DE102017205448B4 - Ein Hochfrequenz-Widerstandselement - Google Patents

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Abstract

Ein Hochfrequenz-Widerstandselement (1),das eine widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2), eine Isolationskomponente (3) und ein Halbleitersubstrat (4) aufweist,wobei sich die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2) über der Isolationskomponente (3) befindet,wobei die Isolationskomponente (3) seitlich von einer modifizierten Halbleiterregion (5) umgeben ist,wobei sich die modifizierte Halbleiterregion (5) über dem Halbleitersubstrat (4) befindet undwobei die modifizierte Halbleiterregion (5) ein geschädigtes Halbleitermaterial mit einer höheren Ladungsträger-Rekombinationsrate als das Halbleitersubstrat (4) aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf Elemente und insbesondere auf ein Hochfrequenz-Widerstandselement.
  • HINTERGRUND
  • Hochfrequenz-Mehrfachschalter weisen üblicherweise mehrere Eingänge und einen gemeinsam genutzten Ausgang auf. Sie werden beispielsweise bei Mobiltelefonen verwendet, um einen Betrieb bei mehr als einer Frequenz zu ermöglichen. Ungünstigerweise sind Hochfrequenzschalter dafür anfällig, Harmonische zu erzeugen. Es wird versucht, ein derartiges nicht-lineares Verhalten zu vermeiden, wobei die Harmonischen entweder emittiert oder in empfangene Signale induziert werden.
  • Die US 2015 / 0 187 757 A1 bezieht sich auf integrierte Schaltkreise und offenbart ein Halbleitersubstrat, Polysilizium-Widerstände und eine dielektrische Schicht. Die Widerstände befinden sich auf der dielektrischen Schicht, diese ist auf dem Substrat angeordnet. Ein Polysilizium-Gate ist oberhalb neben einer dielektrischen Schicht angeordnet.
  • Die US 6 040 225 A bezieht sich auf das Herstellen von Polysilizium-basierten Widerständen. Eine polykristalline Silizium-Germaniumschicht befindet sich oberhalb einer Polysiliziumschicht.
  • Die US 2014 / 0 167 182 A1 bezieht sich auf einen ZTCR Poly-Widerstand. Ein MOS Opfergatter befindet sich neben einem Widerstandskörper in einer dotierten Region.
  • Die US 2015 / 0 221 642 A1 bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einer verbesserten Kontaktstruktur. Die Kontaktstruktur umfasst einen ersten Kontakt in einer ersten dielektrischen Schicht und verbindet eine Source/Drain Region eines MOS Transistors, und ein zweiter Kontakt in einer zweiten dielektrischen Schicht verbindet die Gateregion eines MOS Transistors.
  • Die US 2016 / 0 329 891 A1 bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Treiben ein HF-Schalters.
  • Die US 2008/0206 939 A1 bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem integrierten resistiven Element und auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist ein Hochfrequenz-Widerstandselement eine widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn, eine Isolationskomponente und ein Halbleitersubstrat auf. Die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn befindet sich über der Isolationskomponente. Die Isolationskomponente ist seitlich von einer modifizierten Halbleiterregion umgeben. Die modifizierte Halbleiterregion weist ein geschädigtes Halbleitermaterial mit einer höheren Ladungsträger-Rekombinationsrate als das unter der Isolationskomponente befindliche Halbleitersubstrat auf.
  • Die Einzelheiten eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele sind in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Patentansprüchen.
  • KUZRE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum umfassenderen Verständnis der vorliegenden Offenbarung und der Vorteile derselben wird nun auf die folgenden Beschreibungen Bezug genommen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erfolgen, bei denen:
    • 1 einen schematischen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenz-Widerstandselements als Teil eines Hochfrequenzschalters zeigt.
    • 2 einen schematischen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenz-Widerstandselements als Teil eines Hochfrequenzschalters zeigt.
    • 3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenz-Widerstandselements bereitstellt.
    • 4 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenz-Widerstandselements zeigt.
    • 5 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenz-Widerstandselements darstellt.
    • 6 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenz-Widerstandselements darstellt.
    • 7 Messergebnisse zweiter Harmonischer mit Hochfrequenzschaltern zeigt, die verschiedene Ausführungsbeispiele eines Hochfrequenz-Widerstandselements während eines Ein-Zustands des Transistors aufweisen.
