[發明專利]一種絕緣體上硅場效應晶體管

有效

• 申請號: 202111189758.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113644122B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 潘俊
• 申請（專利權）人: 南京元絡芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱遠楓

本發明公開了一種絕緣體上硅場效應晶體管，包括：半導體襯底，半導體襯底的表面上具有絕緣層，絕緣層上設置有源區域；有源區域上方設置絕緣柵極介電層，絕緣柵極介電層上形成多晶硅柵極，多晶硅柵極通過絕緣柵極介電層與有源區域電性絕緣；有源區域的表面設置漏極區域和源極區域，漏極區域和源極區域分布在多晶硅柵極的兩側；半導體襯底上位于有源區域的兩側設置隔離層；有源區域上靠近多晶硅柵極寬度較長的端部的位置設置基極觸點；多晶硅柵極的寬度從靠近基極觸點的端部向遠離基極觸點的端部位置單調遞減。本發明可以減小柵極邊緣部分的體空穴電荷密度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種絕緣體上硅場效應晶體管。

背景技術

射頻絕緣體上硅開關已經以超過90％的市場份額滲透到射頻前端（RFFE）市場。開關的核心性能指標包括導通狀態電阻、關斷狀態電容、擊穿電壓和諧波。在四個關鍵指標中，導通狀態電阻、關斷狀態電容和擊穿電壓通常在器件優化期間相互競爭。例如，較小的柵極長度將以較低的擊穿電壓和較高的關斷狀態電容為代價來降低導通狀態電阻。對于相同的功率承受規格，較小的柵極長度器件將需要更多的堆疊，導致更大的器件尺寸。

現有的射頻絕緣體上硅場效應晶體管開關器件的結構如附圖圖1和圖2所示。如圖1所示，有源區域100通過掩埋的氧化硅層110與半導體襯底105分離，有源區域100通過隔離層115與其它有源區域100分離，多晶硅柵極120在絕緣柵極介電層125上形成場效應管器件柵極，通過反應離子蝕刻工藝蝕刻氮化硅層130來形成間隔物， 通過從頂部將雜質注入到半導體襯底105中來產生輕摻雜的擴展區域135、源極區域140和漏極區域145。如圖2所示，多晶硅柵極120，源極區域140和漏極區域145為矩形，開關FET可形成共享源極或漏極觸點的背靠背連接，基極觸點215位于多晶硅柵極120的側面。

如上面的傳統射頻絕緣體上硅場效應管開關結構所示，基極觸點215位于器件的側面，溝道通常是具有高電阻率的低摻雜p型硅。中間的電荷需要更多的時間去到達基級接觸點，在高頻開關操作時，產生的電荷就不會立即消除。這種現象和其他電荷產生機制一起，就導致在邊緣處產生的電荷密度（與體摻雜相比的總電荷）高于中間，較高的電荷密度導致較低的諧波拐點，諧波隨著開關FET功率的急劇增加，這個不均勻的電荷密度問題在常規結構中沒有得到解決。

發明內容

本發明旨在提供一種絕緣體上硅場效應晶體管，以解決現有的絕緣體上硅場效應管電荷富集在柵極邊緣的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種絕緣體上硅場效應晶體管，包括：半導體襯底，

所述半導體襯底表面上具有絕緣層，所述絕緣層上設置有源區域；所述半導體襯底上位于有源區域的兩側設置隔離層；

所述有源區域上方設置絕緣柵極介電層，所述絕緣柵極介電層上形成多晶硅柵極，所述多晶硅柵極通過絕緣柵極介電層與有源區域電性絕緣；

所述有源區域的表面設置漏極區域和源極區域，所述漏極區域和源極區域分布在所述多晶硅柵極的兩側；

所述有源區域上距離多晶硅柵極寬度較長的端部最近的位置設置基極觸點；

所述多晶硅柵極的寬度從距離基極觸點最近的端部向遠離基極觸點的端部位置單調遞減。

進一步地，所述多晶硅柵極為梯形。

再進一步地，所述梯形為直角梯形或者等腰梯形。

進一步地，以上技術方案中，所述多晶硅柵極的側邊為弧形。

第二方面，本發明提供一種絕緣體上硅場效應晶體管，包括：半導體襯底，所述半導體襯底表面上具有絕緣層，所述絕緣層上設置有源區域；所述半導體襯底上位于有源區域的兩側設置隔離層；

所述有源區域上方設置絕緣柵極介電層，所述絕緣柵極介電層上形成多晶硅柵極，所述多晶硅柵極通過絕緣柵極介電層與有源區域電性絕緣；