[發(fā)明專利]開關(guān)電路及半導(dǎo)體裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910141751.4
• 申請日: 2005-05-30
• 公開（公告）號: CN101562445A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中塚忠良;福本信治
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H03K17/693;H01L27/088
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 汪惠民

本申請是申請日為2005年5月30日、申請?zhí)枮?00510074705.9、發(fā)明名稱為“開關(guān)電路及半導(dǎo)體裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在移動(dòng)通信機(jī)等中進(jìn)行信號切換開關(guān)電路及半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

近年來，在以手機(jī)為代表的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，對利用了場效應(yīng)晶體管(FET)的高性能高頻開關(guān)的期望越來越大。但是，利用了FET的高頻開關(guān)具有輸入大功率時(shí)高頻特性惡化的短處，為了改善該短處，利用使多個(gè)FET串聯(lián)的方法。還提案過這樣的技術(shù)，為了縮小半導(dǎo)體芯片尺寸進(jìn)行低成本化，利用漏電極和源電極之間具有多個(gè)柵電極的多柵極FET，來代替使多個(gè)FET串聯(lián)。

下面，參照附圖，說明現(xiàn)有的利用了多柵極FET的高頻開關(guān)電路的高頻特性的改善方法(參照專利文獻(xiàn)1)。

圖17顯示由現(xiàn)有例的雙柵極FET構(gòu)成的開關(guān)電路在半導(dǎo)體襯底上的平面布置，圖18(a)和圖18(b)分別顯示沿圖17中的XVIIIa-XVIIIa線和XVIIIb-XVIIIb線的剖面結(jié)構(gòu)。

如圖17所示，在形成在半導(dǎo)體襯底2上的活性層3上留著間隔形成有2個(gè)歐姆電極，即歐姆電極4A和歐姆電極4B。在歐姆電極4A和歐姆電極4B之間形成有是肖脫基電極的2個(gè)柵極，即柵極5A和柵極5B，柵極5A和柵極5B分別與柵極墊6連接。活性層3中的柵極5A和柵極5B之間的區(qū)域，即柵極間區(qū)域3A，通過連接用圖案7與歐姆電極4A連接。

接著，說明現(xiàn)有例的開關(guān)電路的工作情況。例如，設(shè)FET成為導(dǎo)通狀態(tài)的高電平電壓為與電源電壓相等的3V，設(shè)成為截止?fàn)顟B(tài)的低電平電壓為與接地電壓相等的0V。若在歐姆電極4A和歐姆電極4B上施加3V的電壓，通過柵極墊6在柵極5A和柵極5B上施加0V的電壓，如圖18(a)所示，因?yàn)楹谋M層8a在活性層3中的柵極5A和柵極5B下側(cè)區(qū)域變寬，所以溝道便關(guān)閉，F(xiàn)ET成為截止?fàn)顟B(tài)。

在圖17所示的開關(guān)電路中，通過連接用圖案7，柵極5A和柵極5B之間的柵極間區(qū)域3A的直流電位與歐姆電極4A的直流電位大致相等。因此，柵極5A和柵極5B成為被施加了反向偏壓的狀態(tài)。正因?yàn)槿绱耍c無連接用圖案7的情況相比，耗盡層8a容易變寬，從耗盡層電容C11a到耗盡層電容C14a都相等。結(jié)果是，歐姆電極4A和歐姆電極4B之間的高頻信號的絕緣性提高。

【專利文獻(xiàn)1】日本公開專利公報(bào)特開2000-183362號公報(bào)。

然而，F(xiàn)ET工作時(shí)實(shí)際加在歐姆電極上的電壓與電源電壓不一樣，而是電源電壓的約90％的電壓，因?yàn)槭艿綁合碌挠绊憽艠O間區(qū)域3A的電阻值與歐姆電極4A相比高幾十倍左右，從而在離連接用圖案7遠(yuǎn)的XVIIIb-XVIIIb線上的位置上，在處于截止?fàn)顟B(tài)的FET的柵極上未充分地施加反向偏壓，如圖18(b)所示，耗盡層8b不完整。于是，耗盡層電容C11b和耗盡層電容C14b與耗盡層電容C12b和耗盡層電容C13b相比更小，結(jié)果是，發(fā)生高頻信號的絕緣性不充分的問題。

也有這樣的問題，在柵極下側(cè)區(qū)域中的耗盡層擴(kuò)展得不充分的情況下，輸入較低的信號，高頻開關(guān)電路也不能保持截止?fàn)顟B(tài)了，由此發(fā)生的波形失真使諧波失真惡化。

也有這樣的問題，在在歐姆電極上直接施加偏壓，使歐姆電極的電位固定為電源電壓的情況下，在在柵極上施加接地電壓的截止?fàn)顟B(tài)中，柵極的反向偏壓充分，但是在在柵極上施加電源電壓的情況下，因?yàn)闁艠O和與源極之間的電位差為0V，所以不能得到充分的正向電壓。因此導(dǎo)通狀態(tài)中的插入損耗很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是為解決這些問題而研究開發(fā)出來的。其目的在于：在利用多柵極FET的情況下，也能夠防止高頻信號的絕緣性惡化、諧波失真特性惡化，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)中的插入損耗小的開關(guān)電路。

為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的具有多柵極場效應(yīng)晶體管的高頻開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)如下：在多柵極場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體層中的柵極間的區(qū)域施加與在柵極上施加的電壓不同高低的偏壓。

具體說，第一高頻開關(guān)電路以具有輸出入高頻信號的多個(gè)輸出入端和接通、切斷輸出入端間的電連接的開關(guān)部的高頻開關(guān)電路為對象，開關(guān)部由在互相留著間隔設(shè)在半導(dǎo)體層上的源極和漏極之間設(shè)有多個(gè)柵極的多柵極場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，偏壓施加在半導(dǎo)體層中的各柵極間的區(qū)域即柵極間區(qū)域，在多柵極場效應(yīng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，偏壓低于等于使多柵極場效應(yīng)晶體管成為導(dǎo)通狀態(tài)的高電平電壓的90％，在處于截止?fàn)顟B(tài)的情況下，高于等于高電平電壓的80％且低于等于高電平電壓。