CN102427021B - 半导体器件中的射频信号的传输结构及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，包括：提供绝缘体上硅衬底；形成位于部分所述绝缘体上硅衬底表面的导电层，所述导电层接地；形成覆盖所述绝缘体上硅衬底表面和导电层的互连金属层，所述互连金属层包括介质层和位于所述介质层内的金属层，且所述金属层位于所述导电层的正上方。本发明实施例的形成方法的工艺简单。相应的，本发明的实施例还提供了一种半导体器件中的射频信号的传输结构，采用所述传输结构传递射频信号，接收端接收到的射频信号的线性度好，信号的质量好。

Description

半导体器件中的射频信号的传输结构及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及半导体器件中的射频信号的传输结构及其形成方法。
背景技术
随着半导体技术的发展，为了降低制造和设计成本，通常希望在单个集成电路上包含更多的功能。例如，在无线通信系统中，希望在作为数字逻辑电路的同一个集成电路上包括射频电路。
现有技术中，如果直接采用普通的衬底形成既包括数字逻辑电路又包括射频电路的集成电路，所述射频电路会引起衬底和集成电路电感器的耦合，并且集成电路电感器的电感性能下降。为了在单个集成电路上集成更多的功能，通常采用绝缘体上硅(SOI)作为衬底来解决上述问题，且可以降低直流功耗，具有优良的抗串扰能力。现有技术半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，包括：
请参考图1，提供绝缘体上硅衬底100，所述绝缘体上硅衬底100包括接地的背衬底101、位于所述背衬底表面的氧化层102及位于所述氧化层102表面的硅薄膜103；
请参考图2，刻蚀所述硅薄膜103和氧化层102，形成开口105，所述开口105暴露出所述背衬底101表面；
请参考图3，通过所述开口105向所述背衬底101内注入掺杂离子107；
请参考图4，待注入完所述掺杂离子107后，向所述开口内填充与所述硅薄膜103齐平的氧化薄膜109；
请参考图5，形成位于所述绝缘体上硅衬底100表面的互连金属层，所述互连金属层包括覆盖所述绝缘体上硅衬底100的介质层111，以及位于所述介质层111内、且位于所述氧化薄膜109正上方的金属层113。
然而，现有技术形成的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法复杂，且形成的半导体器件中的射频信号的传输结构，在进行射频信号传输时信号线性度(linearity)不高，接收到的信号的质量差。
更多关于射频信号的资料请参考专利号为“US6743662B2”的美国专利。
发明内容
本发明的实施例解决的问题是提供一种形成工艺简单、且信号的线性度高的半导体器件中的射频信号的传输结构及其形成方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，包括：
提供绝缘体上硅衬底；
形成位于部分所述绝缘体上硅衬底表面的导电层，所述导电层接地；
形成覆盖所述绝缘体上硅衬底表面和导电层的互连金属层，所述互连金属层包括介质层和位于所述介质层内的金属层，且所述金属层位于所述导电层的正上方。
可选地，所述导电层的材料为金属硅化物。
可选地，所述金属硅化物中的金属为钴或镍。
可选地，所述金属层的面积小于等于所述金属层的面积。
可选地，所述金属层的面积比所述导电层的面积小0-15％。
可选地，所述金属层到所述导电层的距离为
可选地，所述绝缘体上硅衬底的厚度为
本发明实施例的发明人还提供了一种采用上述方法形成的半导体器件中的射频信号的传输结构，包括：
绝缘体上硅衬底；
位于部分所述绝缘体上硅衬底表面的导电层，所述导电层接地；
覆盖所述绝缘体上硅衬底表面和导电层的互连金属层，所述互连金属层包括介质层和位于所述介质层内的金属层，且所述金属层位于所述导电层的正上方。
与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：
本发明实施例中，所述导电层形成在绝缘体上硅衬底表面，且所述导电层接地，用于屏蔽所述射频信号，使得发射到所述导电层上的信号全部被所述导电层吸收，而不会重新反射到金属层上，所述射频信号传输的信号线性度好，信号的质量高。
进一步的，本发明的实施例中，所述导电层采用的材料为金属硅化物，所述金属硅化物与源/漏区表面的金属硅化物层在同一工艺步骤中形成，节省了工艺时间。
更进一步的，本发明的实施例中，为了使所述金属层发出的射频信号不被绝缘体上硅衬底反射回，所述导电层的面积大于等于位于所述金属层的面积。且为了降低耦合效应，所述金属层到所述导电层的距离为
附图说明
图1-图5是现有技术的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法；
图6是本发明实施例的半导体器件中的射频信号的传输结构的流程示意图；