    • 8 Messergebnisse zweiter Harmonischer während eines Aus-Zustands des Transistors zeigt.
    • 9 Messergebnisse dritter Harmonischer während eines Aus-Zustands des Transistors zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die Herstellung und Verwendung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele werden nachstehend ausführlich erörtert. Jedoch ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereitstellt, die in einer großen Bandbreite spezifischer Kontexte verkörpert werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung bestimmter Arten und Weisen der Herstellung und Verwendung der Offenbarung dar und schränken den Schutzumfang nicht ein.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenz-Widerstandselements 1 als Teil eines Hochfrequenzschalters. Das Hochfrequenz-Widerstandselement 1 dient als Reihenwiderstand (üblicherweise mit einem Widerstandswert von etwa 110 kΩ) und ist mit einer Gleichspannungsquelle und einem Gate-Kontakt eines Transistors 20 verbunden. Derartige Hochfrequenzschalter werden beispielsweise bei Hochfrequenz-Frontends von Mobiltelefonen verwendet.
  • Eine widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 (d. h. eine Bahn, die Charakteristika eines Widerstands aufweist und zumindest teilweise aus Polysilizium, auch als polykristallines Silizium oder Poly-Si bezeichnet, hergestellt ist) des Hochfrequenz-Widerstandselements 1 befindet sich über den Isolationskomponenten 3 einer Mehrzahl von Isolationskomponenten 3. Jede der Mehrzahl von Isolationskomponenten 3 ist seitlich von einer jeweiligen modifizierten Halbleiterregion 5 umgeben. Die Isolationskomponenten 3 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Basis von Flacher-Graben-Isolationen (shallow trench isolations) verwirklicht. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Isolationskomponenten 3 beispielsweise Tiefer-Graben-Isolationen (deep trench isolations) oder ein Feldoxid (FOX) auf, das durch einen LOCOS-Prozess (LOCOS = local oxidation of silicon, lokale Oxidiation von Silizium) erzeugt wird.
  • Die Schicht mit den modifizierten Halbleiterregionen 5 liegt auf einem Halbleitersubstrat 4 auf, das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel Silizium aufweist. Das Halbleitersubstrat 4 weist einen hohen Widerstandswert im Bereich von etwa 1 kΩcm auf. Das Halbleitersubstrat 4 wird hier durch massives Silizium gebildet. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das Halbleitersubstrat 4 unter Verwendung von z. B. SOI (Silizium-auf-Isolator), GaAs (Galliumarsenid) oder GaN (Galliumnitrid) verwirklicht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel reichen die Isolationskomponenten 3 in das Halbleitersubstrat 4 hinein. Bei einem anderen - nicht gezeigten - Ausführungsbeispiel enden die Isolationskomponenten 3 direkt über dem Halbleitersubstrat 4.
  • Die modifizierten Halbleiterregionen 5 umgeben die Isolationskomponenten 3 - bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel seitlich vollständig, d. h. in der seitlichen Richtung vollständig - entlang eines Teils einer axialen Erstreckung der Isolationskomponenten 3 (d. h. eines axialen Teils oder Segments der Isolationskomponenten 3). Die axiale Richtung ist die Längsachse der Isolationskomponenten 3, die von einem oberen Ende, das die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 trägt, zu dem Halbleitersubstrat 4 reicht. Der axiale Teil der Isolationskomponenten 3, der von den modifizierten Halbleiterregionen 5 seitlich umgeben ist, beginnt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an dem oberen Ende und endet auf der Höhe der Endsegmente der Isolationskomponenten 3, die sich in dem Halbleitersubstrat 4 befinden. Somit sind die Endsegmente der Isolationskomponenten 3 frei von den modifizierten Halbleiterregionen 5. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die gesamte axiale Erstreckung der Isolationskomponenten 3 von den modifizierten Halbleiterregionen 5 umgeben.
