場(chǎng)效應(yīng)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管制造方法和射頻器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適合于例如（但不限于）射頻器件中的開關(guān)元件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET:field-effecttransistor)、該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法、以及包括該場(chǎng)效應(yīng)晶體管 的射頻器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 被構(gòu)造成開啟和關(guān)閉射頻（RF:radiofrequency)的射頻開關(guān)（RF-SW: Radio-frequencyswitch)被用于諸如移動(dòng)電話等便攜式通信終端的前端。在這樣的射頻 開關(guān)中，一個(gè)重要的特性是從該射頻開關(guān)內(nèi)通過的射頻具有低損耗。為了這樣的低損耗， 重要的是：需要減小FET在接通狀態(tài)下的電阻（接通電阻）或該FET在斷開狀態(tài)下的電容 (斷開電容），也就是說，需要減小接通電阻和斷開電容的乘積（RonXCoff)。
[0003] 所述斷開電容包括：在例如（但不限于）擴(kuò)散層和基板中生成的分量（內(nèi)部 (intrinsic)分量）；以及在例如（但不限于）柵極電極、接觸插塞和所述接觸插塞上的布 線線路中生成的分量（外部（extrinsic)分量）。例如，在超小型M0SFET的領(lǐng)域中，已經(jīng)提 議了在柵極電極周圍設(shè)有空氣間隙以減小該柵極電極與接觸插塞之間的寄生電容，由此減 小外部分量（例如，請(qǐng)參考專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 引用列表
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第2002-359369號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在專利文獻(xiàn)1所示的構(gòu)造中，難以充分地減小柵極電極與位于接觸插塞上的布線 線路之間的寄生電容、在位于接觸插塞上的布線線路之間生成的電容（布線間電容）、或者 任何其他的電容，因此仍然還有改進(jìn)的空間。
[0008] 期望的是，提供一種使得能夠減小斷開電容中的外部分量的場(chǎng)效應(yīng)晶體管、該場(chǎng) 效應(yīng)晶體管的制造方法和包括該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的射頻器件。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括下列部件（A)到（E):
[0010] ⑷柵極電極；
[0011] (B)半導(dǎo)體層，它具有把所述柵極電極夾在中間的源極區(qū)域和漏極區(qū)域；
[0012] (C)接觸插塞，它們被設(shè)置在所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域上；
[0013] (D)第一金屬部，它們分別被堆疊在所述接觸插塞上；以及
[0014] (E)低介電常數(shù)區(qū)域，它在所述半導(dǎo)體層的面內(nèi)方向上被設(shè)置在位于所述第一金 屬部之間的區(qū)域中、且在堆疊方向上至少被設(shè)置在位于所述第一金屬部的底面下方的第一 區(qū)域中。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，在所述半導(dǎo)體層的面內(nèi)方向上位于 所述第一金屬部之間的區(qū)域中，所述低介電常數(shù)區(qū)域在堆疊方向上至少被設(shè)置在位于所述 第一金屬部的底面下方的第一區(qū)域中。這使得能夠減小所述柵極電極與所述接觸插塞之間 的寄生電容、或所述柵極電極與所述第一金屬部之間的寄生電容，由此減小斷開電容的外 部分量。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻器件設(shè)置有場(chǎng)效應(yīng)晶體管，且所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管包 括下列部件（A)到（E):
[0017] (A)柵極電極；
[0018] (B)半導(dǎo)體層，它具有把所述柵極電極夾在中間的源極區(qū)域和漏極區(qū)域；
[0019] (C)接觸插塞，它們被設(shè)置于所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域上；
[0020] (D)第一金屬部，它們分別被堆疊在所述接觸插塞上；以及
[0021] (E)低介電常數(shù)區(qū)域，它在所述半導(dǎo)體層的面內(nèi)方向上被設(shè)置在位于所述第一金 屬部之間的區(qū)域中、且在堆疊方向上至少被設(shè)置在位于所述第一金屬部的底面下方的第一 區(qū)域中。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管制造方法包括下列的步驟（A)到（E):
