CN104485361A - 绝缘体上硅射频开关器件结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种绝缘体上硅射频开关器件结构，包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有梳状栅结构的梳齿；梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对，梳状源结构的梳齿与梳状栅结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此重叠。

Description

绝缘体上硅射频开关器件结构
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种绝缘体上硅射频开关器件结构。
背景技术
硅材料是半导体行业应用最广泛的主要原材料，大多数芯片都是用硅片制造的。绝缘体上硅(SOI，Silicon-on-insulator)是一种特殊的硅片，其结构的主要特点是在有源层和衬底层之间插入绝缘层(掩埋氧化物层)来隔断有源层和衬底之间的电气连接，这一结构特点为绝缘体上硅类的器件带来了寄生效应小、速度快、功耗低、集成度高、抗辐射能力强等诸多优点。
现在，已经采用绝缘体上硅技术来制造开关器件。优值(Figure of Merit，简称FOM)是评价开关器件性能或工艺的特征测试参数。FOM＝Ron*Coff，其中Ron是器件栅极电压等于器件处于导通状态时的等效电阻值，Coff是器件处于关断状态时的等效电容值。优值越低则表示器件性能越好。晶体管源漏之间金属层的电容将影响关态电容Coff。
具体地，图1示意性地示出了根据现有技术的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。图2示意性地示出了根据现有技术的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图1的线A-A’的截面示意图。如图1和图2所示，根据现有技术的绝缘体上硅射频开关器件结构包括：梳状栅结构G01、梳状源结构S01以及梳状漏结构D01，其中梳状栅结构G01、梳状源结构S01以及梳状漏结构D01的梳齿相互平行，而且梳状源结构S01以及梳状漏结构D01的梳齿交替布置(在梳齿的延伸方向上彼此重叠)，而且在梳状源结构S01的梳齿与梳状漏结构D01的梳齿之间布置有梳状栅结构G01的梳齿；并且，梳状源结构S01以及梳状漏结构D01处于同一层，梳状源结构S01以及梳状漏结构D01处于梳状栅结构G01的上层。
如图2所示，晶体管源漏之间金属层的电容100将影响关态电容Coff。具体地说，金属层面对面的电容，可以理解成平板电容；由此，正对面积越大，电容值则越大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够通过减小晶体管源漏之间金属层的电容来减小晶体管关态电容的绝缘体上硅射频开关器件结构。
为了实现上述技术目的，根据本发明的第一方面，提供了一种绝缘体上硅射频开关器件结构，包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；其中，器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有梳状栅结构的梳齿；并且，梳状源结构以及梳状漏结构处于同一层，梳状源结构以及梳状漏结构处于梳状栅结构的上层；并且其中，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对，梳状源结构的梳齿与梳状栅结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此重叠，梳状漏结构的梳齿与梳状栅结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此平行。
优选地，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向彼此不邻接。
根据本发明的第二方面，提供了一种绝缘体上硅射频开关器件结构，包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的迂回弯曲型栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；其中，器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有迂回弯曲型栅结构的一部分；并且，梳状源结构以及梳状漏结构处于同一层，梳状源结构以及梳状漏结构处于迂回弯曲型栅结构的上层；
其中，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对。
优选地，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向彼此邻接。
优选地，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向彼此不邻接。
根据本发明的第三方面，提供了一种绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；其中，器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有梳状栅结构的梳齿；并且，梳状源结构以及梳状漏结构处于梳状栅结构的上层；而且，梳状源结构以及梳状漏结构处于不同层。
本发明提供了一种半导体器件结构，通过减小晶体管源漏之间金属层的电容，达到减小晶体管关态电容的目的。通过该方法，不需要增加额外的工艺步骤，可以改善射频开关的隔离特性。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。
