高频开关电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种即使与其他半导体电路一起集成到１个半导体衬底上时也可以降低高频信号的透过损失的高频开关电路装置。该高频开关电路装置在Ｐ型硅衬底１００上具有作为开关元件的ＦＥＴ１０１。ＦＥＴ１０１具有Ｎ型势阱１２２、栅电极１２４、源极层１２５和漏极层１２６。与作为反向栅极的Ｎ型势阱层１２２连接的Ｎ型势阱接线１２９通过电感１０３与电压供给节点１１２连接。由电感１０３切断电压供给节点与Ｎ型势阱层间高频信号的通过，由扩展到Ｎ型势阱与Ｐ型衬底区域间的耗尽层切断纵向的高频信号的通过。另外，由沟槽分离绝缘层１２１切断横向的高频信号的通过。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体衬底上形成的切换高频信号的通过和切断的高 频开关电路装置。
技术介绍
近年来，以手机和便携式终端(PDA)为代表的移动通信机器的技 术革新迅速地进步，响应机器的高功能化、小型轻量化的要求，而对半导 体集成电路的小型高集成化、低功耗化的研究正迅速地发展。这里，在移动通信机器内，用于切换高频信号的高频开关电路是天线 电路的收发的切换等所使用的重要的电路。以往，作为用于切换高频信号 的开关元件，大家知道，通常使用设置在砷化镓(G a A s )衬底上的G aAs—FET，但是，随着近年来的微细加工技术的进步，也已将设置 在硅衬底上的S i—FET作为高频信号用开关元件使用。与G a A s — FET比较，由于改变衬底本身价格便宜，并且在工艺上也已确立了批量 生产的技术，所以，S i—FET可以用低成本进行制造。另外，在使用 砷化镓衬底时，由于砷化镓衬底价格高，所以，尽可能减小砷化镓衬底的 芯片面积，而不要求高频特性的器件或即使需要高频特性也不要求高的频 率特性的器件，通常则另外设置到改变衬底上。与此相反，在使用改变衬 底时，则可形成尽可能将移动通信机器所需要的元件(有源元件和无源元 件)与高频信号用开关元件集成到1个衬底上的集成电路装置。这时，与使用半绝缘性衬底的G a A s—F E T不同，使用具有导体 功能的改变衬底的S i—FET除了源极、漏极和栅极外，还需要用于固 定衬底定位的反向栅极(与衬底的沟道下方的势阱区域相当)，是4端子元件。因此，在S i—FET中，高频信号容易通过漏极一反向栅极间和 源极一反向栅极间的电容从漏极或源极向反向栅极泄漏。即， Si —FET的透过损失大，开关元件的性能有可能变坏。为了避免这种情况， 以往进行了降低高频信号从S i —F E T的反向栅极发生的泄漏。图8是现有的高频开关电路的一例，是特开平l 0 — 2 4 2 8 2 6号 公报中所述的高频开关电路的电路图。如图所示，现有的高频开关电路具 有设置在第1节点P 1—第2节点P 2间的相互串联连接的第1和第2 晶体管(FET)201及202、设置在第1节点P 1—接地间的第3 晶体管(F E T ) 2 0 3 、设置在第2节点P 2 —接地间的第4晶体管(F ET) 2 0 4 、分别与各晶体管2 0 1 2 0 4的栅极连接的电阻2 0 5 2 0 8 、设置在第1和第2晶体管2 0 l及2 0 2的反向栅极(由图 8所示的BG所示的节点) 一接地间的电阻2 0 9 、设置在晶体管2 0 3 的反向栅极一接地间的电阻2 1 0和设置在晶体管2 0 4的反向栅极一 接地间的电阻2 1 1 。并且，利用控制电压V c和/V c切换与第1和第 2晶体管2 0 l及2 0 2间的节点连接的第3节点P 3与第1节点P 1 及第2节点P 2的连接关系。即，禾U用控制电压V c控制第1和第4晶体 管2 0 1及2 0 4的导通及截止，利用控制电压/ V c控制第2和第 3晶体管2 0 2及2 0 3的栅极电压，通过使各晶体管进行导通及截止动 作，将信号的流通路径切换为第1节点P 1—第3节点P 3间的路径或第 2节点P 2 —第3节点P 3间的路径。在现有的高频开关电路中，由于各电阻2 0 5 2 0 8分别设置在各 晶体管2 0 1 2 0 4的反向栅极一接地间，所以，可以降低漏极一反向 栅极间电容或源极一反向栅极间电容引起的高频信号的透过损失。