[0023] ㈧在半導(dǎo)體層的頂面?zhèn)壬闲纬蓶艠O電極；
[0024] (B)在所述半導(dǎo)體層中形成把所述柵極電極夾在中間的源極區(qū)域和漏極區(qū)域；
[0025] (C)在所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域上設(shè)置接觸插塞；
[0026] (D)在所述接觸插塞上堆疊第一金屬部；以及
[0027] (E)在所述半導(dǎo)體層的面內(nèi)方向上位于所述第一金屬部之間的區(qū)域中、且在堆疊 方向上至少在位于所述第一金屬部的底面下方的第一區(qū)域中設(shè)置低介電常數(shù)區(qū)域。
[0028] 在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管、根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的射頻器件和 根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管制造方法中，在所述半導(dǎo)體層的面內(nèi)方向上位于所 述第一金屬部之間的區(qū)域中，所述低介電常數(shù)區(qū)域在堆疊方向上至少被設(shè)置在所述第一金 屬部的底面下方的第一區(qū)域中，這使得能夠減小斷開電容的外部分量。
[0029] 需要注意的是，本發(fā)明的各實(shí)施例的效果不局限于這里所說明的效果，而是可以 包括在本發(fā)明中所說明的任何效果。
【附圖說明】
[0030] 圖1是圖示了包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的射頻開關(guān)的示例的 圖。
[0031] 圖2是圖不了具有圖1中所不的射頻開關(guān)的基本構(gòu)造的SPST開關(guān)的圖。
[0032] 圖3是圖2中所示的SPST開關(guān)的等效電路圖。
[0033] 圖4是圖3中所示的SPST開關(guān)在接通狀態(tài)下的等效電路圖。
[0034] 圖5是圖3中所示的SPST開關(guān)在斷開狀態(tài)下的等效電路圖。
[0035] 圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的全體構(gòu)造的平面圖。
[0036] 圖7是沿著圖6中的線VII-VII所截取的截面圖。
[0037]圖8是圖示了典型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的斷開電容的各分量的圖。
[0038] 圖9是圖示了圖7中所示的低介電常數(shù)區(qū)域的變形例1的截面圖。
[0039] 圖10是圖示了圖7中所示的低介電常數(shù)區(qū)域的變形例2的截面圖。
[0040] 圖11是圖示了根據(jù)參照例1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)造的截面圖。
[0041] 圖12是圖示了對(duì)圖7所示的實(shí)施例、圖10所示的變形例2及圖11所示的參照例 1中的低介電常數(shù)區(qū)域的寬度與電容的外部分量之間的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量時(shí)的模擬結(jié)果的圖。
[0042] 圖13是圖示了圖7中所示的場(chǎng)效應(yīng)晶體管及低介電常數(shù)區(qū)域與多層布線部之間 的位置關(guān)系的截面圖。
[0043] 圖14是圖示了圖7中所示的場(chǎng)效應(yīng)晶體管及低介電常數(shù)區(qū)域與柵極接觸部之間 的位置關(guān)系的平面圖。
[0044] 圖15是沿著圖14中的線XV-XV所截取的截面圖。
[0045] 圖16是沿著圖14中的線XVIA-XVIB所截取的截面圖。
[0046] 圖17是沿著圖14中的線XVIIB-XVIIC所截取的截面圖。
[0047] 圖18是沿著圖14中的線XVIIIC-XVIIID所截取的截面圖。
[0048] 圖19是按照工藝的順序而圖示了圖7中所示的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法的截面 圖。
[0049] 圖20是圖示了在圖19之后的工藝的截面圖。
[0050] 圖21是圖示了在圖20之后的工藝的截面圖。
[0051] 圖22是圖示了在圖21之后的工藝的截面圖。
[0052] 圖23是圖示了在圖22之后的工藝的截面圖。
[0053] 圖24是圖示了在圖23之后的過程的截面圖。
[0054] 圖25是圖示了在圖24之后的工藝的截面圖。
[0055] 圖26是圖示了在圖25之后的工藝的截面圖。
[0056] 圖27是圖示了在圖26之后的工藝的截面圖。
[0057] 圖28是圖示了在圖27之后的工藝的截面圖。
[0058] 圖29是圖示了在圖28之后的工藝的截面圖。
[0059] 圖30是圖示了在圖29之后的工藝的截面圖。
[0060] 圖31是圖示了在圖30之后的工藝的截面圖。
[0061] 圖32是圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)造的截面圖。
[0062] 圖33是圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)造的截面圖。