图2示意性地示出了根据现有技术的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图1的线A-A’的截面示意图。
图3示意性地示出了本发明第一优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。
图4示意性地示出了本发明第一优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图3的线B-B’的截面示意图。
图5示意性地示出了本发明第二优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。
图6示意性地示出了本发明第二优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图5的线B-B’的截面示意图。
图7示意性地示出了本发明第三优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。
图8示意性地示出了本发明第三优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图3的线C-C’的截面示意图。
图9示意性地示出了本发明第四优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。
图10示意性地示出了本发明第四优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图9的线D-D’的截面示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
<第一优选实施例>
图3示意性地示出了本发明第一优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。图4示意性地示出了本发明第一优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图3的线B-B’的截面示意图。
如图3和图4所示，本发明第一优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构包括：布置在衬底1上的埋氧层2、布置在埋氧层2上的器件层(器件层包括源漏区4以及处于源漏区4之间的器件沟道区3)、布置在器件层上的栅极氧化物结构5、布置在栅极氧化物结构5上的梳状栅结构G02、梳状源结构S02以及梳状漏结构D02；梳状源结构S02以及梳状漏结构D02通过接触孔连接至源漏区4；其中梳状栅结构G02、梳状源结构S02以及梳状漏结构D02的梳齿相互平行，而且梳状源结构S02的梳齿以及梳状漏结构D02的梳齿交替布置；而且在梳状源结构S02的梳齿与梳状漏结构D02的梳齿之间布置有梳状栅结构G02的梳齿；并且，梳状源结构S02以及梳状漏结构D02处于同一层，梳状源结构S02以及梳状漏结构D02处于梳状栅结构G02的上层(需要说明的是，它们之间还会形成其它层，例如层间介质隔离层)。
与现有技术不同的是，梳状源结构S02的梳齿与梳状漏结构D02的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对(不重叠)，梳状源结构S02的梳齿与梳状栅结构G02的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此重叠，梳状漏结构D02的梳齿与梳状栅结构G02的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此重叠。
本发明提供了一种半导体器件结构，通过减小晶体管源漏之间金属层的电容，达到减小晶体管关态电容的目的。通过该方法，不需要增加额外的工艺步骤，可以改善射频开关的隔离特性。
<第二优选实施例>
图5示意性地示出了本发明第二优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。图6示意性地示出了本发明第二优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图5的线B-B’的截面示意图。
如图5和图6所示，与第一优选实施例不同的是，其中第二优选实施例源漏的金属走线采用了不同的布置。
<第三优选实施例>
图7示意性地示出了本发明第三优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。图8示意性地示出了本发明第三优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图3的线C-C’的截面示意图。
如图7和图8所示，本发明第三优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构包括：布置在衬底1上的埋氧层2、布置在埋氧层2上的器件层(器件层包括源漏区4以及处于源漏区4之间的器件沟道区3)、布置在器件层上的栅极氧化物结构5、布置在栅极氧化物结构5上的迂回弯曲型栅结构G03、梳状源结构S02以及梳状漏结构D03；梳状源结构S02以及梳状漏结构D02通过接触孔连接至源漏区4；其中梳状源结构S03以及梳状漏结构D03的梳齿相互平行，而且梳状源结构S03的梳齿以及梳状漏结构D03的梳齿交替布置；而且在梳状源结构S03的梳齿与梳状漏结构D03的梳齿之间布置有迂回弯曲型栅结构G03的一部分；并且，梳状源结构S03以及梳状漏结构D03处于同一层，梳状源结构S03以及梳状漏结构D03处于迂回弯曲型栅结构G03的上层(需要说明的是，它们之间还会形成其它层，例如层间介质隔离层)。