  • Mit anderen Worten weist das Hochfrequenz-Widerstandselement 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels einen Stapel aus zwei Schichten auf: einer ersten Schicht mit modifizierten Halbleiterregionen 5 und einer zweiten Schicht eines Halbleitersubstrats 4. Die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 befindet sich auf einer - in der Zeichnung oberen - Oberflächenregion des Stapels aus Halbleiterschichten. Eine Mehrzahl von Isolationskomponenten 3 befinden sich unter der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Isolationskomponenten 3 zusammen mit den modifizierten Halbleiterregionen 5 vollständig in der ersten Schicht (auch als modifizierte Halbleiterschicht bezeichnet) gebildet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Isolationskomponenten 3 von der ersten Schicht in die zweite Schicht des Halbleitersubstrats 4. Die Isolationskomponenten 3 sind seitlich in derselben, ersten Schicht von modifizierten Halbleiterregionen 5 umgeben. Unter dieser ersten Schicht folgt die zweite Schicht des Halbleitersubstrats 4 als Basis des Hochfrequenz-Widerstandselements 1. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die modifizierten Halbleiterregionen 5 dasselbe Material auf wie das Halbleitersubstrat 4 und unterscheiden sich von dem Halbleitersubstrat 4 durch eine Modifikation, die sie mit mehr Rekombinationszentren versieht als das Halbleitersubstrat 4.
  • Die modifizierten Halbleiterregionen 5 weisen eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate (Ladungsträger sind Löcher oder Elektronen) auf als das Halbleitersubstrat 4. Dieses Merkmal ist z. B. auf eine erhöhte Anzahl von Rekombinationszentren für die freien Stromträger zurückzuführen. Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Modifikation durch Hinzufügen einer Schadensimplantation zu einem geeigneten Material.
  • Die modifizierten Halbleiterregionen 5 fungieren als Rekombinationsschicht. Folglich werden alle freien Elektronen und Löcher in einem bestimmten Abstand von der Schadensimplantation rekombiniert. Dies führt zu einer Verarmungszone und findet z. B. unter den Isolationskomponenten 3 der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2 statt.
  • Ohne die modifizierten Halbleiterregionen 5 befindet sich eine Schicht von Ladungsträgern (d. h. Löchern oder Elektronen, je nach der Dotierung, den Oxidladungen und den Spannungsbedingungen) unter den Isolationskomponenten 3 der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2. Falls das Hochfrequenz-Widerstandselement 1 z. B. Teil eines Hochfrequenzschalters ist, bewegen sich die freien Ladungsträger aufgrund des Hochfrequenz-Spannungshubs an der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2 und dem Halbleitersubstrat 4 periodisch unter den Isolationskomponenten 3. Dies führt zu einer periodischen Änderung parasitärer Kapazitäten und schließlich zu einer Erzeugung von Harmonischen bei dem Transistor des Hochfrequenzschalters. Im Gegensatz dazu bewirken die modifizierten Halbleiterregionen 5 Verarmungsregionen. Falls also das beschriebene Hochfrequenz-Widerstandselement 1 in einem Hochfrequenzschalter verwendet wird, wird die Erzeugung von Harmonischen verringert.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die modifizierten Halbleiterregionen 5 aktives Silizium mit der erwähnten Schadensimplantation auf. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die modifizierten Halbleiterregionen 5 eine Schadensimplantation aus Argon und/oder aus Germanium auf, was eine Siliziumamorphisierung bewirkt. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weisen die modifizierten Halbleiterregionen 5 geschädigtes Silizium und/oder Polysilizium auf. Bei einem alternativen oder zusätzlichen Ausführungsbeispiel weisen die modifizierten Halbleiterregionen 5 gestrecktes Siliziumnitrid auf, das Dislokationen des Siliziummaterials bewirkt.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenz-Widerstandselements 1 mit einer zusätzlichen modifizierten Halbleiterschicht 6. Die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 befindet sich den modifizierten Halbleiterregionen 5 und dem Halbleitersubstrat 4, d. h. zwischen der ersten und der zweiten Schicht, wie sie oben definiert wurden. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die modifizierten Halbleiterregionen 5 und die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 dasselbe Material auf wie das Halbleitersubstrat 4 und unterscheiden sich durch zumindest eine der erwähnten Modifikationen von dem Halbleitersubstrat 4. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 ebenfalls teilweise zwischen den Isolationskomponenten 3 und dem Halbleitersubstrat 4, während die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 die Endsegmente der Isolationskomponenten 3 umgibt.