[0063] 圖34是圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)造的截面圖。
[0064] 圖35是圖示了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)造的平面圖。
[0065] 圖36是沿著圖35中的線XXXVI-XXXVI所截取的截面圖。
[0066] 圖37是沿著圖35中的線XXXVII-XXXVII所截取的截面圖。
[0067] 圖38是按照工藝的順序而圖示了圖35中所示的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法的平面 圖。
[0068] 圖39是沿著圖38中的線XXXIX-XXXIX所截取的截面圖。
[0069] 圖40是圖示了在圖38之后的工藝的平面圖。
[0070] 圖41是沿著圖40中的線XXXXI-XXXXI所截取的截面圖。
[0071] 圖42是沿著圖40中的線XXXXII-XXXXII所截取的截面圖。
[0072] 圖43是圖示了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)造的平面圖。
[0073] 圖44是圖示了無線電通信單元的示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 下面，將參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。需要注意的是，將按照下列順 序給出說明。
[0075] 1.第一實(shí)施例（射頻開關(guān)和場(chǎng)效應(yīng)晶體管；在本實(shí)例中，低介電常數(shù)區(qū)域在堆疊 方向上被設(shè)置在位于第一金屬部的底面下方的第一區(qū)域、位于第一金屬部的底面與第一金 屬部的頂面之間的第二區(qū)域、以及位于第一金屬部的頂面上方的第三區(qū)域中）
[0076] 2.第二實(shí)施例（場(chǎng)效應(yīng)晶體管；在本實(shí)例中，第二金屬部被堆疊于第一金屬部上， 且低介電常數(shù)區(qū)域被設(shè)置成在第二金屬部之間延伸）
[0077] 3.第三實(shí)施例（場(chǎng)效應(yīng)晶體管；在本實(shí)例中，低介電常數(shù)區(qū)域被設(shè)置成使得它的 寬度大于其中柵極電極的表面被第一絕緣膜和第二絕緣膜覆蓋著的區(qū)域的寬度）
[0078] 4.第四實(shí)施例（場(chǎng)效應(yīng)晶體管；在本實(shí)例中，低介電常數(shù)區(qū)域中的第一區(qū)域和第 二區(qū)域被第五絕緣膜填充，且低介電常數(shù)區(qū)域中的第三區(qū)域具有空氣間隙）
[0079] 5.第五實(shí)施例（場(chǎng)效應(yīng)晶體管；在本實(shí)例中，低介電常數(shù)區(qū)域沿著與柵極電極交 叉的方向而被設(shè)置著）
[0080] 6.第六實(shí)施例（場(chǎng)效應(yīng)晶體管；在本實(shí)例中，低介電常數(shù)區(qū)域被設(shè)置于柵極電極 的指狀部上和連結(jié)部的至少一部分上）
[0081] 7.應(yīng)用例（無線電通信單元）
[0082] 第一實(shí)施例
[0083]圖1圖示了包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的射頻開關(guān)的構(gòu)造。射頻 開關(guān)1可以被用于諸如移動(dòng)電話等便攜式信息終端的前端，且可以根據(jù)輸入/輸出端口的 數(shù)量而使用諸如圖2中所示的SPST(單刀單通：SinglePoleSingleThrough)、SPDT(單刀 雙通：SinglePoleDoubleThrough)、SP3T(單刀三通）和SPNT(其中N是實(shí)數(shù)）等各種 構(gòu)造。圖1圖示了SP10T開關(guān)的示例。SP10T開關(guān)可以包括十個(gè)觸點(diǎn)和被耦合至天線ANT 的一個(gè)刀極（pole)。射頻開關(guān)1可以具有各種構(gòu)造，這些構(gòu)造中的任一者都是通過具有圖 2中所示的基本電路構(gòu)造的SPST開關(guān)的組合而構(gòu)成的。
[0084] 圖3圖示了圖2中所示的SPST開關(guān)1A的等效電路。SPST開關(guān)1A例如可以包括第 一端口Portl、第二端口Port2、第一開關(guān)元件FET1和第二開關(guān)元件FET2。第一端口Portl 被連接至天線ANT。第一開關(guān)元件FET1被連接于第一端口Portl與接地之間。第二開關(guān)元 件FET2被連接于第一端口Portl與第二端口Port2之間。
[0085] 在SPST開關(guān)1A中，接通/斷開控制是通過分別經(jīng)由電阻器向第一開關(guān)元件FET1 的柵極施加控制電壓Vcl和向第二開關(guān)元件FET2的柵極施加控制電壓Vc2來實(shí)施的。在 接通狀態(tài)下，如圖4所示，第二開關(guān)元件FET2處于傳導(dǎo)狀態(tài)，且第一開關(guān)元件FET1處于非 傳導(dǎo)狀態(tài)。在斷開狀態(tài)下，如圖5所示，第一開關(guān)元件FET1處于傳導(dǎo)狀態(tài)，且第二開關(guān)元件 FET2處于非傳導(dǎo)狀態(tài)。
[0086] 第一開關(guān)元件FET1和第二開關(guān)元件FET2的接通電阻及斷開電容是分