具有混晶区的半导体装置制造方法及图纸

一种半导体装置的实施例可以包括：半导体衬底；第一半导体区，所述第一半导体区形成于所述半导体衬底内，包括具有第一极性的第一材料；以及第二半导体区，所述第二半导体区形成于所述半导体衬底内且耦合到所述第一半导体区，包括具有第二极性的所述第一材料。在实施例中，半导体装置还可以包括：耦合到所述第一半导体区的第一电极、耦合到所述第二半导体区的第二电极，以及形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间的耗尽区。所述耗尽区可以包括混晶区，所述混晶区包括所述第一材料和第二材料的混晶合金，其中所述混晶区的带隙能量比所述第一材料的带隙能量低。

【技术实现步骤摘要】
具有混晶区的半导体装置
本文中所描述的主题的实施例大体上涉及半导体装置，包括二极管。
技术介绍
半导体装置应用于各种电子组件和系统中。适用于射频(RF)以及高速开关和控制应用的半导体装置包括p-i-n二极管、p-n二极管、肖特基(Schottky)二极管和相关装置。具体地，p-n二极管和p-i-n二极管由于其低电容、高击穿电压和可调谐电容范围而适用于高频和大功率整流器应用。这些二极管装置充当偏置控制电容器/电阻器且用作RF开关、移相器和限制器。在这些装置的这些和其它应用中，需要减小装置电阻。对于这些应用而言，减小装置电阻对于降低开关损耗和改善频率响应来说是重要的。因此，需要电阻减小的半导体装置，包括p-i-n二极管。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种半导体装置，包括：半导体衬底；第一半导体区，所述第一半导体区形成于所述半导体衬底内，包括具有第一极性的第一材料；第二半导体区，所述第二半导体区形成于所述半导体衬底内且耦合到所述第一半导体区，包括具有第二极性的所述第一材料；第一电极，所述第一电极耦合到所述第一半导体区；第二电极，所述第二电极耦合到所述第二半导体区；耗尽区，所述耗尽区形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间；其中所述耗尽区包括混晶区，所述混晶区包括所述第一材料和第二材料的混晶合金，并且其中所述混晶区的带隙能量比所述第一材料的带隙能量低。根据一个或多个实施例，所述第一半导体区的所述极性为p型，且所述第二半导体区的所述极性为n型。根据一个或多个实施例，所述第一电极被配置成阳极且所述第二电极被配置成阴极。根据一个或多个实施例，所述混晶区包括本征掺杂的半导体。根据一个或多个实施例，半导体装置另外包括邻近所述第一半导体区和所述第二半导体区形成的隔离区。根据一个或多个实施例，所述第一材料和所述半导体衬底包括硅，且所述第二材料包括锗，其中所述混晶区包括硅锗。根据一个或多个实施例，所述混晶区的锗摩尔分数超过百分之十。根据一个或多个实施例，所述混晶区的所述锗摩尔分数超过百分之二十。根据一个或多个实施例，所述混晶区的所述锗摩尔分数超过百分之三十。根据一个或多个实施例，所述混晶区的锗摩尔分数和厚度被配置成使所述混晶区具有亚稳定特性。根据本专利技术的第二方面，提供一种二极管装置，包括：硅衬底；第一半导体区，所述第一半导体区形成于所述硅衬底内，包括具有第一极性的硅；第二半导体区，所述第二半导体区形成于所述硅衬底内且耦合到所述第一半导体区，包括具有第二极性的硅；第一电极，所述第一电极耦合到所述第一半导体区；第二电极，所述第二电极耦合到所述第二半导体区；隔离区，所述隔离区邻近所述第一半导体区和所述第二半导体区；耗尽区，所述耗尽区形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间；以及形成于所述耗尽区内的混晶区，其中所述混晶区包括硅锗的混晶合金，且其中所述混晶区的带隙能量比所述第一半导体区的带隙能量低。根据一个或多个实施例，具有所述第一极性的所述第一半导体区是p型半导体，且具有所述第二极性的所述第二半导体区是n型半导体。根据一个或多个实施例，二极管装置另外包括形成与所述第一半导体区与所述第二半导体区之间的第三半导体区，其中所述混晶区的至少一部分包括所述第三半导体区，并且其中所述第三半导体区包括本征掺杂的半导体。根据一个或多个实施例，所述混晶区的锗摩尔分数超过百分之十。根据一个或多个实施例，所述混晶区的所述锗摩尔分数超过百分之二十。根据一个或多个实施例，所述混晶区的所述锗摩尔分数超过百分之三十。根据本专利技术的另一方面，提供一种射频开关装置，包括：硅衬底；第一半导体区，所述第一半导体区形成于所述硅衬底内，包括p型硅；第二半导体区，所述第二半导体区形成于所述第一半导体区下方，包括n型硅；第一电极，所述第一电极形成于所述第一半导体区上方且耦合到所述第一半导体区，被配置成阳极；第二电极，所述第二电极邻近所述第一电极形成且耦合到所述第二半导体区，被配置成阴极；隔离区，所述隔离区邻近所述第一半导体区和所述第二半导体区；耗尽区，所述耗尽区形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间；以及形成于所述耗尽区内的混晶区，所述混晶区包括硅锗的混晶合金，其中所述混晶区的带隙能量比硅的带隙能量低。根据一个或多个实施例，射频开关装置，另外包括：第三半导体区，所述第三半导体区在所述第二半导体区上方形成于所述硅衬底内，包括p型硅；第三电极，所述第三电极形成于所述第三半导体区和所述第一电极上方且耦合到所述第三半导体区和所述第一电极；第四电极，所述第四电极形成于所述第二半导体区上方且耦合到所述第二半导体区；以及形成于所述耗尽区内的混晶区，所述混晶区包括硅锗的混晶合金，其中所述混晶区的带隙能量比硅的带隙能量低。根据一个或多个实施例，半导体装置另外包括形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间的第三半导体区，其中所述混晶区的至少一部分包括所述第三半导体区，并且其中所述第三半导体区包括本征掺杂的半导体。附图说明结合以下图式考虑，同时通过参考具体实施方式和权利要求书可以得到对主题的更完整理解，图式中类似的附图标记遍及各图式指代相似元件。图1是根据实施例的半导体装置的俯视图。图1A是根据实施例的图1的半导体装置沿线1A-1A的横截面视图。图2是图1A的区域与掺杂浓度和锗摩尔分数与常规装置的掺杂浓度和锗摩尔分数相比的图表比对的对比视图。图3是随层厚度而变的最大锗摩尔分数的图表。图4是图1的半导体装置的二极管电流和二极管电压的关系与常规装置的二极管电流和二极管电压的关系的对比图表。图5是图1的半导体装置的反向电流和二极管电压的关系与常规装置的反向电流和二极管电压的关系的对比图表。图6是图1的半导体装置的耗尽电容和偏置电压的关系与常规装置的耗尽电容和偏置电压的关系的对比图表。图7是图1的半导体装置的正向电容和偏置电压的关系与常规装置的正向电容和偏置电压的关系的对比图表。图8是图1的半导体装置的隔离度和频率的关系与常规装置的隔离度和频率的关系的对比图表。图9A是图1的半导体装置的插入损耗和偏置电压的关系与常规装置的插入损耗和偏置电压的关系的对比图表。图9B是图1的半导体装置的插入损耗和电流的关系与常规装置的插入损耗和电流的关系的对比图表。具体实施方式以下详细描述本质上仅为说明性，且不意图限制主题的实施例或此类实施例的应用和使用。本文中所使用，词语“示例性”和“例子”意味着“充当例子、实例或说明”。本文中描述为示例性或例子的任何实施方案不一定应被解释为比其它实施方案优选或有利。此外，并不意图受到前述
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技术介绍
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【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：/n半导体衬底；/n第一半导体区，所述第一半导体区形成于所述半导体衬底内，包括具有第一极性的第一材料；/n第二半导体区，所述第二半导体区形成于所述半导体衬底内且耦合到所述第一半导体区，包括具有第二极性的所述第一材料；/n第一电极，所述第一电极耦合到所述第一半导体区；/n第二电极，所述第二电极耦合到所述第二半导体区；/n耗尽区，所述耗尽区形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间；/n其中所述耗尽区包括混晶区，所述混晶区包括所述第一材料和第二材料的混晶合金，并且其中所述混晶区的带隙能量比所述第一材料的带隙能量低。/n