专利技术 内容但是，在上述现有的高频开关电路中，作为高频开关电路，原理上可 以降低漏极一反向栅极间电容或源极一反向栅极间电容引起的高频信号 的透过损失，但在具有高频开关电路的集成电路装置中，高频开关电路的 高频信号的透过损失大，从而有可能高频开关的性能将变坏。其理由如下将多个电路集成到1个硅衬底上时，为了防止各晶体管的寄生振荡和将各电路间分离，必须将硅衬底接地。结果，在图8所示的上述公报所述 的高频信号用开关元件中，通过电阻而接地的反向栅极也利用通过硅衬底 的路径而接地。因此，高频信号从反向栅极通过硅衬底向地泄漏，结果， 透过损失增大。本专利技术的目的在于，在包含高频开关元件的高频开关电路装置中即使 与其他半导体电路一起集成到1个半导体衬底上时也可以降低高频信号 的透过损失。本专利技术的第1个高频开关电路包括半导体衬底，具有P型衬底区域；P沟道型FET，设置在所述P型衬底区域，具有源极、漏极、栅极和N型 势阱，具有高频开关元件功能；电压供给节点，与所述N型势阱连接，用 于向所述N型势阱供给电压信号；和高频信号分离单元，设置在所述N 型势阱与电压供给节点之间，用于将在所述N型势阱与所述电压供给节点 之间传输的信号的高频成分分离；所述源极的电极、所述漏极的电极以及 所述栅极的电极，与所述N型势阱的电极分离。这样，通过P沟道FET的N型势阱与电压供给节点间的电压信号的高 频成分在电路上被切断。另外，即使电压加到与反向栅极相当的N型势阱 上，在N型势阱与P型衬底区域间，耗尽层也扩大，所以，在半导体衬底 内，P型衬底区域与N型势阱间传输的高频信号就被切断。因此，即使将该高频开关电路与其他半导体电路一起集成到1个半导体衬底上，也可以 降低通过N型势阱的信号的泄漏，从而可以降低高频信号的透过损失。通过还具有从侧方包围所述N型势阱并从所述半导体衬底的表面向 下方延伸到比所述N型势阱深的位置的绝缘分离层，可以更可靠地降低半导体衬底的横向的高频信号的透过损失。所述半导体衬底通过采用将所述N型势阱设置在绝缘体层上而成的SOI衬底，可以更可靠地降低半导体衬底的纵向的高频信号的透过损失。 通过还具有设置在所述N型势阱与接地间的用于将在N型势阱与接地间传输的信号的高频成分分离的另一个高频信号分离单元，可以使作为 反向栅极的N型势阱的电压更稳定，从而可以抑制高频信号的透过损失。 本专利技术的第2个高频开关电路装置包括半导体衬底，具有P型衬底 区域；N沟道型FET，设置在所述P型衬底区域，具有源极、漏极、栅蜂和P型势阱，具有高频开关元件功能；阻挡层，设置在所述P型衬底区域 与所述P型势阱之间，成为所述P型衬底区域与所述P型势阱之间的高频信号的传输的障碍；和高频信号分离单元，设置在所述P型势阱与接地之 间，用于将在所述P型势阱与接地之间传输的信号的高频成分分离；所述 源极的电极、所述漏极的电极以及所述栅极的电极，与所述P型势阱的电 极分离。这样，在N沟道FET的P型势阱与接地间通过的电压信号的高频成分 的电路上被切断。另外，即使电压加到与反向栅极相当的P型势阱上，由 于存在阻挡层，在半导体衬底内P型衬底区域与P型势阱间传输的高频信 号也将被切断。因此，即使将该高频开关电路与其他半导体电路一起集成 到l个半导体衬底上，也可以降低通过P型势阱的信号的泄漏，从而可以 降低高频信号的透过损失。所述阻挡层是设置在所述P型衬底区域与所述P型势阱间的N型势 阱，通过还具有与所述N型势阱连接的用于向所述N型势阱供给电压的电 压供给节点和设置在所述N型势阱与电压供给节点间的用于将在所述N型势阱与所述电压供给节点间传输的信号的高频成分的另一个高频信号 分离单元，利用扩展到P型势阱一N型势阱一P型衬底区域间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频开关电路装置，其特征在于：　包括：　半导体衬底，具有Ｐ型衬底区域；　Ｐ沟道型ＦＥＴ，设置在所述Ｐ型衬底区域，具有源极、漏极、栅极和Ｎ型势阱，具有高频开关元件功能；　电压供给节点，与所述Ｎ型势阱连接，用于向所述 Ｎ型势阱供给电压信号；和　高频信号分离单元，设置在所述Ｎ型势阱与电压供给节点之间，用于将在所述Ｎ型势阱与所述电压供给节点之间传输的信号的高频成分分离；　所述源极的电极、所述漏极的电极以及所述栅极的电极，与所述Ｎ型势阱的电极分离， 　所述源极的电极与信号输入端子连接，所述漏极的电极与信号输出端子连接。

【技术特征摘要】