  • Sowohl die modifizierten Halbleiterregionen 5 als auch die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 weisen eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate auf als das Halbleitersubstrat 4. Der Effekt der modifizierten Halbleiterregionen 5 wird durch die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 zwischen den Isolationskomponenten 3 und dem Halbleitersubstrat 4 erhöht, während die Isolationskomponenten 3 somit - mit Ausnahme der Region, die die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 trägt - in modifiziertem Halbleitermaterial eingebettet sind, das mehr Rekombinationszentren aufweist als das Halbleitersubstrat 4.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Herstellung des Hochfrequenz-Widerstandselements 1 wird die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 vor der Schicht erzeugt, die die Isolationskomponenten 3 und die modifizierten Halbleiterregionen 5 aufweist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden das Halbleitersubstrat 4, die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 und die modifizierten Halbleiterregionen 5 unter Verwendung desselben Materials hergestellt, und der Schaden wird anschließend als Modifikation hinzugefügt, um die modifizierten Halbleiterregionen 3 bzw. die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht 6 zu erhalten.
  • Die Modifizierung eines zusätzlichen modifizierten Halbleiters 6 erfolgt bei einem Ausführungsbeispiel durch eine Implantation mit hoher Dosis und hoher Energie (beispielsweise Ar oder Ge) durch die Isolationskomponenten 3 und die modifizierten Halbleiterregionen 5, was zu einer Amorphisierung des Halbleitermaterials unter den Isolationskomponenten 3 und den modifizierten Halbleiterregionen 5 führt. Diese Implantation erfolgt vor einer Abscheidung der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2, um eine Schädigung der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2 zu verhindern. Während nachfolgender Prozessschritte, die notwendig sind, um die ganze integrierte Schaltung, d. h. das Hochfrequenz-Widerstandselement 1, zu erzeugen, wird diese Amorphisierung teilweise rekristallisiert. Aus diesem Grund erfolgt die Modifizierung modifizierter Halbleiterregionen 5 vorzugsweise nach der Abscheidung der widerstandsbehafteten Polysiliziumbahn 2. Am Ende der Chiperzeugung verbleibt in den modifizierten Halbleiterregionen 5 und dem zusätzlichen modifizierten Halbleiter 6 eine hohe Defektdichte. Diese Defekte fungieren als Rekombinationszentren für die Ladungsträger. Eine andere Art und Weise der Herstellung ist die Einbringung von polykristallinem Silizium in die modifizierten Schichten. Hier fungieren die Defekte in der polykristallinen Struktur direkt als Rekombinationszentren.
  • In 3 ist eine Draufsicht auf die obere Hauptoberflächenregion eines Ausführungsbeispiels des Hochfrequenz-Widerstandselements 1 gezeigt. Die obere Oberflächenregion trägt die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 und befindet sich gegenüber der - nicht gezeigten - unteren Oberflächenregion, die durch das Halbleitersubstrat 4 gebildet ist.
  • Die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 weist fünft Bahnelemente 7 auf, die gerade Formen aufweisen und an ihren Endregionen durch Metallverbinder 8 miteinander verbunden sind. Die Metallverbinder 8 befinden sich bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Metallstapel über den Bahnelementen 7 und sind mittels Durchkontaktierungen mit den Bahnelementen 7 verbunden. Die Bahnelemente 7 sind derart ausgelegt und angeordnet, dass die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn 2 eine mäandernde oder allgemein gefaltete Form aufweist.
  • Jedes Bahnelement 7 befindet sich über einer jeweiligen Isolationskomponente 3, die hier eine Flacher-Graben-Isolation ist. Die Isolationskomponenten 3 sind durch die modifizierten Halbleiterregionen 5 getrennt und sind seitlich von den modifizierten Halbleiterregionen 5 umgeben. Ferner umgibt die modifizierte Halbleiterregion 5 alle Isolationskomponenten 3 auch an den Außenkanten. Dadurch befindet sich jede Isolationskomponente 3 innerhalb eines durch die modifizierten Halbleiterregionen 5 gebildeten Rechtecks.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die modifizierte Halbleiterregion 5 oben in der 3 eine Länge von 13 µm auf, und die Bahnelemente 7 weisen eine Länge von 10 µm auf. Die Dicke eines Bahnelements 7 beträgt 0,2 µm. Der Abstand zwischen zwei modifizieren Halbleiterregionen 5 - in der Zeichnung über und unter einem Bahnelement 7 - beträgt 1,9 µm. Der Widerstandswert des Hochfrequenz-Widerstandselements 1 wird durch eine minimale Breite der Bahnelemente 7, eine minimale Dotierung und eine maximale Länge der Bahnelemente 7 begrenzt.
  • Die folgenden 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Möglichkeiten eines Verbindens der Bahnelemente 7, was zu unterschiedlichen Widerstandswerten des Hochfrequenz-Widerstandselements 1 führt. Bei beiden Ausführungsbeispielen ermöglicht ein Verbinderelement 9 unterschiedliche Verbindungen zwischen den Bahnelementen 7.
  • In 4 sind alle Bahnelemente 7 frei von einer Metallverbindung zwischen denselben. Die in 2 gezeigten Metallverbinder liegen nicht vor. An einem Ende ist jedes Bahnelement 7 - bei dem gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel, bei dem das Hochfrequenz-Widerstandselement 1 als Lastwiderstand verwendet wird - mit Masse verbunden, und das jeweils andere Ende mit dem Verbinderelement 9 verbunden, was es ermöglicht, eine ausgewählte Anzahl von Bahnelementen 7 zu verbinden, um den gewünschten Widerstandswert des Hochfrequenz-Widerstandselements zu erhalten. Bei einem anderen - nicht gezeigten - Ausführungsbeispiel ist ein Ende der Bahnelemente 7 mit dem Verbinderelement 9 verbunden, und das andere Ende der Bahnelemente 7 ist mit einer anderen Komponente oder einer Spannungsquelle usw. verbunden.
  • Die Bahnelemente 7 des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels sind parallel geschaltet, während ein Ende der Bahnelemente 7 mit Masse verbunden ist und die anderen Enden mit einem gemeinsamen Kontakt verbunden sind. Somit wird das Verbinderelement 9 hier durch eine feste Verbindung zwischen den Bahnelementen 7 gebildet. Allgemein weist das Parallelschalten der Bahnelemente 7 den Vorteil einer verteilten Anordnung auf, was eine Verteilung der Wärme ermöglicht.
  • Das laterale Umgebensein der Isolationskomponenten 3 - entlang des Teils der axialen Erstreckung der Isolationskomponenten 3, der bezüglich 1 erörtert wurde - von den modifizierten Halbleiterregionen 5 ist bei den in 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen vollständig. Bei einem in 6 gezeigten anderen Ausführungsbeispiel ist eine Isolationskomponente 3 seitlich nur teilweise von den modifizierten Halbleiterregionen 5 umgeben. Hier ist entlang einer Seite der Isolationskomponente 3 eine Halbleiterkomponente 15, d. h. eine Halbleiterregion ohne eine Modifikation, vorgesehen.
  • In 7 bis 9 sind Ergebnisse von Messungen gezeigt, die mit drei verschiedenen Hochfrequenzschaltern durchgeführt wurden:
    • • „Standardchip“ bezieht sich auf einen Hochfrequenzschalter mit einem Hochfrequenz-Widerstandselement ohne jegliche modifizierte Halbleiterregion oder jegliche zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht.
    • • „Implementierung 1“ bezieht sich auf einen Hochfrequenzschalter mit einem Hochfrequenz-Widerstandselement, das modifizierte Halbleiterregionen aufweist, die zumindest einen Teil der Isolationskomponenten dort seitlich umgeben, wo sich die modifizierten Halbleiterregionen direkt oben auf dem Halbleitersubstrat befinden (vgl. 1).
    • • „Implementierung 2“ bezieht sich auf einen Hochfrequenzschalter mit einem Hochfrequenz-Widerstandselement, das modifizierte Halbleiterregionen, die zumindest einen Teil der Isolationskomponenten dort seitlich umgeben, und eine zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht, die sich über dem Halbleitersubstrat befindet, aufweist (vgl. 2).
  • 7 und 8 zeigen Messungen der zweiten Harmonischen (H2) bei einem Ein-Zustand (7) und einem Aus-Zustand des Transistors des Hochfrequenzschalters (8). Messergebnisse der dritten Harmonischen (H3) bei einem Aus-Zustand des Transistors sind in 9 gezeigt. Der Ein- und der Aus-Zustand beziehen sich auf die Verwendung des Transistors als Schalter, der entweder geschlossen (Ein-Zustand) oder geöffnet (Aus-Zustand) ist. Es wurde die Leistung der zweiten Harmonischen (H2) oder der dritten Harmonischen (H3) in dBm (Dezibel-Milliwatt) in Abhängigkeit von der Eingangsleistung (Pin) in dBm gemessen.
  • Die drei Figuren demonstrieren den positiven Effekt der Implementierung 1 und 2 im Vergleich zu dem Standardchip. Man kann erkennen, dass die Implementierung 1 und 2 bezüglich der zweiten Harmonischen im Ein- und im Aus-Zustand besser sind als der Standardchip (7 und 8). Für die dritte Harmonische, die weniger wichtig ist als die zweite Harmonische, sind die Implementierung 1 und 2 für den Aus-Zustand mit dem Standardchip vergleichbar (9). Ferner ist ersichtlich (vor allem in 7), dass die Implementierung 2 mit der zusätzlichen modifizierten Halbleiterschicht die Harmonischen sogar noch stärker verringert. Somit ist das Verhalten des Hochfrequenzschalters bei der Implementierung 1 und 2, d. h. unter Hinzufügung einer Modifikation zu dem Halbleitermaterial um die Isolationskomponenten herum (Implantation 1, siehe 1) oder um die und unter den Isolationskomponenten (Implementierung 2, siehe 2) stärker linear.
  • Der Wortlaut der folgenden Aspekte basiert auf den ursprünglichen Patentansprüchen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt kann ein Hochfrequenz-Widerstandselement folgende Merkmale aufweisen: eine widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn, eine Isolationskomponente und ein Halbleitersubstrat, wobei sich die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn über der Isolationskomponente befindet, wobei die Isolationskomponente seitlich zumindest teilweise von einer modifizierten Halbleiterregion umgeben ist, wobei sich die modifizierte Halbleiterregion über dem Halbleitersubstrat befindet und wobei die modifizierte Halbleiterregion eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate aufweist als das Halbleitersubstrat.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion zumindest einen Teil einer axialen Erstreckung der Isolationskomponente seitlich umgeben.
  • Gemäß einem dritten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion ein aktives Silizium aufweisen, das eine Schadensimplantation aufweist.
  • Gemäß einem vierten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion eine Argon-Implantation aufweisen.
  • Gemäß einem fünften Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion eine Germanium-Implantation aufweisen.
  • Gemäß einem sechsten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion geschädigtes Silizium aufweisen.
  • Gemäß einem siebten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion Polysilizium aufweisen.
  • Gemäß einem achten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die modifizierte Halbleiterregion gestrecktes Siliziumnitrid aufweisen.
  • Gemäß einem neunten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die Isolationskomponente eine Flacher-Graben-Isolation aufweisen.
  • Gemäß einem zehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner eine zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht aufweisen, wobei sich die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht zwischen der Isolationskomponente und dem Halbleitersubstrat befinden kann und wobei die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate aufweisen kann als das Halbleitersubstrat.
  • Gemäß einem elften Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner eine zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht aufweisen, wobei sich die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht zwischen den modifizierten Halbleiterregionen und dem Halbleitersubstrat befinden kann und wobei die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate aufweisen kann als das Halbleitersubstrat.
  • Gemäß einem zwölften Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn eine mäandernde Form oder eine gefaltete Form aufweisen.
  • Gemäß einem dreizehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn eine Mehrzahl von Bahnelementen aufweisen, bei dem sich jedes der Mehrzahl von Bahnelementen über einer jeweiligen Isolationskomponente befindet und bei dem jede Isolationskomponente zumindest teilweise von einer modifizierten Halbleiterregion seitlich umgeben ist.
  • Gemäß einem vierzehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den dreizehnten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement jedes der Mehrzahl von Bahnelementen eine gerade Form aufweisen.
  • Gemäß einem fünfzehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den dreizehnten Aspekt können bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die Mehrzahl von Bahnelementen durch Metallverbinder miteinander verbunden sein.
  • Gemäß einem sechzehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den dreizehnten Aspekt kann das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner ein Verbinderelement aufweisen, und das Verbinderelement kann dazu konfiguriert sein, die Mehrzahl von Bahnelementen in Reihe zu schalten.
  • Gemäß einem siebzehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den dreizehnten Aspekt kann das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner ein Verbinderelement aufweisen, und das Verbinderelement kann dazu konfiguriert sein, die Mehrzahl von Bahnelementen parallel zu schalten.
  • Gemäß einem achtzehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement das Halbleitersubstrat Silizium aufweisen.
  • Gemäß einem neunzehnten Aspekt unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt kann bei dem Hochfrequenz-Widerstandselement die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn mit einem Transistor eines Hochfrequenzschalters verbunden sein.

Claims (20)

  1. Ein Hochfrequenz-Widerstandselement (1), das eine widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2), eine Isolationskomponente (3) und ein Halbleitersubstrat (4) aufweist, wobei sich die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2) über der Isolationskomponente (3) befindet, wobei die Isolationskomponente (3) seitlich von einer modifizierten Halbleiterregion (5) umgeben ist, wobei sich die modifizierte Halbleiterregion (5) über dem Halbleitersubstrat (4) befindet und wobei die modifizierte Halbleiterregion (5) ein geschädigtes Halbleitermaterial mit einer höheren Ladungsträger-Rekombinationsrate als das Halbleitersubstrat (4) aufweist.
  2. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß Anspruch 1, bei dem die modifizierte Halbleiterregion zumindest einen Teil einer axialen Erstreckung der Isolationskomponente seitlich umgibt.
  3. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die modifizierte Halbleiterregion (5) ein aktives Silizium aufweist, das eine Schadensimplantation aufweist.
  4. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die modifizierte Halbleiterregion (5) eine Argon-Implantation aufweist.
  5. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die modifizierte Halbleiterregion (5) eine Germanium-Implantation aufweist.
  6. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die modifizierte Halbleiterregion (5) ein amorphes Halbleitermaterial aufweist.
  7. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die modifizierte Halbleiterregion (5) Polysilizium aufweist.
  8. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, bei dem die modifizierte Halbleiterregion (5) gestrecktes Siliziumnitrid aufweist.
  9. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Isolationskomponente (3) eine Flacher-Graben-Isolation aufweist.
  10. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner eine zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht aufweist, wobei sich die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht zwischen der Isolationskomponente (3) und dem Halbleitersubstrat (4) befindet und wobei die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate als das Halbleitersubstrat (4) aufweist.
  11. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Hochfrequenz-Widerstandselement ferner eine zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht aufweist, wobei sich die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht zwischen den modifizierten Halbleiterregionen (5) und dem Halbleitersubstrat (4) befindet und wobei die zusätzliche modifizierte Halbleiterschicht eine höhere Ladungsträger-Rekombinationsrate als das Halbleitersubstrat (4) aufweist.
  12. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2) eine mäandernde Form oder eine gefaltete Form aufweist.
  13. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2) eine Mehrzahl von Bahnelementen aufweist, bei dem sich jedes der Mehrzahl von Bahnelementen über einer jeweiligen Isolationskomponente (3) befindet und bei dem jede Isolationskomponente (3) zumindest teilweise von einer modifizierten Halbleiterregion (5) seitlich umgeben ist.
  14. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß Anspruch 13, bei dem jedes der Mehrzahl von Bahnelementen eine gerade Form aufweist.
  15. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß Anspruch 13 oder 14, bei dem die Mehrzahl von Bahnelementen durch Metallverbinder (9) miteinander verbunden sind.
  16. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner ein Verbinderelement (9) aufweist und wobei das Verbinderelement (9) dazu konfiguriert ist, die Mehrzahl von Bahnelementen in Reihe zu schalten.
  17. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Hochfrequenz-Widerstandselement ferner ein Verbinderelement (9) aufweist und wobei das Verbinderelement (9) dazu konfiguriert ist, die Mehrzahl von Bahnelementen parallel zu schalten.
  18. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem das Halbleitersubstrat (4) Silizium aufweist.
  19. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2) mit einem Transistor eines Hochfrequenzschalters verbunden ist.
  20. Das Hochfrequenz-Widerstandselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die widerstandsbehaftete Polysiliziumbahn (2) in einer Draufsicht eine Mehrzahl von einzelnen parallelen Bahnelementen (7) aufweist, wobei jedes der Mehrzahl von parallelen Bahnelementen (7) über einer jeweiligen Isolationskomponente (3) angeordnet ist, und wobei jede Isolationskomponente vollständig seitlich von der modifizierten Halbleiterregion (5) umgeben ist.
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