0S栅8顶部的其余部分覆盖金属层作为栅电极7，栅电极7覆盖部分第二场氧化层5-2的顶部、部分第三场氧化层5-3的顶部；N型漏区11顶部的其余部分覆盖金属层作为漏电极10，漏电极10覆盖部分第三场氧化层5-3的顶部、部分第四场氧化层5-4的顶部。 本技术的有益效果在于，将SOI PMOS器件漏/源区进行改造，将源(或漏)区的结深设置略小于P型顶层硅厚度即P型沟道区深度。以背栅漏半浮为例，源区结深较深，漏区的结深设置略小于P型顶层硅厚度，形成寄生二极管，形成对漏极施加直流信号的隔离，通过体、背栅偏置设置、使得背栅MOSFET沟道进入导通状态，前栅N-MOSFET漏区交流信号会耦合到背栅MOSFET上，由于背栅MOSFET工作于导通状态，该结构对前栅MOSFET开态下的阻抗形成调整、使前栅N-MOSFET作为开关开态应用下的射频损耗降低，甚至形成低损耗射频开关；当器件自热效应产生、导致背栅MOSFET形成负阻抗时，或当背栅MOSFET工作于放大状态时，则前栅耦合信号可直接得到放大，并补偿前栅开态下的能量损耗，形成超低、低损耗射频开关。 这种器件具有不同源漏区结深，以单一器件、形成超低或者低损耗开关应用，相比于采用补偿电路设计方法，具有更低的功耗、更小面积、更低成本，同时兼容于标准SOI工艺，工艺易于实现等特点。 【附图说明】 图1为一种基于SOI工艺的背栅漏半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件； 图2为一种基于SOI工艺的背栅源半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件。 【具体实施方式】 下面将结合附图和具体实施例对本技术做进一步的说明。 如图1所示，基于SOI工艺的背栅漏半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件，其特征在于，包括P型半导体衬底1、埋氧化层2、P型沟道区12和深沟槽隔离区(4-1、4-2)，埋氧化层2覆盖在P型半导体衬底I上，P型沟道区12设置在埋氧化层2上，深沟槽隔离区(4-1、4-2)设置在埋氧化层2上且环绕P型沟道区12、N型源区3和N型漏区11的四周； 在紧靠P型沟道区12的一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型源区3，结深较深；另一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型漏区11，该漏区结深小于P型沟道区12或者深沟槽隔离区(4-1、4-2)的厚度；一薄层横向氧化层作为栅氧化层9设置在P型沟道区12上，覆盖N型源区3顶部的局部、P型沟道区12的顶部全部、N型漏区11顶部的局部；一多晶硅层作为MOS栅8设置在栅氧化层9之上； 在深沟槽隔离区4-1顶部全部、N型源区3顶部一部分覆盖第一场氧化层5-1 ;在本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于SOI工艺的背栅漏半浮前栅N‑MOSFET射频开关低损耗器件，其特征在于，包括P型半导体衬底(1)、埋氧化层(2)、P型沟道区(12)和深沟槽隔离区(4‑1、4‑2)，埋氧化层(2)覆盖在P型半导体衬底(1)上，P型沟道区(12)设置在埋氧化层(2)上，深沟槽隔离区(4‑1、4‑2)设置在埋氧化层(2)上且环绕P型沟道区(12)、N型源区(3)和N型漏区(11)的四周；在紧靠P型沟道区(12)的一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型源区(3)，结深较深；另一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型漏区(11)，该漏区结深小于P型沟道区(12)或者深沟槽隔离区(4‑1、4‑2)的厚度；一薄层横向氧化层作为栅氧化层(9)设置在P型沟道区(12)上，覆盖N型源区(3)顶部的局部、P型沟道区(12)的顶部全部、N型漏区(11)顶部的局部；一多晶硅层作为MOS栅(8)设置在栅氧化层(9)之上；在深沟槽隔离区(4‑1)顶部全部、N型源区(3)顶部一部分覆盖第一场氧化层(5‑1)；在N型源区(3)顶部一部分、栅氧化层(9)一侧面、MOS栅(8)一侧面、MOS栅(8)顶部一部分覆盖第二场氧化层(5‑2)；在MOS栅(8)顶部一部分、MOS栅(8)一侧面、栅氧化层(9)一侧面、N型漏区(11)顶部一部分覆盖第三场氧化层(5‑3)；在N型漏区(11)顶部一部分、深沟槽隔离区(4‑2)顶部全部覆盖第四场氧化层(5‑4)；N型源区(3)顶部的其余部分覆盖金属层作为源电极(6)，源电极(6)覆盖部分第一场氧化层(5‑1)的顶部、部分第二场氧化层(5‑2)的顶部；MOS栅(8)顶部的其余部分覆盖金属层作为栅电极(7)，栅电极(7)覆盖部分第二场氧化层(5‑2)的顶部、部分第三场氧化层(5‑3)的顶部；N型漏区(11)顶部的其余部分覆盖金属层作为漏电极(10)，漏电极(10)覆盖部分第三场氧化层(5‑3)的顶部、部分第四场氧化层 (5‑4)的顶部。...

【技术特征摘要】
1.基于SOI工艺的背栅漏半浮前栅N-MOSFET射频开关低损耗器件，其特征在于，包括P型半导体衬底(I)、埋氧化层(2)、P型沟道区(12)和深沟槽隔离区(4-1、4-2)，埋氧化层(2)覆盖在P型半导体衬底(I)上，P型沟道区(12)设置在埋氧化层(2)上，深沟槽隔离区(4-1、4-2)设置在埋氧化层(2)上且环绕P型沟道区(12)、N型源区(3)和N型漏区(11)的四周； 在紧靠P型沟道区(12)的一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型源区(3)，结深较深；另一侧设置一个较重掺杂N型半导体区作为MOS器件的N型漏区(11)，该漏区结深小于P型沟道区(12)或者深沟槽隔离区(4-1、4-2)的厚度；一薄层横向氧化层作为栅氧化层(9)设置在P型沟道区(12)上，覆盖N型源区(3)顶部的局部、P型沟道区(12)的顶部全部、N型漏区(11)顶部的局部；一多晶硅层作为MOS栅(8)设置在栅氧化层(9)之上； 在深沟槽隔离区(4-1)顶部全部、N型源区(3)顶部一部分覆盖第一场氧化层(5-1);在N型源区(3)顶部一部分、栅氧化层(9) 一侧面、MOS栅⑶一侧面、MOS栅⑶顶部一部分覆盖第二场氧化层(5-2);在皿)5栅(8)顶部一部分、MOS栅(8) —侧面、栅氧化层(9)一侧面、N型漏区(11)顶部一部分覆盖第三场氧化层(5-3);在N型漏区(11)顶部一部分、深沟槽隔离区(4-2)顶部全部覆盖第四场氧化层(5-4) ;N型源区(3)顶部的其余部分覆盖金属层作为源电极(6)，源电极(6)覆盖部分第一场氧化层(5-1)的顶部、部分第二场氧化层(5-2)的顶部；M0S栅(8)顶部的其余部分覆盖金属层作为栅电极(7)，栅电极(7)覆盖部分第二场氧化层(5-2)的顶部、部分第三场氧化层(5-3)的顶部；N型漏区(11)顶部的其余部分覆盖金属层作为漏电极(10)，漏电极(10)覆盖部分第三场氧化层(5-3)的顶部、部分第四场氧化层(5-4)的顶部。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，孙玲玲，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33