專利名稱：高頻開(kāi)關(guān)晶體管和高頻電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電子設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及高頻MOS晶體管的部分技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高頻開(kāi)關(guān)具有傳送或阻塞高頻信號(hào)的任務(wù)。在傳送的情況下，相同的特征是歐姆電阻，其盡可能的小，且在阻塞的情況下，通過(guò)恒定電容，其盡可能的小。它們可以通過(guò)不同類型的開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)。在硅技術(shù)中，一般用雙極或MOS晶體管(MOS＝金屬氧化物半導(dǎo)體)來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān)。然而，在截止態(tài)，它們分別需要基或襯底電壓，與被阻塞的高頻幅度一樣高。由此，限制了可獲得的偏壓的可開(kāi)關(guān)功率。這意味著在硅MOS晶體管的情況下，當(dāng)被開(kāi)關(guān)的高頻信號(hào)限制到低幅度的這些高頻信號(hào)時(shí)，可以容易地實(shí)現(xiàn)傳送和阻塞情況。于是對(duì)于n溝道MOS晶體管通過(guò)施加正的柵源電壓獲得了傳送情況，其中同樣的具有小電阻。利用適當(dāng)?shù)木w管尺寸，該控制電壓可以保持在3伏以下，且由此位于移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)中所用的工作電壓內(nèi)。可以經(jīng)由該溝道的寬度/長(zhǎng)度比設(shè)置容許的電流幅度。通過(guò)改變?cè)摌O性出現(xiàn)了阻塞狀態(tài)，即，正源柵電壓斷開(kāi)了電流，且漏柵電容保持為負(fù)載阻抗。開(kāi)始電壓應(yīng)當(dāng)在0伏左右。經(jīng)由漏體二極管不必在正向上被極化的二次條件出現(xiàn)了最大電壓幅度，最大值3.5伏，當(dāng)最大偏壓等于3伏的電源電壓時(shí)，二極管還可以在正向上以0.5伏工作。
為了通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)能夠開(kāi)關(guān)較高的功率，常規(guī)地，可以在以接腳二極管或GaAs晶體管開(kāi)關(guān)形式的RF-Ic(RF-Ic＝射頻集成電路)的外部實(shí)現(xiàn)這些高頻開(kāi)關(guān)。同樣可以分別在低的或沒(méi)有偏壓的條件下工作。然而，高成本是不利的，其是由另外的部分引起的，且其使得與單一的半導(dǎo)體技術(shù)如純硅技術(shù)集成更難。
高頻開(kāi)關(guān)晶體管的最大控制，如常規(guī)的MOS晶體管一般由其寄生的橫向雙極晶體管確定，當(dāng)同樣由連續(xù)的硅襯底實(shí)現(xiàn)時(shí)，其不應(yīng)當(dāng)接觸傳送區(qū)。已在EP 03028319.6中描述了用于對(duì)大信號(hào)制作寄生雙極晶體管電阻的基本措施，其中該專利申請(qǐng)涉及寄生雙極晶體管的優(yōu)化，其中，然而，當(dāng)開(kāi)關(guān)高功率時(shí)這些晶體管被顯著地?fù)p耗了。
WO 03/032431 A3示出了一種電路和用于開(kāi)關(guān)高頻信號(hào)的方法，其中以絕緣體上硅技術(shù)制造高頻電路。高頻電路包括多對(duì)開(kāi)關(guān)和分路晶體管組，其用于將高頻輸入信號(hào)可選地耦合至共同的高頻節(jié)點(diǎn)。該開(kāi)關(guān)和分路晶體管組包括一個(gè)或若干個(gè)MOSFET晶體管，它們以“疊置”或串聯(lián)的結(jié)構(gòu)連接。通過(guò)疊置晶體管組，增加了穿過(guò)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)晶體管的擊穿電壓。描述了全部集成的高頻開(kāi)關(guān)，其在負(fù)電壓發(fā)生器中包括數(shù)字控制邏輯，集成有高頻的開(kāi)關(guān)元件。在WO 03/032431A3的一個(gè)實(shí)施例中，該全部集成的高頻開(kāi)關(guān)包括集成的振蕩器、電荷泵電路、電平移位器、電壓除法器開(kāi)關(guān)電路和高頻緩沖電路。
US 5,777,530包括電路衰減器，其包括連接到天線的第一端子、連接到發(fā)射機(jī)的第二端子和連接到接收機(jī)的第三端子，由此能夠進(jìn)行第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。在第一狀態(tài)下，第一端子連接到第二端子，第一端子與第三端子電隔離，第三端子接地，以及可電控制電路衰減器以改變第一端子和第二端子之間的衰減量，和同時(shí)保持從第一端子得到的阻抗Z1基本上等于從第二端子得到的第二阻抗Z2的關(guān)系。在第二狀態(tài)下，第一端子連接到第三端子，第一端子與第二端子電隔離且第二端子接地，以及可電控制電路衰減器以改變第一和第三端子之間的衰減量，和同時(shí)保持從第一端子得到的阻抗Z1基本等于從第三端子得到的阻抗Z3的關(guān)系。
WO 9946859公開(kāi)了一種具有一個(gè)或若干個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的微波電路，其特征在于，分別通過(guò)改變漏電位和源電位，控制或開(kāi)關(guān)至少一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。可以在移動(dòng)電話或移動(dòng)收發(fā)器中使用這些電路。
US-2003/0090313 A1示出了一種高頻電路和用于開(kāi)關(guān)高頻信號(hào)的方法。以絕緣體上硅技術(shù)(SOI)制造高頻電路。該高頻電路包括多對(duì)開(kāi)關(guān)和分路晶體管組，它們用于將高頻信號(hào)可選地耦合到共同的高頻節(jié)點(diǎn)。通過(guò)電路控制電壓和它的反相來(lái)控制該開(kāi)關(guān)和分路晶體管組對(duì)。該電路和分路晶體管組包括一個(gè)或若干個(gè)MOSFET晶體管，它們以“疊置”或串聯(lián)的電路連接。
US 5,812,939包括一種電路-半導(dǎo)體集成電路，其中用于高頻信號(hào)的開(kāi)關(guān)由串聯(lián)地連接到第一至第四信號(hào)路徑的設(shè)置成環(huán)形的四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管級(jí)和關(guān)于該信號(hào)路徑處于分路位置的兩個(gè)連接的場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成，使得兩個(gè)信號(hào)路徑設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)的場(chǎng)效應(yīng)級(jí)之間。
為了除去寄生的橫向雙極晶體管出現(xiàn)在連續(xù)的硅襯底上的問(wèn)題，還可以以砷化鎵技術(shù)或在由厚的藍(lán)寶石襯底的薄硅層組成的襯底即所謂的藍(lán)寶石上的硅(SOS)上生成高頻功率開(kāi)關(guān)。兩種技術(shù)都比Si技術(shù)貴得多。
另外，當(dāng)使用砷化鎵技術(shù)或SOS技術(shù)時(shí)，高頻功率開(kāi)關(guān)可以僅僅是在集成電路中以限制的方式足夠致密地集成。

發(fā)明內(nèi)容
由該現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)始，本發(fā)明的目的在于提供一種高頻開(kāi)關(guān)，其具有相比常規(guī)的高頻開(kāi)關(guān)更好的集成特性，且可以以更節(jié)省成本的方式制造。
該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管以及根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路而實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供了一種高頻開(kāi)關(guān)晶體管，包括具有襯底摻雜劑濃度的襯底；與該襯底相鄰的阻擋區(qū)，具有第一導(dǎo)電類型和比襯底摻雜劑濃度高的阻擋區(qū)摻雜劑濃度；嵌入在阻擋區(qū)中的源區(qū)，具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型，且具有比阻擋區(qū)摻雜劑濃度更高的源區(qū)摻雜劑濃度；嵌入在阻擋區(qū)中的漏區(qū)，且設(shè)置得偏移源區(qū)，具有第二導(dǎo)電類型和比阻擋區(qū)摻雜劑濃度更高的摻雜劑濃度；在源區(qū)和漏區(qū)之間延伸的溝道區(qū)，其中該溝道區(qū)包括該阻擋區(qū)的子區(qū)域；以及覆蓋該溝道區(qū)的絕緣區(qū)，其設(shè)置在該溝道區(qū)和柵電極之間。
