[發明專利]半導體切換裝置以及制造半導體切換裝置的方法

在審

• 申請號: 201710040199.4
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN107017304A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 馬哈茂德·謝哈布·穆罕默德·阿爾沙蒂;約翰內斯·J·T·M·唐克爾;帕圖斯·胡貝圖斯·柯奈利斯·馬尼;伊戈爾·布魯內斯;阿努拉格·沃赫拉;讓·威廉·斯倫特伯
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 倪斌

技術領域

本發明涉及用于切換射頻信號的半導體切換裝置以及制造用于切換射頻信號的半導體切換裝置的方法。

背景技術

例如功率MOSFET的半導體裝置可以用作用于高頻脈寬調制應用的電力開關并且作為功率應用中的負載開關。當用作負載開關時，其中切換時間通常較長，開關的成本、大小和導通電阻(R_開)是主要設計考慮因素。當用于高頻脈寬調制應用時，可能需要MOSFET在切換期間呈現較小功率損耗，這施加了較小內部電容的額外要求。評估功率MOSFET的性能的最受歡迎的方式中的一個是計算優值(figure of merit，FOM)，優值可被定義為裝置的接通狀態電阻(R_開)和斷開狀態電容(C_關)的乘積。裝置內的泄漏電流對裝置的總體性能而言也是重要的。

發明內容

在隨附的獨立權利要求和從屬權利要求中陳述了本發明的各方面。從屬權利要求的特征的組合可以按需要與獨立權利要求的特征進行組合，并且不僅僅是按照權利要求書中所明確陳述的那樣組合。

根據本發明的一個方面，提供一種用于切換射頻信號的半導體切換裝置，該半導體切換裝置包括：

第一半導體區域，該第一半導體區域具有第一導電性類型；

位于第一半導體區域中的源極區域和漏極區域，其中源極區域和漏極區域具有第二導電性類型，其中第二導電性類型不同于第一導電性類型；

柵極，該柵極分離源極區域與漏極區域；以及

至少一個沉降區域，該至少一個沉降區域具有第二導電性類型，其中每個沉降區域可連接到外部電勢以用于吸引少數載流子遠離源極區域和漏極區域以減少在源極區域和漏極區域與第一半導體區域之間的接合點處的泄漏電流。

根據本發明的另一方面，提供一種制造用于切換射頻信號的半導體切換裝置的方法，該方法包括：

提供具有第一導電性類型的第一半導體區域；

形成柵極；

形成位于第一半導體區域中的源極區域和漏極區域，其中源極區域和漏極區域具有第二導電性類型，其中第二導電性類型不同于第一導電性類型，其中柵極分離源極區域與漏極區域；以及

形成具有第二導電性類型的至少一個沉降區域，其中每個沉降區域可連接到外部電勢以用于吸引少數載流子遠離源極區域和漏極區域以減少源極區域和漏極區域與第一半導體區域之間的接合點處的泄漏電流。

在用于切換射頻信號的半導體切換裝置中，該裝置包括位于不同導電性類型的半導體區域中的源極區域和漏極區域，泄漏電流可以發生在通過源極區域/漏極區域和第一半導體區域形成的二極管中。舉例來說，此泄漏電流可以由于在低溫處的耗盡電流和在較高溫度處的擴散電流。至少一個沉降區域的提供可以允許此泄漏電流通過吸引少數載流子(與上述擴散電流相關聯)遠離源極區域和漏極區域而減小。這可以在一些實施例中實現而無須必須降級裝置的計算優值(R_開×C_關)和/或無須增大裝置復雜性。

在一些例子中，至少一個沉降區域中的至少一個可以位于具有源極區域和漏極區域的第一半導體區域中。沉降區域鄰近于源極區域和漏極區域可以增強沉降區域防止少數載流子到達源極區域和漏極區域與第一半導體區域之間的接合點的能力。

第一半導體區域中的至少一個沉降區域可以通過位于第一半導體區域中的例如虛擬柵極或隔離區域(例如，包含電介質的溝槽)的間隔物與源極區域或漏極區域分離。

在一些例子中，源極區域和/或漏極區域可以配備有它們自身的沉降區域。相應地，沉降區域中的一個可以是位于第一半導體區域中的源極區域附近的源極沉降區域并且沉降區域中的一個可以是位于第一半導體區域中的漏極區域附近的漏極沉降區域。針對源極區域和/或漏極區域的相應的沉降區域的分配可以增強沉降區域吸引少數載流子遠離源極區域和漏極區域的能力。

至少一個沉降區域中的至少一個可以位于第一半導體區域外部。這些沉降區域可以電連接到裝置的下層襯底區域。通過提供第一半導體區域外部的沉降區域，可以避免源極區域和漏極區域附近的裝置復雜性的增大，這可以使得裝置更容易制造。位于第一半導體區域外部的沉降區域可以位于通過隔離區域(例如，填充有電介質的溝槽)分離第一半導體區域的半導體區域中。

在一些例子中裝置可以包括至少一個具有第一導電性類型的另外的半導體區域。這些另外的半導體區域可以連接到外部電勢以用于將電勢施加到第一半導體區域。這可以允許通過源極區域、漏極區域和柵極形成的晶體管的主體區域發生偏置。