场效应半导体器件中电容元件的动态控制制造技术

一种场效应器件，包括至少一个分段场电极，该至少一个分段场电极的每一个具有多个段，每个段形成电容器的极板，其中该场效应器件与一电子元件相连，该电子元件动态地连接所选段以选择性地设置栅－漏和漏－源电容。一种超声装置，包括耦接到开关器件的换能器，该开关器件在发射模式和接收模式开关器件之间切换换能器，其中该开关器件包括该场效应器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】诸如硅基金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)的场效应器件的各个元件的电容会影响器件的性能。例如，各种元件的电容可以影响器件的开关速度并由此影响器件的瞬态响应。因此，控制该器件的元件的电容是有益处的。而且，在一些应用中，能够动态地控制场效应晶体管的特定元件的电容是有益处的。例如，在高压(HV)晶体管中，通过改变一个或两个电容元件以动态的方式改变栅-漏电容(CGD)、或漏-源电容(CDS)，或改变它们二者、或改变CGD/CDS的比率(下文通常称为‘比率’)或许是有益处的。动态改变该比率有益的一个应用是在超声设备中，例如基于超声技术的成像设备。该技术通常在医学测试设备中采用。很多基于超声的成像装置中存在与电子发射器和电子接收器耦接的换能器。这些换能器是相对高压的器件，并且接收器通常必须非常灵敏以促进图像中的分辨率的改善。虽然在改善图像分辨率方面这种灵敏性是有用的，但是它致使接收器对瞬时电脉冲敏感。为了处理这种敏感性，有必要保证在相对高的HV发射信号的传输期间隔离该接收器。而且，开关本身必须受到控制使得当它‘打开’接收器时，来自开关的脉冲不是很大，因此避免了不希望有的图像。为了实现此目的，有必要在基于MOSFET的HV开关的制造期间控制该比率。已知每个换能器都具有其自身的电学特性，并且如果换能器为特定应用而改变的话，则该比率也必须改变。在已知技术中，该比率是静态值。不幸地是，在已知的HV场效应器件中该比率的值由器件布局决定，几乎不受或完全不受器件设计者的控制。因此，由于该比率是固定的，所以很难为特定换能器优化器件的开关性能，包括它的瞬态响应。因此，需要能够动态地改变该比率(CGD/CDS)的场效应器件。根据一个示例性实施例，场效应器件包括至少一个分段的场电极，所述至少一个分段场电极中的每一个具有多个段，每个段形成电容器的极板，其中该场效应器件与一电子元件相连，该电子元件与所选段动态地相连以选择性地设置栅-漏和漏-源电容。根据一个示例性实施例，超声装置包括耦接到开关器件的换能器，该开关器件在发射模式和接收模式开关器件之间切换换能器，其中开关器件包括场效应器件，该场效应器件包括至少一个分段场电极，所述至少一个分段场电极中的每一个具有多个段，每个段形成电容器的极板；并且其中该场效应器件与一电子元件相连，该电子元件与所选段动态相连以选择性地设置栅-漏和漏-源电容。当参考附图阅读时，根据下面的详细描述将更好地理解本专利技术。这里强调各种特征没有必要按比例画出。实际上，为了便于讨论，这些尺寸可以任意地扩大或缩小。附图说明图1是根据一个示例性实施例的场效应晶体管的剖面图。图2是根据一个示例性实施例的连接图形的顶视图。图3是根据一个示例性实施例的电路的等效电路图。图4是根据一个示例性实施例的超声装置的示意图。在下面的详细描述中，为了解释而不是限制，列出了公开具体细节的示例性实施例，以便提供对本专利技术的全面理解。然而，对于已知本公开的益处的本领域技术人员来说，显而易见，本专利技术可以用脱离了此处所公开的具体细节的其它实施例来实施。而且，为了不使本专利技术的描述难以理解，公知的器件、方法和材料的描述可以省略。简要地说，该示例性实施例涉及一种场效应器件及其作为开关元件的实现，其具有可动态变化的CGD和CDS，并因而具有可动态变化的比率CGD/CDS。动态可变性通过段与栅极和源极的选择性连接实现。这通过使用多路复用器件或类似器件来实现。在一个示例性实施例中，该开关元件用于在超声换能器的发射功能和接收功能之间切换。其特征在于，该开关元件可以在两个状态中使用。在第一状态中，比率CGD/CDS可以在开关元件的导通期间改变以最小化电荷注入，以及在第二个状态中动态地为每个换能器选择特定的CGD/CDS以优化从换能器接收的信号的质量。随着示例性实施例的当前描述的继续进行，这些和其他细节将变得更加清楚。图1示出了根据一个示例性实施例的场效应器件100。在图1的示例性实施例中，该器件是硅基的HV绝缘体上半导体(SOI)。注意，这仅仅是说明性的，并且其他实例实施例可以使用其他材料/技术。例如，该器件可以是如所示的横向双扩散MOS(LDMOS)结构。或者，该器件可以是另一类型的HV场效应结构，例如横向结型FET或二极管。这些器件的半导体基底可以是硅、硅锗(Si-Ge)、或III-V族材料，例如GaAs。最后，这些示例性实施例的概念可以用于击穿电压高于大约100V的器件。对于半导体器件和制造领域的技术人员来说，器件100的很多方面是公知的。因此，除非另外有描述，否则为了不混淆对本专利技术的描述，省略了本领域的技术人员所公知的制造技术、材料和掺杂水平。器件100包括衬底101，例如单晶硅。因为器件100是SOI器件，所以掩埋氧化物层布置在衬底101上，并由标准制造方法形成。体Si层103布置在SOI层102上，并且是所示器件100的n-型漂移区。场氧化物104布置在该n-漂移层103上。p-型本体105具有形成为与该p-本体105接触的p+体接触106。与该p+体接触106相邻的是n+源极107，其具有如图所示的源极金属化110。n+漏极108如图所示那样布置，并在其上具有漏极金属化112。如上所述场电极109是分段的，具有段114，并且示例性地是金属，栅极掺杂多晶硅(多晶)场电极111类似地分段，具有段115。最后，介电层113(例如氮化硅)布置在多晶场电极111下。利用已知的图形化和刻蚀技术制造这些段。说明性地，段114和115之间的间距116大约为2.0μm，这允许与源极或栅极接触连接而不会使器件工作退化。段114和115的宽度范围可以为约2.0μm到窄于整体场电极(未分段的)的宽度，整体场电极的宽度在约50μm的量级。段114和115的数量决定了电容值的可变性以及CGD和CDS分别的最大值。与栅极电连接的段114将对CGD有贡献，而与源极相连的段115将对CDS有贡献。如这里进一步详细描述的，场电极109和多晶场电极111被分段成使得能够实现场电极的每个段与漏极接触112或源极接触110的选择性连接。段114和115的选择性连接使得能够分别控制电容分量CGD和CDS。当然，这允许通过增加电容器的极板的面积来选择性地增大这些分量中的一个或同时增大两个。自然，比率CGD/CDS可以通过这种选择而改变。图2是例如根据示例性实施例的器件100的场效应器件的接触图形200的顶视图。当然实际上，在单个芯片上可以有多个这种器件。为了清楚起见仅详细讨论一个。源极接触201、栅极接触202和漏极接触203如图所示。分段的栅极场电极204示例性地是掺杂的多晶硅，并且分段的场电极205示例性地是半导体器件加工和设计领域技术人员熟知范围内的适当的接触金属。为了获得CGD或CDS的特定值和/或特定比率值，与分段场电极204和205的所选段的连接分别通过接触206和207来实现。这些接触206和207与控制电路相连，该控制电路在图2中没有示出，其实现选择性连接。图3示出了一个示例性控制电路300的示意图，其可用于实现与场效应器件的场电极的特定段的连接，以动态控制电容CGD、CDS和/或特定比率值。栅极301、漏极302和源极303如图1所示。与栅极的分段场电极(例如分段的场电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应器件（１００），包括：至少一个分段的场电极（１１１、１０９），该至少一个分段的场电极中的每一个具有多个段（１１５、１１４），每个段形成电容器的极板，其中场效应器件（１００）与电子装置（３００）相连，该电子装置动态地连接所选 段以选择性地设置栅－漏电容（Ｃ↓［ＧＤ］）和漏－源电容（Ｃ↓［ＤＳ］）。

【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：J佩特鲁泽洛，T莱塔维克，B迪富特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]