而且，本發(fā)明提供了一種高頻電路，包括具有高頻開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)關(guān)；和形成為依據(jù)控制信號(hào)打開(kāi)和關(guān)閉該開(kāi)關(guān)的控制電路，其中該控制電路進(jìn)一步形成以便為柵電極提供用于打開(kāi)該開(kāi)關(guān)的電位，以能夠?qū)崿F(xiàn)在該源區(qū)和該漏區(qū)之間的電流流動(dòng)。
本發(fā)明以利用與源區(qū)和漏區(qū)嵌入在其中的該襯底相鄰的阻擋區(qū)的知識(shí)為基礎(chǔ)，可以避免電荷載流子在傳送狀態(tài)下離開(kāi)在高頻振蕩的兩個(gè)半波中之一內(nèi)的溝道。如果，例如，n摻雜的半導(dǎo)體材料用于源區(qū)和漏區(qū)，以及p摻雜的半導(dǎo)體材料用于阻擋區(qū)，則通過(guò)阻擋區(qū)和嵌入的漏和源區(qū)的這種結(jié)構(gòu)可以避免電子在高頻振蕩的負(fù)半波中離開(kāi)溝道和從襯底泄露掉。由此，阻擋區(qū)用作電子從溝道區(qū)進(jìn)入襯底的注入阻擋。如果，可選地，p摻雜的半導(dǎo)體材料用于源區(qū)和漏區(qū)，以及n摻雜的半導(dǎo)體材料用于阻擋區(qū)，則在高頻振動(dòng)的正半波中該阻擋區(qū)用作來(lái)自p溝道的空穴的注入阻擋。
由此，通過(guò)設(shè)置這種注入阻擋，可以有利地確保，即使在源區(qū)和漏區(qū)之間施加了高幅度的高頻信號(hào)，高頻開(kāi)關(guān)晶體管也不會(huì)到達(dá)傳送區(qū)。阻擋區(qū)相比源區(qū)和漏區(qū)以及該襯底的不同摻雜劑濃度提供了另外的優(yōu)點(diǎn)，即形成了寬的空間電荷區(qū)，其于是具有只形成了低寄生電容的效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的具體實(shí)施例，同樣進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型的另外的阻擋區(qū)，其中進(jìn)一步地該另外的阻擋區(qū)具有比該襯低摻雜劑濃度更高的摻雜劑濃度；和嵌入在該另外的阻擋區(qū)中的襯底端子區(qū)，具有第一導(dǎo)電類型和比該另外的阻擋區(qū)的摻雜劑濃度更高的襯底端子區(qū)摻雜劑濃度。
這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)嵌入在該另外的阻擋區(qū)中的襯底端子區(qū)和嵌入在該阻擋區(qū)中的漏區(qū)可以避免，在截止態(tài)分別形成在漏區(qū)和襯底端子區(qū)之間的np或pn二極管在高頻電壓的正向極化期間變得導(dǎo)電。
當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型包括p摻雜的半導(dǎo)體材料和第二導(dǎo)電類型是n摻雜的半導(dǎo)體材料時(shí)是有利的。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即分別通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)摻雜區(qū)的低電阻和由此最高頻率的高度上低插入衰減變得成為可能。
可選地，第一導(dǎo)電類型可以包括n摻雜的半導(dǎo)體材料，第二導(dǎo)電類型包括p摻雜的半導(dǎo)體材料。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即使當(dāng)使用某些襯底材料和在相應(yīng)區(qū)域中的相應(yīng)多數(shù)電荷載流子時(shí)，也可以研究特定的開(kāi)關(guān)性能(例如，當(dāng)使用空穴作為多數(shù)電荷載流子相比電子作為多數(shù)電荷載流子時(shí)短的延遲)。由此，第一和第二導(dǎo)電類型的摻雜類型的選擇在設(shè)計(jì)相應(yīng)的高頻開(kāi)關(guān)時(shí)提供了額外的自由度。
而且，在有利的實(shí)施例中，襯底摻雜劑濃度可以小于1014摻雜劑原子/立方厘米。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即常規(guī)的和容易獲得的襯底材料可以用于制造這種高頻的開(kāi)關(guān)。
而且，該漏區(qū)摻雜劑濃度、該源區(qū)摻雜劑濃度或該襯底端子區(qū)摻雜劑濃度可以高于1018摻雜劑原子/立方厘米。這提供了如下好的優(yōu)點(diǎn)，即高導(dǎo)電性的相應(yīng)區(qū)，其具有在傳送狀態(tài)下低電阻的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的效應(yīng)。
在本發(fā)明的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的另外的實(shí)施例中，該阻擋區(qū)摻雜劑濃度或該另外的阻擋區(qū)的摻雜劑濃度可以位于1014和1018摻雜劑原子/立方厘米。這在阻擋區(qū)或該另外的阻擋區(qū)的摻雜劑濃度的選擇以獲得所希望功能的注入阻擋效應(yīng)上提供了高的靈活性。
而且，在漏區(qū)和襯底之間的阻擋區(qū)的厚度或源區(qū)和襯底之間的阻擋區(qū)的濃度可以位于0.05μm和1μm之間的值的范圍內(nèi)。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即根據(jù)所希望的應(yīng)用領(lǐng)域，會(huì)影響漏區(qū)或源區(qū)和襯底之間的空間電荷區(qū)的厚度，其中會(huì)影響寄生電容。
該襯底和該襯底端子區(qū)之間的該另外的阻擋區(qū)的厚度還可以位于0.05μm和1μm之間的值的范圍內(nèi)。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即會(huì)影響該襯底端子區(qū)和該襯底之間的空間電荷區(qū)的厚度，與阻擋區(qū)的厚度無(wú)關(guān)。
在另外的實(shí)施例中，該溝道區(qū)可以包括串聯(lián)地設(shè)置在源區(qū)和漏區(qū)之間的多個(gè)子溝道區(qū)，其中該絕緣區(qū)進(jìn)一步包括多個(gè)子區(qū)域，且柵電極包括多個(gè)子?xùn)烹姌O，其中每個(gè)子絕緣區(qū)覆蓋一個(gè)子溝道區(qū)，且每個(gè)子絕緣區(qū)設(shè)置在相應(yīng)的子溝道區(qū)和子?xùn)烹姌O之間。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即對(duì)于開(kāi)關(guān)具有高幅度的高頻信號(hào)，能夠減小源區(qū)和漏區(qū)之間的距離。沒(méi)有具有子溝道區(qū)和相應(yīng)的子絕緣區(qū)和子?xùn)烹姌O的這種結(jié)構(gòu)，就不能夠開(kāi)關(guān)這種高頻信號(hào)幅度或者只具有對(duì)半導(dǎo)體芯片上的高空間需求。
在另外的實(shí)施例中，該漏區(qū)和該襯底端子區(qū)之間的距離至少是1μm。這有利地確保了高頻開(kāi)關(guān)尤其是在漏區(qū)和襯底端子區(qū)之間形成的二極管足夠的擊穿強(qiáng)度。
而且，該子溝道區(qū)可以具有0.1μm的最小長(zhǎng)度。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即這種高頻開(kāi)關(guān)相比常規(guī)的高頻開(kāi)關(guān)具有快的穿通或開(kāi)關(guān)接通的性能。
而且，該溝道區(qū)還可以具有位于100μm至5000μm的值范圍內(nèi)的寬度，其具有在傳送情況下減小這種高頻開(kāi)關(guān)的(內(nèi))電阻的效應(yīng)。
而且，可以形成該控制電路，以將偏移電壓施加在與襯底相對(duì)的源區(qū)和漏區(qū)之間。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即甚至在傳送狀態(tài)下也可確保電荷載流子的阻擋區(qū)的耗盡。由此，可以避免反電流，其具有由寄生效應(yīng)導(dǎo)致的非線性平行的導(dǎo)電減小和插入衰減提高的效應(yīng)，其于是具有在傳送情況下產(chǎn)生的諧波分別減小或衰減的效應(yīng)。
根據(jù)另外的實(shí)施例，進(jìn)一步形成該控制電路，以通過(guò)利用串聯(lián)地連接襯底端子區(qū)的電阻器提供具有電位的襯底端子區(qū)。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)優(yōu)選高歐姆電阻襯底的這種連接，可以避免產(chǎn)生高頻襯底電流和由此的諧波。于是，不需要與襯底相對(duì)的源區(qū)和漏區(qū)之間的偏移電壓，由此全部的電源電壓可以用于操作柵電極。
而且，為了實(shí)現(xiàn)高頻的功率開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)一般500-1000歐姆/厘米的高電阻硅襯底的高頻電路。這里，以上描述的MOS晶體管用于這種電路。對(duì)于該電路的每個(gè)HF端口，優(yōu)選地，除了目前的開(kāi)關(guān)晶體管還可使用所謂的分路晶體管。由此，相對(duì)于這種高頻電路的其它高頻端口提高了該高頻端口的高頻隔離，即，具有分路晶體管的高頻端口。而且，可以使用例如在該襯底上由襯底電壓發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)襯底偏壓。由此，相比能夠基于砷化鎵技術(shù)或SOS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低制造成本和以這種方式設(shè)計(jì)的高頻功率開(kāi)關(guān)的集成能力提高的優(yōu)點(diǎn)。


下面將參考附圖論述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。其中示出了圖1a和1b是具有源區(qū)和漏區(qū)之間對(duì)襯底的注入阻擋的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的實(shí)施例；圖2是具有若干個(gè)柵電極的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的另外的實(shí)施例；圖3a至3c是在阻塞的情況下在源區(qū)和漏區(qū)之間的襯底區(qū)中電位曲線的示范性表示和示范性摻雜分布；圖4a至4c是在阻塞的情況下在漏區(qū)和襯底端子區(qū)之間的示范性摻雜劑分布表示和電位表示；
圖5a至5c是在傳送的情況下在漏區(qū)和襯底端子區(qū)之間的電位曲線的示范性表示；圖6是高頻電路的電路圖，其可以用作高頻功率開(kāi)關(guān)；圖7是高頻開(kāi)關(guān)的另外的電路圖，其可以用作高頻功率開(kāi)關(guān)；和圖8是高頻電路的另外的電路圖，其可以用作高頻功率開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式
在各圖中，相同或相似的附圖標(biāo)記用于相同或相似的元件，其中省略了這些附圖標(biāo)記的重復(fù)描述。
圖1a示出了高頻開(kāi)關(guān)晶體管100，具有襯底102以及嵌入在襯底102中的阻擋區(qū)104和嵌入在襯底102中的另外的阻擋區(qū)106。襯底102可以是半絕緣的半導(dǎo)體材料，其中具有p摻雜和襯底摻雜劑濃度例如小于1014摻雜劑原子/立方厘米的常規(guī)半導(dǎo)體襯底可以用于這種襯底102。對(duì)于阻擋區(qū)104，例如，可以將p摻雜的摻雜劑原子引入襯底102中，使得阻擋區(qū)的摻雜劑濃度(即，阻擋區(qū)摻雜劑濃度)比襯底摻雜劑濃度高。由此，阻擋區(qū)摻雜劑濃度優(yōu)選可以在1014和1018摻雜劑原子/立方厘米的值的范圍內(nèi)。
而且，另外的阻擋區(qū)106可以嵌入在襯底102中，對(duì)于阻擋區(qū)104偏心。由此通過(guò)用n摻雜的摻雜劑來(lái)?yè)诫s可以實(shí)現(xiàn)另外的阻擋區(qū)106，使得另外的阻擋區(qū)106由n摻雜的半導(dǎo)體材料組成。
源區(qū)108和漏區(qū)110嵌入在阻擋區(qū)104中，其中源區(qū)108設(shè)置得與漏區(qū)110偏心。源區(qū)108和漏區(qū)110具有用例如大于1019摻雜劑原子/立方厘米的摻雜劑濃度的n摻雜。通過(guò)相對(duì)于漏區(qū)110偏移源區(qū)108，形成了溝道區(qū)112，其包括至少部分的阻擋區(qū)104，其中通過(guò)阻擋區(qū)104的子區(qū)域，相對(duì)于襯底102限制了溝道區(qū)112。這意味著溝道區(qū)或者只包括阻擋區(qū)104的子區(qū)域(且同樣與襯底相鄰)，或包括另外的區(qū)域，其設(shè)置在與襯底相反的阻擋區(qū)104的子區(qū)域的一側(cè)上。該另外的區(qū)域例如相比阻擋區(qū)可以具有相反的導(dǎo)電類型，使得np或pn結(jié)分別由該另外的區(qū)域和阻擋區(qū)104的子區(qū)域形成，其使得從溝道區(qū)112的電荷載流子泄漏更加困難。
而且，溝道區(qū)112由絕緣區(qū)114覆蓋，在其上設(shè)置了柵電極116。由此，MOS晶體管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)果是，與常規(guī)的MOS晶體管相比，通過(guò)阻擋區(qū)104與襯底102“遮蔽”。
而且，襯底端子區(qū)118嵌入在該另外的阻擋區(qū)106中，其例如具有p摻雜，該p摻雜的摻雜劑濃度比該另外的阻擋區(qū)106的摻雜劑濃度高(例如大于1019摻雜劑原子/立方厘米)。
為了確保保護(hù)這種高頻開(kāi)關(guān)不受機(jī)械和化學(xué)環(huán)境的影響，覆蓋層120可以沉積在襯底102的表面122上、該另外的阻擋區(qū)106的表面124、襯底端子區(qū)118的表面126、阻擋區(qū)104的表面128、漏區(qū)110的表面130、絕緣層114和柵電極116的側(cè)面132、柵電極116的表面134以及源區(qū)108的表面136。為了電接觸源區(qū)108、柵電極116、漏區(qū)110和襯底端子區(qū)118，相應(yīng)的接觸端子138經(jīng)由覆蓋層120中的相應(yīng)開(kāi)口連接到將要被分別接觸的結(jié)構(gòu)上。
因而，由以上的描述得到的高頻開(kāi)關(guān)100包括阻擋區(qū)104，其相對(duì)于襯底102限制了由源區(qū)108、溝道區(qū)112和漏區(qū)110形成的MOS晶體管。而且，相對(duì)于襯底102，還通過(guò)另外的阻擋區(qū)106限制了襯底端子區(qū)118。
通過(guò)在源(區(qū))、漏(區(qū))和體(襯底端子區(qū))的擴(kuò)散區(qū)互補(bǔ)式的注入阻擋，避免了注入少數(shù)載流子。特別地，在MOS晶體管形式的本申請(qǐng)公開(kāi)的高頻開(kāi)關(guān)中，公開(kāi)了在溝道下面的注入阻擋，其可以確保在傳送狀態(tài)下電子不會(huì)在負(fù)半波中離開(kāi)溝道(且可以例如泄露到襯底接觸)。
通過(guò)在n溝道MOS晶體管的襯底端子區(qū)118周圍集成具有n摻雜的空穴注入阻擋(另外的阻擋區(qū)106)，如將它們示于圖1a中，以及通過(guò)在漏區(qū)110周圍集成電子注入阻擋(具有p摻雜的阻擋區(qū)104)，可以避免漏區(qū)110和襯底端子區(qū)118之間的np二極管在截止態(tài)的高頻電壓的正向極化期間導(dǎo)通。特別地，在導(dǎo)通態(tài)下，采用高幅度，源區(qū)118以及溝道區(qū)112被正向極化，使得這里還存在電子發(fā)射阻擋(以阻擋區(qū)104的形式)，以確保在集成電路中對(duì)相鄰晶體管的充分絕緣。
由此，在n摻雜的接觸區(qū)之后的弱p摻雜層生成了電子發(fā)射阻擋，且在p摻雜的接觸區(qū)之后的弱n摻雜層生成了空穴發(fā)射阻擋。于是由n+pIpn+摻雜分布代替了圖1a所示的晶體管的n+pn+摻雜分布，在中心分別具有很弱的或幾乎未摻雜的I帶；由Inp+摻雜分布代替了pp+襯底端子區(qū)(體接觸)。在溝道區(qū)中引入了p帶。
原則上，p溝道MOS晶體管還可以用作這種高頻開(kāi)關(guān)100，如圖1b所示。這里，空穴發(fā)射阻擋與電子發(fā)射阻擋交換，反之亦然。這意味著圖1a和1b中所示的高頻開(kāi)關(guān)100之間的結(jié)構(gòu)布置是相同的，除了阻擋區(qū)104、源區(qū)108、漏區(qū)110、另外的阻擋區(qū)106以及襯底端子區(qū)118的導(dǎo)電類型之外。換句話說(shuō)，這意味著阻擋區(qū)104以及襯底端子區(qū)118是n摻雜的，而源區(qū)108、漏區(qū)110以及另外的阻擋區(qū)106是p摻雜的。在這種情況下，溝道區(qū)112中的空穴將不再在正半波中離開(kāi)溝道，并且可以例如泄露離開(kāi)襯底端子區(qū)。
特別是在阻塞情況下當(dāng)?shù)妥璧厥┘悠珘簳r(shí)，如圖1a和1b所示的MOS晶體管形式的高頻開(kāi)關(guān)晶體管可以制作得通過(guò)這種發(fā)射阻擋而抵抗大信號(hào)。采用高抵抗性的偏壓饋送，其可以更容易實(shí)現(xiàn)，有時(shí)會(huì)隨著高頻幅度的高度出現(xiàn)問(wèn)題，在阻塞狀態(tài)下這種高頻開(kāi)關(guān)晶體管可以處理這種問(wèn)題。由于柵電壓與漏和源電壓的對(duì)稱容性耦合，已經(jīng)在幅度期間打開(kāi)了它的溝道(具有0V的啟始電壓)，其是柵源偏壓的兩倍高。
對(duì)于如高頻開(kāi)關(guān)晶體管的應(yīng)用，這經(jīng)常是非常不夠的，以致代替地使用了如圖2所示的多柵極結(jié)構(gòu)。這種多柵極結(jié)構(gòu)200具有與圖1a中示出的高頻晶體管100類似的結(jié)構(gòu)，然而其中不同之處在于，多柵極結(jié)構(gòu)200具有若干個(gè)子溝道區(qū)202，其通過(guò)中間的輔助區(qū)204串聯(lián)地連接。因而，將圖1a和1b中示出的溝道區(qū)112分成了多個(gè)子溝道區(qū)202，其中通過(guò)將單個(gè)的子溝道區(qū)202串聯(lián)地連接到源區(qū)108和漏區(qū)110之間的輔助區(qū)204而產(chǎn)生了若干個(gè)子晶體管，且其中將每個(gè)子晶體管中有效的高頻幅度與其柵極的數(shù)量成比例地再細(xì)分，使得相應(yīng)地增加了最大可能的高頻幅度。
可以如下更詳細(xì)地描述以上描述的高頻晶體管的工作模式如果將足夠高的正電壓施加到具有相對(duì)于襯底接觸端子區(qū)118的漏源電壓0V的子晶體管206的n源極接觸138上(其對(duì)應(yīng)于負(fù)襯底偏壓)，襯底端子區(qū)118的接觸138、用作漏區(qū)和源區(qū)108的子晶體管206的輔助區(qū)204之間的襯底(區(qū))102將被耗盡。尺寸應(yīng)當(dāng)是這樣的，使得在比電源電壓小的低偏壓期間，該區(qū)域已經(jīng)完全沒(méi)有電荷載流子。襯底只是很弱的p摻雜(以便，例如具體的電阻ρ＞500歐姆/厘米或摻雜劑濃度＜1013摻雜劑原子/立方厘米)，使得電位分布只由p和n阻擋區(qū)中的空間電荷確定。
圖3示出了在子圖3a中的具體漏源摻雜分布，例如，如在圖1a、1b中所示的晶體管中可以出現(xiàn)的，或如還可以出現(xiàn)在圖2中示出的子晶體管206中。這里，線302表示在漏區(qū)方向上的源區(qū)的摻雜分布，線304表示在漏區(qū)方向上的阻擋區(qū)104的摻雜分布，線306表示在漏區(qū)方向上的溝道區(qū)下面的摻雜分布，線308表示在與漏區(qū)相鄰的阻擋區(qū)的摻雜劑分布，且線310表示漏區(qū)中的摻雜劑分布。而且，子圖3b示出了在阻塞狀態(tài)下源區(qū)和漏區(qū)之間沒(méi)有電壓的電位曲線(線312)，且子圖3c示出了當(dāng)-3伏的電壓施加到源區(qū)和襯底端子區(qū)之間時(shí)，具有漏區(qū)的電壓在源區(qū)和漏區(qū)之間的電位曲線(線314)。在電位曲線中，兩個(gè)p摻雜的摻雜分布(阻擋區(qū))每個(gè)都在襯底區(qū)中生成了對(duì)電極發(fā)射的阻擋，其約為具有0伏漏極電壓的1.0伏(參見(jiàn)由線312表示的圖3b中的電位曲線)。利用高的正漏源電壓，其在左側(cè)減小并且通過(guò)場(chǎng)穿通在右側(cè)具有負(fù)的漏源電壓。在圖3c中示出的具有5伏漏源電壓的電位曲線(線314)中，該電壓通常減小到0.5伏(參見(jiàn)圖3c中的位置316)，但還是十分有效的使得沒(méi)有明顯的電流流動(dòng)。
如果圖3a中示出的摻雜分布用作圖2中示出的子晶體管206的摻雜分布，則具有三個(gè)柵極的圖2中示出的多柵極結(jié)構(gòu)可以切換約15伏的總幅度，其對(duì)應(yīng)于在50歐姆系統(tǒng)中大于兩瓦的功率。
圖4示出了具有正的源體電壓的襯底端子區(qū)118正面中的n摻雜擴(kuò)散分布的效果。這里，線402表示襯底端子區(qū)的摻雜劑濃度，線404表示與襯底端子區(qū)相鄰的另外的阻擋區(qū)的摻雜劑濃度，線406表示襯底的摻雜劑濃度，線408表示阻擋區(qū)的摻雜劑濃度，以及線410表示漏區(qū)的摻雜劑濃度。利用0伏的漏源電壓(如由線412的子圖4b所示)，電子會(huì)朝著右側(cè)離開(kāi)襯底區(qū)102，而空穴朝著左側(cè)。這施加了所有的正漏源電壓。當(dāng)負(fù)電壓施加到漏區(qū)110上時(shí)(如由圖4c中的線414所示)，在襯底端子區(qū)118之前保持了電位阻擋(參見(jiàn)圖4c中的位置416)，其防止空穴泄露回襯底102中。此外，只要該阻擋沒(méi)有顯著小于0.5伏，這就會(huì)起作用。為了確保這些，應(yīng)當(dāng)保持漏區(qū)110和襯底端子區(qū)118之間的最小距離，其約為具有15伏幅度的高頻信號(hào)的2μm。
如果通過(guò)將3伏的正偏壓施加到柵極、且源區(qū)和漏區(qū)之間0伏的偏壓從而建立了傳送情況，則會(huì)產(chǎn)生不再確保阻擋區(qū)沒(méi)有電荷載流子的問(wèn)題。通過(guò)反電流它們將以其多數(shù)載流子填滿，盡管很慢。得到的非線性平行的電導(dǎo)降低了傳送操作的插入衰減并且生成了諧波。即使當(dāng)在傳送情況下源區(qū)和漏區(qū)之間不再出現(xiàn)任何電壓，也保持了源區(qū)和漏區(qū)相對(duì)于襯底的共同電壓幅度，其通過(guò)與流動(dòng)電流成比例的線阻抗產(chǎn)生。由圖5的子圖5b中的線502示出了電位比，其確保了即使在傳送情況下的阻擋區(qū)的耗盡。這里，在傳送情況下，應(yīng)當(dāng)將約1伏的偏壓施加在源區(qū)和漏區(qū)，如由圖5的子圖5a中的線504所示出的。然后，在圖5的子圖5c中，當(dāng)+16伏的電壓施加在襯底端子區(qū)和漏區(qū)之間時(shí)(當(dāng)同時(shí)施加1伏的源區(qū)漏區(qū)偏移電壓時(shí))，還由線506示出了在漏區(qū)和襯底端子區(qū)之間的電位曲線。對(duì)于有效的柵電壓損耗了分別1伏的該偏移或偏壓，使得這里產(chǎn)生了插入衰減的退化。然而，避免了諧波產(chǎn)生。
在傳送情況下?lián)p耗的問(wèn)題還可以通過(guò)電路技術(shù)、通過(guò)高電阻地連接襯底(例如，通過(guò)襯底區(qū)與控制電路的高電阻連接)解決。這具有可以避免高頻襯底電流的效果。在那種情況下，對(duì)于柵極控制可以使用全部的電源電壓。
對(duì)于MOS晶體管，溝道尺寸的尺度應(yīng)當(dāng)盡可能地按比例減小，因?yàn)榉駝t空間需求會(huì)變得太大。當(dāng)漏源擊穿電壓變得比漏源發(fā)射閾值電壓小時(shí)，獲得了最小的柵極長(zhǎng)度。在20伏晶體管的情況下，這是具有約1.5μm漏源間隔的情況。當(dāng)使用如圖2中所示的多柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，漏源間隔可以減小到約0.5μm。于是柵極寬度一般為2000μm。
如以上已經(jīng)更詳細(xì)地論述的，還可以使用PMOS晶體管。通過(guò)交換p和n摻雜由圖1a中示出的晶體管產(chǎn)生了相同的結(jié)果。然后將得到的結(jié)果示于圖1b中。當(dāng)相應(yīng)地交換了電子和空穴的作用時(shí)，可以以相同的方式描述它的作用。
圖6示出了使用以上描述的可以用作高頻功率開(kāi)關(guān)的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的高頻電路的電路圖。這里，例如是根據(jù)圖1A中示出的高頻開(kāi)關(guān)晶體管100構(gòu)造的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的串聯(lián)電路，設(shè)置在第一高頻信號(hào)輸入HFP1和第二高頻信號(hào)輸入HFP2之間。這里，例如，第一高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a的漏極端子連接到第一高頻信號(hào)輸入端子HFP1，而第一高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a的源極端子連接到第二高頻開(kāi)關(guān)晶體管100b的漏極端子。第二高頻開(kāi)關(guān)晶體管100b的源極端子連接到第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管100c的漏極端子，而第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管100c的源極端子連接到第二高頻信號(hào)端子HFP2。這里，可以交換各個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-100c的源極或漏極端子。而且，提到的三個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c的柵極每個(gè)都經(jīng)由電阻器R1連接到參考節(jié)點(diǎn)602，例如可以對(duì)該電阻器R1施加第一控制信號(hào)SW。這里，電阻器R1沒(méi)有必要都具有相同的值。第一至第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管組100a-c還可以看作用于將信號(hào)從第一高頻端子HFP1“接通(switch through)”到第二高頻端子HFP2的公共開(kāi)關(guān)。類似地，高頻開(kāi)關(guān)晶體管組100d-f還可以設(shè)置在第二高頻信號(hào)端子HFP2和第三高頻端子HFP3之間，它的連接性與第一至第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管組100a-100c的連接性類似地設(shè)置。與由第一至第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c形成的高頻開(kāi)關(guān)相關(guān)的，由高頻開(kāi)關(guān)晶體管100d-f形成的另外的高頻開(kāi)關(guān)可以提供有與經(jīng)由信號(hào)節(jié)點(diǎn)602的控制信號(hào)SW互補(bǔ)的控制信號(hào)SW，由此當(dāng)具有高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c的高頻開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)具有高頻開(kāi)關(guān)晶體管100d-f的另外的高頻開(kāi)關(guān)的關(guān)閉，反之亦然。為了獲得在第一高頻信號(hào)端子HFP1和第二高頻信號(hào)端子HFP2之間改進(jìn)的隔離，當(dāng)具有高頻開(kāi)關(guān)晶體管100d-f的另外的開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，分路開(kāi)關(guān)可以設(shè)置在第一高頻信號(hào)端子HFP1和地電位604之間，其通過(guò)另外的三個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管100g-i的串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。由此另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管100g-i的連接性與第一高頻信號(hào)端子HFP1和第二高頻信號(hào)端子HFP2之間的第一至第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c的連接性類似。此外，另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管100g-i的柵極可以經(jīng)由電阻器R2連接到公共節(jié)點(diǎn)603，其提供有互補(bǔ)的控制信號(hào)SW_，同樣當(dāng)由第二高頻信號(hào)端子HFP2和第三高頻信號(hào)端子HFP3之間的高頻開(kāi)關(guān)晶體管100d-f形成的開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，其通過(guò)由另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管100g-i形成的分路開(kāi)關(guān)打開(kāi)。這會(huì)引起第一高頻信號(hào)端子HFP1和第二高頻信號(hào)端子HFP2之間的絕緣顯著地提高，這是由于由第一至第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c形成的開(kāi)關(guān)關(guān)閉了，且由高頻開(kāi)關(guān)晶體管100g-i形成的分路開(kāi)關(guān)打開(kāi)了。由此，施加到第一高頻信號(hào)端子HFP1的高頻信號(hào)直接提供給在節(jié)點(diǎn)604的地電位，由此第一和第二高頻信號(hào)端子HFP1和HFP2之間的絕緣顯著地提高了。類似地，通過(guò)實(shí)現(xiàn)在第三高頻信號(hào)端子HFP3和位于地電位的節(jié)點(diǎn)604之間另外的分路開(kāi)關(guān)，可以獲得第二高頻信號(hào)端子HFP2和第三高頻信號(hào)端子HFP3之間的絕緣的提高，其類似于第一分路開(kāi)關(guān)而構(gòu)造的。這意味著該另外的分路開(kāi)關(guān)由另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管100g、k和100l的串聯(lián)電路形成，此外它們是根據(jù)圖1a中示出的實(shí)施例構(gòu)造的。通過(guò)可以再次由控制信號(hào)SW切換另外的分路開(kāi)關(guān)的事實(shí)，可以實(shí)現(xiàn)第一和第二高頻信號(hào)端子HFP1和HFP2之間的第一開(kāi)關(guān)的同時(shí)打開(kāi)、以及第三高頻信號(hào)端子HFP3和節(jié)點(diǎn)604的地電位之間的另外的分路開(kāi)關(guān)的打開(kāi)，由此可以分別提高在第二和第三高頻信號(hào)端子HFP2或HFP3之間的隔離。而且，還能夠?qū)崿F(xiàn)在公共的高頻信號(hào)端子HFP2和另外的高頻信號(hào)端子之間的絕緣，其未示于圖6中，其中然后可以使用另外的開(kāi)關(guān)，如具有第一至第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c的開(kāi)關(guān)，其連接在共同的高頻信號(hào)端子HFP2(第二高頻信號(hào)端子)和另外的高頻信號(hào)端子之間。而且，通過(guò)使用與第一分路開(kāi)關(guān)類似構(gòu)造的另外的分路開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)該另外的高頻信號(hào)端子的提高。
然而，在公共的高頻信號(hào)端子上的若干個(gè)高頻信號(hào)端子的這種“多路選擇器”電路中，應(yīng)當(dāng)確保只有一個(gè)高頻端子連接到公共的高頻信號(hào)端子HFP2。例如，這可以通過(guò)不僅連接由高頻開(kāi)關(guān)晶體管100a-c組成的第一開(kāi)關(guān)、而且連接例如具有串聯(lián)連接的三個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管的另外的開(kāi)關(guān)來(lái)確保，其然后通過(guò)在第一高頻信號(hào)端子HFP1和公共的高頻信號(hào)端子HFP2之間的另外的控制信號(hào)來(lái)接通。類似地，可以在相應(yīng)的分路開(kāi)關(guān)之間分路地連接另外的分路開(kāi)關(guān)，其連接到另外的控制信號(hào)，使得當(dāng)所有的另外的高頻信號(hào)端子固定到地電位時(shí)，只將來(lái)自公共的高頻信號(hào)端子上的高頻信號(hào)端子的信號(hào)接通到該公共的高頻信號(hào)端子(跨越串聯(lián)連接的分路開(kāi)關(guān))。由此，可以實(shí)現(xiàn)“多路選擇器”電路，其中能夠進(jìn)行從若干個(gè)高頻信號(hào)端子到公共的高頻信號(hào)端子的接通，其中能夠同時(shí)進(jìn)行另外的高頻信號(hào)端子與公共的高頻信號(hào)端子的非常高的絕緣。
已參考如在以上提到的WO 03/032531中的砷化鎵技術(shù)或SOS襯底描述了這種電路，但當(dāng)使用例如是以高電阻硅襯底為基礎(chǔ)的以上描述的高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，可以顯著地提高這種電路。而且，可以描述具有更多極的開(kāi)關(guān)(如在1至8個(gè)高頻信號(hào)端子之間的電路，或者兩個(gè)共同高頻信號(hào)端子(端口)，實(shí)際的多路選擇器和包含級(jí)聯(lián)連接開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)，如具有在四個(gè)高頻信號(hào)端子上的一個(gè)的第一開(kāi)關(guān)，以及在另外四個(gè)高頻信號(hào)端子(端口)中的一個(gè)上的另外的開(kāi)關(guān)(或根據(jù)具有四個(gè)高頻信號(hào)端子上一個(gè)的圖6中所示的高頻電路的高頻電路)。
而且，以上描述的高頻開(kāi)關(guān)晶體管還可以以負(fù)襯底電壓(即，在圖1中示出的襯底端子區(qū)118和漏區(qū)100c的電位或源區(qū)108的電位之間的負(fù)電壓)工作。例如，可以通過(guò)電荷泵實(shí)現(xiàn)用于從正工作電壓提供負(fù)襯底電壓的該襯底電壓發(fā)生器，其還被集成在集成電路中，其包括圖6中示出的高頻電路。該電路還可以包括用于生成所需泵頻率的電路。而且，相應(yīng)的芯片可以包括用于適當(dāng)?shù)乜刂崎_(kāi)關(guān)和分路晶體管的邏輯電路。這里，還在“切斷”晶體管的柵極上給出了負(fù)電壓。然而，該電壓的高度可以與襯底偏壓不同。
圖7示出了高頻電路的另外的電路圖，其可以用作高頻功率開(kāi)關(guān)。這里，圖7中示出的電路圖包括兩個(gè)發(fā)射機(jī)輸入Tx頻帶(band)1和Tx頻帶2，以及兩個(gè)接收機(jī)輸入Rx頻帶1和Rx頻帶2。而且，圖7中示出的電路圖包括用于第一天線(天線1)的端子和用于第二天線(天線2)的端子。經(jīng)由第一開(kāi)關(guān)1，可以使信號(hào)從第一發(fā)射機(jī)輸入(Tx頻帶1)或從第二發(fā)射機(jī)輸入(Tx頻帶2)施加給發(fā)射機(jī)分支(Tx)。經(jīng)由第二開(kāi)關(guān)，可以使信號(hào)從圖7中示出的電路圖的接收機(jī)分支(Rx)施加到第一接收機(jī)端子(Rx頻帶1)或第二接收機(jī)端子(Rx頻帶2)。而且，可以經(jīng)由第三開(kāi)關(guān)將來(lái)自發(fā)射機(jī)分支(Tx)的信號(hào)提供給第一天線(天線1)或第二天線(天線2)，其中第一或第二天線相應(yīng)的另一個(gè)經(jīng)由第四開(kāi)關(guān)耦合至接收機(jī)分支(Rx)。由此，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)與第一天線(天線1)或第二天線(天線2)的分離，而同時(shí)可以分別進(jìn)行在發(fā)射機(jī)或接收機(jī)分支之間的有利分離。這里，要考慮的是，可以通過(guò)一個(gè)或若干個(gè)本發(fā)明的高頻開(kāi)關(guān)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)圖7中示出的每個(gè)開(kāi)關(guān)1至4。特別地，例如通過(guò)設(shè)置在第一發(fā)射機(jī)端子(Tx頻帶1)和來(lái)自一個(gè)或若干個(gè)接通-電路的本發(fā)明高頻開(kāi)關(guān)晶體管的發(fā)射機(jī)分支(Tx)之間的一個(gè)或若干個(gè)本發(fā)明高頻開(kāi)關(guān)晶體管的串聯(lián)電路，第一開(kāi)關(guān)可以設(shè)置在發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)(Tx)和第一發(fā)射機(jī)端子(Tx頻帶2)之間。在這種情況下，可以設(shè)計(jì)這種“開(kāi)關(guān)電路”的控制，使得經(jīng)由第一發(fā)射機(jī)端子(Tx頻帶1)和發(fā)射機(jī)分支(Tx)之間通過(guò)信號(hào)開(kāi)關(guān)該晶體管(或晶體管的串聯(lián)電路)，而(例如通過(guò)各自的反信號(hào))在第二發(fā)射機(jī)端子(Tx頻帶2)和發(fā)射機(jī)分支(Tx)之間阻塞晶體管(或晶體管的串聯(lián)電路)。類似的連接性還可以用于第二開(kāi)關(guān)2、第三開(kāi)關(guān)3以及第四開(kāi)關(guān)4。
在圖8中示出的另外的電路圖中示范性地示出了在四個(gè)端子之間的開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)。這里，端子RF1例如可以對(duì)應(yīng)于圖7中的發(fā)射機(jī)分支Tx，端子RF 3對(duì)應(yīng)于接收機(jī)分支Rx，端子RF2對(duì)應(yīng)于第二天線(天線2)的端子，端子RF4對(duì)應(yīng)于圖7中第一天線(天線1)的端子。于是，第三開(kāi)關(guān)可以通過(guò)晶體管FET14A-FET14C以及晶體管FET11A-FET11來(lái)獲得，其分別通過(guò)控制信號(hào)CTL1或反控制信號(hào)CTL1控制。這意味著在接通晶體管FET11A-FET11C鏈期間，即，在將信號(hào)從端子RF1接通至端子RF2期間，晶體管鏈FET14A-FET14C被阻塞，由此中斷了在端子RF1和端子RF4之間的連接分支。類似地，這適用于端子RF3和端子RF4之間的晶體管鏈FET13A-FET13C、以及端子RF3和端子RF2之間的晶體管鏈FET12A-FET12C。如果，由信號(hào)CTL1將晶體管鏈再次接通到晶體管FET13A-FET13C，則通過(guò)反控制信號(hào)CTL1經(jīng)由具有晶體管FET12A-FET12C的晶體管鏈在端子RF3和端子RF2之間的連接是打開(kāi)的，即，端子RF3和端子RF2之間的連接被斷開(kāi)。如果用于控制具有晶體管FET13A-13C和FET12A-FET12C的晶體管鏈，則以所述的形式將相同的控制信號(hào)CTL1用于控制端子RF1和RF4和RF1和RF2之間的晶體管鏈，由此，在將信號(hào)從端子RF1接通到端子RF2期間，同時(shí)將信號(hào)從端子RF3接通到端子RF4，而端子RF1和端子RF4以及端子RF3和端子RF2之間的連接中斷。由此，當(dāng)本發(fā)明的高頻開(kāi)關(guān)晶體管用作開(kāi)關(guān)元件時(shí)，再次可以實(shí)現(xiàn)在分離的信號(hào)端子之間的良好絕緣。
當(dāng)同時(shí)端子RF1經(jīng)由晶體管或具有晶體管FET15A-FET15C的晶體管鏈連接到地電位端子，以及端子RF 3經(jīng)由晶體管或具有晶體管FET16A-FET16C的晶體管鏈連接到地電位時(shí)，以及當(dāng)端子RF1和地電位之間的晶體管鏈的控制通過(guò)第二控制信號(hào)CTL2控制、以及在端子RF3和地電位之間的晶體管鏈通過(guò)反第二控制信號(hào)CTL2控制時(shí)，可以引入另外的改進(jìn)。在這種情況下，給出了端子RF1和地電位之間的導(dǎo)電連接，而地電位和端子RF3之間的導(dǎo)電連接斷開(kāi)了，反之亦然。
附圖標(biāo)記列表100高頻開(kāi)關(guān)晶體管102襯底104阻擋區(qū)106另外的阻擋區(qū)108源區(qū)110漏區(qū)112溝道區(qū)114絕緣區(qū)116柵電極118襯底端子區(qū)120覆蓋層122襯底102的表面124另外的阻擋區(qū)106的表面126襯底端子區(qū)118的表面128阻擋區(qū)104的表面130漏區(qū)110的表面132絕緣區(qū)114和柵電極114的側(cè)面134柵電極114的表面136源區(qū)108的表面138端子接觸200多柵極結(jié)構(gòu)202子溝道區(qū)204輔助結(jié)構(gòu)206子晶體管302源區(qū)108的摻雜濃度304阻擋區(qū)104的摻雜濃度306襯底102的摻雜濃度308阻擋區(qū)108的摻雜濃度310漏區(qū)110的摻雜濃度
312源區(qū)和漏區(qū)之間的電位曲線314如果在源區(qū)和襯底端子區(qū)之間施加電壓，在源區(qū)和漏區(qū)之間的電位曲線316電位曲線312的注入阻擋位置402襯底端子去118的摻雜濃度404另外的阻擋區(qū)106的摻雜濃度406襯底102的摻雜濃度408阻擋區(qū)104的摻雜濃度410漏區(qū)110的摻雜濃度412如果在襯底端子區(qū)和源區(qū)之間施加電壓，在襯底端子區(qū)118和漏區(qū)110之間的電位曲線414如果在襯底端子區(qū)和源區(qū)之間施加電壓，在襯底端子區(qū)108和漏區(qū)之間的電位曲線416電位曲線414的注入阻擋位置502如果在襯底端子區(qū)和漏區(qū)之間施加電壓，在襯底端子118和漏區(qū)110之間的電位曲線504如果在襯底端子區(qū)和漏區(qū)之間施加電壓，在襯底端子118和漏區(qū)110之間的電位曲線506如果在襯底端子區(qū)和漏區(qū)之間施加電壓，在襯底端子118和漏區(qū)110之間的電位曲線
權(quán)利要求
1.一種高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，包括具有襯底摻雜劑濃度的襯底(102)；與襯底(102)相鄰的阻擋區(qū)(104)，包括第一導(dǎo)電類型且具有比該襯底摻雜劑濃度更高的阻擋區(qū)摻雜劑濃度；嵌入在阻擋區(qū)(104)中的源區(qū)(108)，包括不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型，且具有比該阻擋區(qū)摻雜劑濃度更高的源區(qū)摻雜劑濃度；嵌入在阻擋區(qū)(104)中的漏區(qū)(110)，且設(shè)置得偏移源區(qū)(108)，包括第二導(dǎo)電類型且具有比該阻擋區(qū)摻雜劑濃度更高的摻雜劑濃度；在源區(qū)(108)和漏區(qū)(110)之間延伸的溝道區(qū)(112)，其中溝道區(qū)(112)包括阻擋區(qū)(104)的子區(qū)域；以及絕緣區(qū)(114)，其覆蓋溝道區(qū)(112)，且設(shè)置在該溝道區(qū)和柵電極(116)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型的另外的阻擋區(qū)(106)，其中進(jìn)一步該另外的阻擋區(qū)(106)具有比該襯底摻雜劑濃度更高的摻雜劑濃度；和嵌入在該另外的阻擋區(qū)(106)中的襯底端子區(qū)(118)，具有第一導(dǎo)電類型和比該另外的阻擋區(qū)(106)的摻雜劑濃度更高的襯底端子區(qū)摻雜劑濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該第一導(dǎo)電類型包括p摻雜的半導(dǎo)體材料，該第二導(dǎo)電類型包括n摻雜的半導(dǎo)體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該第一導(dǎo)電類型包括n摻雜的半導(dǎo)體材料，該第二導(dǎo)電類型包括p摻雜的半導(dǎo)體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管，其中該襯底摻雜劑濃度低于1014摻雜劑原子/立方厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該漏區(qū)摻雜劑濃度、該源區(qū)摻雜劑濃度或該襯底端子區(qū)摻雜劑濃度高于1018摻雜劑原子/立方厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該阻擋區(qū)摻雜劑濃度或該另外的阻擋區(qū)的摻雜劑濃度位于1014和1018摻雜劑原子/立方厘米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該漏區(qū)(110)與該襯底(102)之間的阻擋區(qū)(104)的厚度、或該源區(qū)(108)與該襯底(102)之間的阻擋區(qū)(104)的厚度位于0.05μm和1μm之間的值的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，根據(jù)權(quán)利要求2，其中該襯底(102)和該襯底端子區(qū)(108)之間的該另外的阻擋區(qū)(106)的厚度位于0.05和1μm之間的值的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該溝道區(qū)(112)包括串聯(lián)地設(shè)置在該源區(qū)(108)和該漏區(qū)(110)之間的多個(gè)子溝道區(qū)(202)，以及其中該絕緣區(qū)(114)包括多個(gè)子區(qū)域，柵電極(116)包括多個(gè)子?xùn)烹姌O，其中一個(gè)子絕緣區(qū)覆蓋一個(gè)子溝道區(qū)(202)，且每個(gè)子絕緣區(qū)設(shè)置在相應(yīng)的子溝道區(qū)(202)和子?xùn)烹姌O之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(200)，其中該漏區(qū)(110)和該襯底端子區(qū)(118)之間的間隔為至少1μm。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(200)，其中該子溝道區(qū)具有0.1μm的最小長(zhǎng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)，其中該溝道區(qū)具有在100μm至500μm之間的值的范圍內(nèi)的寬度。
14.一種高頻電路，包括具有根據(jù)權(quán)利要求1至13中之一的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)的開(kāi)關(guān)；和控制電路，其形成為依據(jù)控制信號(hào)打開(kāi)和關(guān)閉該開(kāi)關(guān)，且其中該控制電路進(jìn)一步形成以便為柵電極(114)提供用于打開(kāi)該開(kāi)關(guān)的電位，且以便能夠?qū)崿F(xiàn)在該源區(qū)(108)和該漏區(qū)(110)之間的電流流動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路，其中該控制電路形成為，當(dāng)打開(kāi)該開(kāi)關(guān)時(shí)，在該源區(qū)(108)和該漏區(qū)(110)之間施加相對(duì)于襯底(102)的偏移電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路，其中該開(kāi)關(guān)是根據(jù)權(quán)利要求2的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(200)，且其中該控制電路進(jìn)一步形成為，通過(guò)利用與該襯底端子區(qū)(118)串聯(lián)連接的電阻器來(lái)為襯底端子區(qū)(118)提供電位。
17.具有根據(jù)權(quán)利要求1的高頻開(kāi)關(guān)晶體管的高頻電路，其中該高頻電路(100；200)形成為以便為高頻晶體管的該襯底(102)提供相對(duì)于該源區(qū)(108)和該漏區(qū)(110)的偏移電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的高頻電路，進(jìn)一步具有部分電路，其形成為以產(chǎn)生該偏移電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的高頻電路，其中柵極經(jīng)由連接到電路的電阻器(R1)連接到節(jié)點(diǎn)(602)，其形成以便為柵電極(116)提供用于打開(kāi)或關(guān)閉該高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100a)的電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路，其中高頻開(kāi)關(guān)晶體管的該源區(qū)(108)經(jīng)由第一電阻器連接到電位端子，且該高頻開(kāi)關(guān)晶體管的該漏區(qū)(110)經(jīng)由第二電阻器連接到該電位端子。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路，其中該電位端子連接到該高頻電路的地端子。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的高頻電路，其中該高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100a、100b、100c)設(shè)置在第一高頻信號(hào)端子(HFP1)和第二高頻信號(hào)端子(HFP2)之間的高頻電路的第一分支中。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路，其中第二高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100b)串聯(lián)地連接到第一高頻信號(hào)端子(HFP1)和第二高頻信號(hào)端子(HFP2)之間的第一高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100a)。
24.根據(jù)權(quán)利要求14的高頻電路，其中第一和第二高頻端子(HFP1、HFP2)經(jīng)由高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100a)或連接的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100a、100b、100c)的串聯(lián)電路連接在第一分支中，且其中該第一高頻端子(HFP1)經(jīng)由第二分支(100g、100h、100i、603)連接到恒定電位的電位端子(604)，其包括另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100g)或若干個(gè)另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100g、100h、100i)的串聯(lián)電路，其中該電路進(jìn)一步形成為，當(dāng)?shù)谝缓偷诙哳l端子(HFP1、HFP2)之間的高頻晶體管(100a)或串聯(lián)電路(100a、100b、100c)沒(méi)有接通時(shí)，以便接通該另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100g、100h、100i)的串聯(lián)電路的另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100g)，或者當(dāng)高頻晶體管(100a)或該串聯(lián)電路(100a、100b、100c)在第一和第二高頻端子(HFP1、HFP2)之間接通時(shí)，以阻塞另外的高頻晶體管(100g)或該另外的高頻晶體管(100g、100h、100i)的串聯(lián)電路。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的高頻電路，其中該電位端子(604)的恒定電位是該電路的地電位。