【技术特征摘要】
20191220 US 16/723,3111.一种半导体装置，其特征在于，包括：
半导体衬底；
第一半导体区，所述第一半导体区形成于所述半导体衬底内，包括具有第一极性的第一材料；
第二半导体区，所述第二半导体区形成于所述半导体衬底内且耦合到所述第一半导体区，包括具有第二极性的所述第一材料；
第一电极，所述第一电极耦合到所述第一半导体区；
第二电极，所述第二电极耦合到所述第二半导体区；
耗尽区，所述耗尽区形成于所述第一半导体区与所述第二半导体区之间；
其中所述耗尽区包括混晶区，所述混晶区包括所述第一材料和第二材料的混晶合金，并且其中所述混晶区的带隙能量比所述第一材料的带隙能量低。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一半导体区的所述极性为p型，且所述第二半导体区的所述极性为n型。


3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一电极被配置成阳极且所述第二电极被配置成阴极。


4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述混晶区包括本征掺杂的半导体。


5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，另外包括邻近所述第一半导体区和所述第二半导体区形成的隔离区。


6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一材料和所述半导体衬底包括硅，且所述第二材料包括锗，其中所述混晶区包括硅锗。


7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述混晶区的锗摩尔分数超过百...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尼·范胡克，马哈茂德·谢哈布·穆罕默德·阿尔沙蒂，约翰内斯·J·T·M·唐克尔，让·威廉·斯伦特伯，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL