一种射频开关单元及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种射频开关单元及其制造方法。

背景技术：

1、射频开关是用于控制射频信号传输路径及信号大小的控制器件之一，在无线通信、电子对抗、雷达系统及电子测量仪器等许多领域有广泛用途。

2、在相关技术中，如图1a所示，射频开关电路可包括连接天线的串联支路和连接地的并联支路，其中，并联支路可例如由12个晶体管串联而成，从上至下分别为第一晶体管1、第二晶体管2、第三晶体管3......第十一晶体管11和第十二晶体管12。第一晶体管1的漏极作为射频开关电路的输入端连接射频输入，其源极与第二晶体管2的漏极相连；第二晶体管2的源极与第三晶体管3的漏极相连......第十一晶体管11的源极与第十二晶体管12的漏极相连，第十二晶体管12的源极作为射频开关电路的输出端连接地；上述每个晶体管的栅极通过高阻电阻接偏置电压vgn；每个晶体管的衬底上都连有高阻电阻，并且通过高电阻接地(或者统一接偏置电压)；每个晶体管的漏极与源极之间接有高阻电阻，上述所有高阻电阻的阻值均一致且至少为50k欧姆。

3、图1b为上述并联支路中12个晶体管的各源漏之间的实际电压分布，如图1b所示，上述射频开关电路的电压分布不平衡，严重影响功率处理能力甚至导致晶体管上出现的高电压击穿晶体管。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种射频开关单元及其制造方法，通过平衡射频开关单元上各晶体管的电压分布以提高射频开关单元的功率处理能力。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的射频开关单元，包括：

3、soi衬底；

4、设于所述soi衬底上且依次级联于首端与尾端之间的第一至第n晶体管，所述首端连接射频输入，所述尾端接地，n为大于或等于4的整数；

5、层间介质层，覆盖所述第一至第n晶体管；

6、设于所述层间介质层上的第一至第n寄生电容布线，所述第一至第n寄生电容布线分别与所述第一至第n晶体管相对应，且所述第一至第n寄生电容布线与各自对应晶体管所形成的寄生电容依次增加。

7、可选的，第一至第n寄生电容布线设于第一互连层。

8、可选的，所述第一至第n寄生电容布线均包括对应的第一至第n栅极引出布线和/或第一至第n接地布线，所述第一至第n栅极引出布线位于对应晶体管的栅极上方且与对应晶体管的栅极电性连接，所述第一至第n接地布线位于对应晶体管的栅极之外且与地线电性连接，所述第一至第n栅极引出布线和对应的第一至第n接地布线平行设置。

9、可选的，所述第一至第n栅极引出布线的延伸方向与对应晶体管的栅极的延伸方向相垂直，且跨越对应晶体管的所有栅极。

10、可选的，所述第一至第n栅极引出布线均设于对应晶体管的栅极的中间位置。

11、可选的，所述第一至第n栅极引出布线的宽度依次增加。

12、可选的，所述第一至第n晶体管的栅极两端的有源区中设有体区偏置电阻，所述第一至第n接地布线设于对应晶体管的体区偏置电阻的上方。

13、可选的，所述第一至第n接地布线的宽度依次增加。

14、可选的，靠近所述首端的晶体管上方的接地线的数量少于或等于远离所述首端的晶体管上方的接地线。

15、基于本发明的另一方面，还提供一种射频开关单元的制造方法，包括：

16、提供soi衬底；

17、在所述soi衬底上形成第一至第n晶体管，所述第一至第n晶体管依次级联于首端与尾端之间，所述首端连接射频输入，所述尾端接地，n为大于或等于4的整数；

18、在所述soi衬底及所述第一至第n晶体管上形成层间介质层；

19、在所述层间介质层上形成第一至第n寄生电容布线，所述第一至第n寄生电容布线分别与所述第一至第n晶体管相对应，且所述第一至第n寄生电容布线与各自对应晶体管所形成的寄生电容依次增加。

20、综上所述，本发明提供的频开关结构包括soi衬底；设于所述soi衬底上且依次级联于首端与尾端之间的第一至第n晶体管，所述首端连接射频输入，所述尾端接地，n为大于或等于4的整数；层间介质层，覆盖所述第一至第n晶体管；设于所述层间介质层上的第一至第n寄生电容布线，所述第一至第n寄生电容布线分别与所述第一至第n晶体管相对应，且所述第一至第n寄生电容布线与各自对应晶体管所形成的寄生电容依次增加。其中，设于第一至第n晶体管上的第一至第n寄生电容布线与各自对应晶体管所形成的寄生电容依次增加，可依次增加第一至第n晶体管的阻抗，且越接近尾端的晶体管的阻抗增加量越大，从而使射频开关单元各晶体管上不平衡的电压分布尽量趋于平衡，从而平衡各晶体管的处理功率，进而提高射频开关单元的功率处理能力，并且还可降低分配在各晶体管的源漏之间的最大压差，以降低各晶体管被高电压击穿的风险。

技术特征：

1.一种射频开关单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的射频开关单元，其特征在于，第一至第n寄生电容布线设于第一互连层。

3.根据权利要求1或2所述的射频开关单元，其特征在于，所述第一至第n寄生电容布线均包括对应的第一至第n栅极引出布线和/或第一至第n接地布线，所述第一至第n栅极引出布线位于对应晶体管的栅极上方且与对应晶体管的栅极电性连接，所述第一至第n接地布线位于对应晶体管的栅极之外且与地线电性连接，所述第一至第n栅极引出布线和对应的第一至第n接地布线平行设置。

4.根据权利要求3所述的射频开关单元，其特征在于，所述第一至第n栅极引出布线的延伸方向与对应晶体管的栅极的延伸方向相垂直，且跨越对应晶体管的所有栅极。

5.根据权利要求4所述的射频开关单元，其特征在于，所述第一至第n栅极引出布线均设于对应晶体管的栅极的中间位置。

6.根据权利要求4所述的射频开关单元，其特征在于，所述第一至第n栅极引出布线的宽度依次增加。

7.根据权利要求3所述的射频开关单元，其特征在于，所述第一至第n晶体管的栅极两端的有源区中设有体区偏置电阻，所述第一至第n接地布线设于对应晶体管的体区偏置电阻的上方。

8.根据权利要求7所述的射频开关单元，其特征在于，所述第一至第n接地布线的宽度依次增加。

9.根据权利要求7所述的射频开关单元，其特征在于，靠近所述首端的晶体管上方的接地线的数量少于或等于远离所述首端的晶体管上方的接地线。

10.一种射频开关单元的制造方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种射频开关单元及其制造方法，所述射频开关单元包括：SOI衬底；设于所述SOI衬底上且依次级联于首端与尾端之间的第一至第N晶体管，所述首端连接射频输入，所述尾端接地，N为大于或等于4的整数；层间介质层，覆盖所述第一至第N晶体管；设于所述层间介质层上的第一至第N寄生电容布线，所述第一至第N寄生电容布线分别与所述第一至第N晶体管相对应，且所述第一至第N寄生电容布线与各自对应晶体管所形成的寄生电容依次增加。本发明中，可通过平衡射频开关单元上各晶体管的电压分布以提高射频开关单元的功率处理能力。

技术研发人员：刘张李
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1