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的高頻電路，進(jìn)一步包括至少一個(gè)另外的高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100d)或高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100d、100e、100f)的串聯(lián)電路，其設(shè)置在第三分支(100d、100e、100f)中，其中該第二高頻端子(HFP2)通過(guò)該第三分支(100d、100e、100f)連接到第三高頻端子(HFP3)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的高頻電路，進(jìn)一步具有該高頻電路的第四分支，其將該第三高頻端子(HFP3)連接到恒定電位的另外的電位端子，其中該第四分支包括高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100j)或串聯(lián)電路(100j、100k、100l)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的高頻電路，其進(jìn)一步包括控制電路，其形成為在第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)下打開(kāi)第一和第四分支中每一個(gè)的一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管(SW)，同時(shí)關(guān)閉第二和第三分支中每一個(gè)的一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管(SW_)，或者在第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)下打開(kāi)在第二和第三分支中每一個(gè)的一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管(SW)，同時(shí)關(guān)閉第一和第四分支中每一個(gè)的一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管(SW_)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的高頻電路，其中至少一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100d)設(shè)置在第四分支與第三分支的接觸點(diǎn)和第三高頻端子(HFP3)之間。
30.一種具有第一端子(RF1)、第二端子(RF2)、第三端子(RF3)和第四端子(RF4)的高頻電路，包括第一開(kāi)關(guān)(3)，其形成為將第一信號(hào)(Tx)從第一端子(RF1)切換到第二端子(RF2)、或者從第一端子(RF1)切換到第四端子(RF4)；和第二開(kāi)關(guān)(4)，其形成為將第二信號(hào)(Rx)從第三端子(RF3)切換到第二端子(RF2)、或者從第三端子(RF3)切換到第四端子(RF4)，其中該第一開(kāi)關(guān)(3)包括具有根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的第一高頻開(kāi)關(guān)晶體管的第一開(kāi)關(guān)元件，其連接在第一端子(RF1)和第二端子(RF2)之間，和具有根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的第二高頻開(kāi)關(guān)晶體管的第二開(kāi)關(guān)元件，其連接在第一端子(RF1)和第四端子(RF4)之間，且其中該第二開(kāi)關(guān)包括具有根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的第三高頻晶體管(FET12A)的第三開(kāi)關(guān)元件，其連接在第三端子(RF3)和第二端子(RF2)之間，以及包括具有根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的第四高頻開(kāi)關(guān)晶體管(FET13A)的第四開(kāi)關(guān)元件，其連接在第三端子(RF3)和第四端子(RF4)之間，其中該第一、第二、第三和第四高頻開(kāi)關(guān)晶體管是可控制的，使得當(dāng)打開(kāi)該第一高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，同樣打開(kāi)該第四高頻開(kāi)關(guān)晶體管，且當(dāng)關(guān)閉該第一高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，同時(shí)關(guān)閉該第四高頻開(kāi)關(guān)晶體管，以及使得當(dāng)打開(kāi)該第二高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，同樣打開(kāi)該第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管，且當(dāng)關(guān)閉該高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，同樣關(guān)閉該第三高頻開(kāi)關(guān)晶體管。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的高頻電路，其中該第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)元件包括根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的若干個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管中每一個(gè)的一個(gè)串聯(lián)電路。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的高頻電路，其中該第一端子(RF1)可經(jīng)由第五開(kāi)關(guān)元件(FET15A-FET15C)連接到地電位，且其中該第三端子(RF3)可經(jīng)由第六開(kāi)關(guān)元件(FET16A-FET16C)連接到地電位，其中該第五和第六開(kāi)關(guān)元件每個(gè)均包括根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)晶體管，且其中該高頻電路形成為控制該第五和第六開(kāi)關(guān)元件，使得當(dāng)關(guān)閉該第五開(kāi)關(guān)元件的高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，打開(kāi)該第六開(kāi)關(guān)元件的高頻開(kāi)關(guān)晶體管，以及使得當(dāng)打開(kāi)該第五開(kāi)關(guān)元件的高頻開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)，關(guān)閉該第六開(kāi)關(guān)元件的高頻開(kāi)關(guān)晶體管。
全文摘要
一種高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)包括具有襯底摻雜劑濃度的襯底(102)和與該襯底相鄰的阻擋區(qū)(104)，該阻擋區(qū)(104)具有第一導(dǎo)電類型，其中阻擋區(qū)摻雜劑濃度比該襯底摻雜劑濃度高。而且，該高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)包括嵌入在阻擋區(qū)中的源區(qū)(108)，其包括不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型，且具有比阻擋區(qū)摻雜劑濃度高的源區(qū)摻雜劑濃度。另外，該高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)包括嵌入在阻擋區(qū)中的漏區(qū)(110)，且設(shè)置得偏離源區(qū)(108)，其包括第二導(dǎo)電類型且具有比阻擋區(qū)摻雜劑濃度高的摻雜劑濃度。而且，該高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)具有在源區(qū)(108)和漏區(qū)(110)之間延伸的溝道區(qū)(112)，其中溝道區(qū)(112)包括阻擋區(qū)(104)的子區(qū)域。而且，該高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)具有絕緣區(qū)(114)，其覆蓋溝道區(qū)(112)且其設(shè)置在溝道區(qū)(112)和柵電極(114)之間。這種高頻開(kāi)關(guān)晶體管(100；200)允許開(kāi)關(guān)具有較高高頻信號(hào)幅度的高頻信號(hào)，如可由常規(guī)的高頻開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)關(guān)的。
文檔編號(hào)H01P1/15GK1801620SQ20051012014
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者R·羅斯蘭德, H·塔迪肯, U·格爾拉赫 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司