JP 2000-11-27 2000-3587751. 一种高频开关电路装置，其特征在于包括半导体衬底，具有P型衬底区域；P沟道型FET，设置在所述P型衬底区域，具有源极、漏极、栅极和N型势阱，具有高频开关元件功能；电压供给节点，与所述N型势阱连接，用于向所述N型势阱供给电压信号；和高频信号分离单元，设置在所述N型势阱与电压供给节点之间，用于将在所述N型势阱与所述电压供给节点之间传输的信号的高频成分分离；所述源极的电极、所述漏极的电极以及所述栅极的电极，与所述N型势阱的电极分离，所述源极的电极与信号输入端子连接，所述漏极的电极与信号输出端子连接。2. 根据权利要求l所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述半导体衬底是在绝缘层上设置所述N型势阱而成的SOI衬底。3. 根据权利要求2所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述SOI衬底是具有由氧化硅构成的埋入绝缘层的硅衬底。4. 根据权利要求2所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述SOI衬底是在蓝宝石衬底上外延成长硅结晶层构成的。5. 根据权利要求1 4中任一权项所述的高频开关电路装置，其特征 在于-还具有设置在所述N型势阱与接地之间的用于将在N型势阱与接地 间通过的信号的高频成分分离的另一个高频信号分离单元。6. 根据权利要求1 4中任一权项所述的高频开关电路装置，其特征在于所述高频信号分离单元是电感。7. 根据权利要求6所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述电感是在所述半导体衬底上形成的螺旋状的导线。8. 根据权利要求1 4中任一权项所述的高频开关电路装置，其特征 在于-所述高频信号分离单元是电阻。9. 根据权利要求8所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述电阻是在所述半导体衬底上形成的多晶硅膜。10. —种高频开关电路装置，其特征在于 包括半导体衬底，具有P型衬底区域；P沟道型FET，设置在所述P型衬底区域，具有源极、漏极、栅极和 N型势阱，具有高频开关元件功能；电压供给节点，与所述N型势阱连接，用于向所述N型势阱供给电 压信号；高频信号分离单元，设置在所述N型势阱与电压供给节点之间，用于 将在所述N型势阱与所述电压供给节点之间传输的信号的高频成分分离； 和绝缘分离层，从侧方包围所述N型势阱并从所述半导体衬底的表面向 下方延伸到比所述N型势阱深的位置。11. 根据权利要求IO所述的高频开关电路装置，其特征在于还具有设置在所述N型势阱与接地之间的用于将在N型势阱与接地 间通过的信号的高频成分分离的另一个高频信号分离单元。12. 根据权利要求10所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述高频信号分离单元是电感。13. 根据权利要求12所述的高频开关电路装置，其特征在于-所述电感是在所述半导体衬底上形成的螺旋状的导线。14. 根据权利要求IO所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述高频信号分离单元是电阻。15. 根据权利要求14所述的高频开关电路装置，其特征在于所述电阻是在所述半导体衬底上形成的多晶硅膜。16. —种高频开关电路装置，其特征在于 包括半导体衬底，具有P型衬底区域；P沟道型FET，设置在所述P型衬底区域，具有源极、漏极、栅极和 N型势阱，具有高频开关元件功能；电压供给节点，与所述N型势阱连接，用于向所述N型势阱供给电 压信号；和高频信号分离单元，设置在所述N型势阱与电压供给节点之间，用于 将在所述N型势阱与所述电压供给节点之间传输的信号的高频成分分离；所述高频信号分离单元是具有通过的信号的波长的1/4的奇数倍的 线路长度的分布常数线路。17. 根据权利要求16所述的高频开关电路装置，其特征在于 所述分布常数线路是在所述半导体衬底上形成的配线。18. —种高频开关电路装置，其特征在于包括.-半导体衬底，具有P型衬底区域；...

【专利技术属性】
技术研发人员：中谷俊文，伊藤顺治，今西郁夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]