梳状源结构S03的梳齿与梳状漏结构D03的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对(不重叠)，梳状源结构S03的梳齿与迂回弯曲型栅结构G03的第一部分在梳齿的延伸方向上彼此重叠，梳状漏结构D03的梳齿与迂回弯曲型栅结构G03的第二部分在梳齿的延伸方向上彼此重叠。
同样地，本发明提供了一种半导体器件结构，通过减小晶体管源漏之间金属层的电容，达到减小晶体管关态电容的目的。通过该方法，不需要增加额外的工艺步骤，可以改善射频开关的隔离特性。
同样地，图7和图8所示的第一优选实施例示出了梳状源结构S03的梳齿与梳状漏结构D03的梳齿在梳齿的延伸方向彼此邻接的情况，但是它们也可以不邻接。
<第四优选实施例>
图9示意性地示出了本发明第四优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构的俯视示意图。图10示意性地示出了本发明第四优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构沿图9的线D-D’的截面示意图。
在第四优选实施例中，源漏连接出来的通孔采用了不同的层，这样可以使得源漏的金属走线位于不同层次，从而减小正对面的电容。
如图9和图10所示，本发明第四优选实施例的绝缘体上硅射频开关器件结构包括：布置在衬底1上的埋氧层2、布置在埋氧层2上的器件层(器件层包括源漏区4以及处于源漏区4之间的器件沟道区3)、布置在器件层上的栅极氧化物结构5、布置在栅极氧化物结构5上的梳状栅结构G04、梳状源结构S04以及梳状漏结构D04；梳状源结构S02以及梳状漏结构D02通过接触孔连接至源漏区4；其中梳状栅结构G04、梳状源结构S04以及梳状漏结构D04的梳齿相互平行，而且梳状源结构S04的梳齿以及梳状漏结构D04的梳齿交替布置；而且在梳状源结构S04的梳齿与梳状漏结构D02的梳齿之间布置有梳状栅结构G04的梳齿；并且，梳状源结构S04以及梳状漏结构D04处于梳状栅结构G04的上层。
与现有技术中梳状源结构S04以及梳状漏结构D04处于同一层不同的是，梳状源结构S04以及梳状漏结构D04处于不同层(需要说明的是，它们之间还会形成其它层，例如层间介质隔离层)。例如如图10所示，梳状源结构S04处于梳状漏结构D04的上层；可替换地，梳状源结构S04也可处于梳状漏结构D04的下层。
上述结构同样能够减小晶体管源漏之间金属层的电容，达到减小晶体管关态电容的目的。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。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做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；其中，器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有梳状栅结构的梳齿；并且，梳状源结构以及梳状漏结构处于同一层，梳状源结构以及梳状漏结构处于梳状栅结构的上层。
2.根据权利要求1所述的绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对，梳状源结构的梳齿与梳状栅结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此重叠，梳状漏结构的梳齿与梳状栅结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此平行。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向彼此不邻接。
4.一种绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的迂回弯曲型栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；其中，器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有迂回弯曲型栅结构的一部分；并且， 梳状源结构以及梳状漏结构处于同一层，梳状源结构以及梳状漏结构处于迂回弯曲型栅结构的上层。
5.根据权利要求4所述的绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于，其中梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向上彼此不正面相对。
6.根据权利要求3或4所述的绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于，梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿在梳齿的延伸方向彼此不邻接。
7.一种绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于包括：布置在衬底上的埋氧层、布置在埋氧层上的器件层、布置在器件层上的栅极氧化物结构、布置在栅极氧化物结构上的梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构；其中，器件层包括源漏区以及处于源漏区之间的器件沟道区；梳状源结构以及梳状漏结构通过接触孔连接至源漏区；其中梳状栅结构、梳状源结构以及梳状漏结构的梳齿相互平行，而且梳状源结构的梳齿以及梳状漏结构的梳齿交替布置；而且在梳状源结构的梳齿与梳状漏结构的梳齿之间布置有梳状栅结构的梳齿；并且，梳状源结构以及梳状漏结构处于梳状栅结构的上层。
8.根据权利要求7所述的绝缘体上硅射频开关器件结构，其特征在于，梳状源结构以及梳状漏结构处于不同层。
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