图7-图9是本发明实施例的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法复杂，且形成的半导体器件中的射频信号的传输结构，接收端接收到的射频信号的线性度较差。
经过研究，本发明实施例的发明人发现，请继续参考图5，现有技术采用绝缘体上硅衬底作为屏蔽层，然而由于所述绝缘体上硅衬底100中的背衬底101、氧化层102和硅薄膜103构成电容(未标示)，所述电容会反射一部分的射频信号，反射的这部分信号会重新被金属层113吸收；并且由于电容对于不同频率的信号的反射程度不同，使得金属层113中的射频信号的线性关系发生了变化，后续接收端接收到的射频信号的线性度较差，信号的质量较差。
经过进一步研究，本发明实施例的发明人发现，如果金属层发出的射频信号在传递过程中避开绝缘体上硅衬底，在所述绝缘体上硅衬底表面形成导电层，并将所述导电层接地，所述导电层用于屏蔽所述射频信号，会将金属层发出的信号吸收，而不会重新反射给金属层，大大提高了所述射频信号的线性度。
经过更进一步的研究，本发明实施例的发明人提供了一种半导体器件中的射频信号的传输结构及其形成方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
请参考图6，本发明实施例的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，包括：
步骤S201，提供绝缘体上硅衬底；
步骤S203，形成位于部分所述绝缘体上硅衬底表面的导电层，所述导电层接地；
步骤S205，形成覆盖所述绝缘体上硅衬底表面和导电层的互连金属层，所述互连金属层包括介质层和位于所述介质层内的金属层，且所述金属层位于所述导电层的正上方。
具体的，本发明实施例的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成过程请参考图7-图9。
请参考图7，提供绝缘体上硅衬底300，所述绝缘体上硅衬底300包括高阻抗(highresistance)的背衬底301、位于所述背衬底表面的氧化层302及位于所述氧化层302表面的硅薄膜303。
所述绝缘体上硅衬底300用于为后续工艺提供工作平台，所述绝缘体上硅衬底300的厚度为在本发明的实施例中，所述绝缘体上硅衬底300的厚度为
需要说明的是，与现有技术不同，本发明的实施例中，所述绝缘体上硅衬底300不会在后续用于屏蔽金属层发出的射频信号，因此所述绝缘体上硅衬底300中的背衬底301中不易发生反型，所以本发明实施例不用在背衬底301中掺杂离子以抑制反型。
请参考图8，形成位于部分所述绝缘体上硅衬底300表面的导电层305，所述导电层305接地。
经过研究后，本发明实施例的发明人发现，如果在所述绝缘体上硅衬底300表面形成导电层305，并将所述导电层305接地，后续金属层发出的射频信号在传递过程中则会被导电层吸收，而不会将所述射频信号重新反射给金属层，所述导电层305起到了屏蔽所述金属层发出的射频信号的作用，可以提高信号传输过程中射频信号的线性度。
所述导电层305接地，用于后续吸收金属层发出的射频信号，屏蔽所述射频信号以提高所述射频信号的线性度。所述导电层305的材料为导电材料。为了较好的屏蔽所述射频信号，防止所述射频信号经绝缘体上硅衬底反射回金属层，影响所述射频信号的线性度，所述导电层305的位置和面积分别与后续形成的金属层的位置和面积有关。
在本发明的实施例中，为了节省工艺，所述导电层和源/漏区表面的金属硅化物层在同一工艺步骤中形成，因此，所述导电层的材料与所述金属硅化物层的材料相同，为金属硅化物。所述金属硅化物中的金属为钴或镍。
需要说明的是，在本发明的实施例中，所述线性度指的是某一频段的射频信号，例如频率为800MHz-1.4GHz的信号，在所述射频信号的发射端和所述射频信号的接收端接收到的信号变化的趋势是一致的。
请参考图9，形成覆盖所述绝缘体上硅衬底300表面和导电层305的互连金属层，所述互连金属层包括介质层307和位于所述介质层307内的金属层309，且所述金属层309位于所述导电层305的正上方。
所述介质层307用于将所述金属层309与导电层305、绝缘体上硅衬底300隔离，以使所述射频信号可以正常的传递。所述介质层307的材料为绝缘材料，例如氧化硅。所述介质层307的形成工艺为沉积工艺，例如物理或化学气相沉积。
在本发明的实施例中，所述介质层307的形成步骤包括：形成覆盖所述绝缘体上硅衬底300表面和导电层305的第一介质薄膜(未图示)；形成覆盖所述第一介质薄膜和金属层309的第二介质薄膜(未图示)。其中，所述第一介质薄膜的厚度与金属层309到导电层305的距离相关，所述第一介质薄膜的厚度大于所述金属层到导电层305的距离。
所述金属层309用于将发射端(未图示)发出的射频信号经过金属层309传递到接收端(未图示)。所述金属层309的材料为铜、铝或钨中的一种。由于本发明实施例中，所述导电层305会吸收金属层309发射的信号，使得后续接收端接收到的射频信号的线性度高。所述金属层309的形成步骤包括：刻蚀所述第一介质薄膜，形成位于所述导电层305的正上方的开口；采用沉积工艺在所述开口内沉积金属薄膜以形成金属层309。
为使金属层309发射的射频信号不会被绝缘体上硅衬底300反射回，所述金属层309形成在所述导电层305的正上方，并且所述金属层309的面积小于等于所述导电层305的面积。本发明实施例中，为使所述金属层309发射的射频信号完全被接地的导电层305吸收，同时又不增大形成的半导体器件的体积，所述金属层309的面积比位于所述导电层305的面积小0-15％。
另外，考虑到如果所述金属层309与所述导电层305之间的距离太近，那么射频信号则会在所述金属层309和所述导电层305之间发生耦合，影响接收端的射频信号的质量。而如果所述金属层309和所述导电层之间的距离太远，则不利于半导体器件的小型化。在本发明的实施例中，所述金属层309到所述导电层305的距离为
上述步骤完成后，本发明实施例的半导体器件中的射频信号的传输结构的制作完成。本发明实施例的形成工艺简单，且形成的半导体器件中的射频信号的传输结构传递的射频信号的线性度高，质量好。
相应的，请继续参考图9，本发明实施例的发明人还提供了一种半导体器件中的射频信号的传输结构，包括：
绝缘体上硅衬底300；
位于部分所述绝缘体上硅衬底300表面的导电层305，所述导电层305接地；
覆盖所述绝缘体上硅衬底300表面和导电层305的互连金属层，所述互连金属层包括介质层307和位于所述介质层307内的金属层309，且所述金属层309位于所述导电层305的正上方。
其中，所述绝缘体上硅衬底300包括高阻抗(highresistance)的背衬底301、位于所述背衬底表面的氧化层302及位于所述氧化层302表面的硅薄膜303。所述绝缘体上硅衬底300的厚度为在本发明的实施例中，所述绝缘体上硅衬底300的厚度为
所述导电层305的材料为导电材料。在本发明的实施例中，所述导电层的材料为金属硅化物，所述金属硅化物中的金属为钴或镍。
所述介质层307的材料为绝缘材料，例如氧化硅。所述金属层309的面积小于等于所述导电层305的面积。本发明实施例中，所述金属层309的面积比位于所述导电层305的面积小0-15％。且所述金属层309到所述导电层305的距离为
本发明实施例的半导体器件中的射频信号的传输结构简单，接收端接收的射频信号的线性度高，质量好。
综上，本发明实施例中，所述导电层形成在绝缘体上硅衬底表面，且所述导电层接地，用于屏蔽所述射频信号，使得发射到所述导电层上的信号全部被所述导电层吸收，而不会重新反射到金属层上，所述射频信号传输的信号线性度好，信号的质量高。
进一步的，本发明的实施例中，所述导电层采用的材料为金属硅化物，所述金属硅化物与源/漏区表面的金属硅化物层在同一工艺步骤中形成，节省了工艺时间。
更进一步的，本发明的实施例中，为了使所述金属层发出的射频信号不被绝缘体上硅衬底反射回，所述导电层的面积大于等于位于所述金属层的面积。且为了降低耦合效应，所述金属层到所述导电层的距离为
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，包括：
提供绝缘体上硅衬底，所述绝缘体上硅衬底包括背衬底、位于所述背衬底表面的氧化层及位于所述氧化层表面的硅薄膜；
其特征在于，还包括：
形成位于部分所述绝缘体上硅衬底表面的导电层，所述导电层接地；
形成覆盖所述绝缘体上硅衬底表面和导电层的互连金属层，所述互连金属层包括介质层和位于所述介质层内的金属层，且所述金属层位于所述导电层的正上方，所述金属层的面积小于等于所述导电层的面积。
2.如权利要求1所述的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，其特征在于，所述导电层的材料为金属硅化物。
3.如权利要求2所述的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，其特征在于，所述金属硅化物中的金属为钴或镍。
4.如权利要求1所述的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，其特征在于，所述金属层的面积比所述导电层的面积小0-15％。
5.如权利要求1所述的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，其特征在于，所述金属层到所述导电层的距离为
6.如权利要求1所述的半导体器件中的射频信号的传输结构的形成方法，其特征在于，所述绝缘体上硅衬底的厚度为
7.一种采用权利要求1-6中任一种方法形成的半导体器件中的射频信号的传输结构，包括：
绝缘体上硅衬底，所述绝缘体上硅衬底包括背衬底、位于所述背衬底表面的氧化层及位于所述氧化层表面的硅薄膜；
其特征在于，还包括：
位于部分所述绝缘体上硅衬底表面的导电层，所述导电层接地；
覆盖所述绝缘体上硅衬底表面和导电层的互连金属层，所述互连金属层包括介质层和位于所述介质层内的金属层，且所述金属层位于所述导电层的正上方，所述金属层的面积小于等于所述导电层的面积。
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