一种射频开关及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种射频开关及其制备方法。


背景技术：

2.射频开关是众多无线通信系统中非常重要的元件，具有结构简单、适用范围广泛、成本低、耗电低、易于安装、可靠性高等优点，被广泛应用于载波电话切换、有线电视信号切换、有线电视信号开关等领域。
3.典型的射频开关包含一系列串联的晶体管结构，在射频开关工作时，部分区域处于导通状态，部分区域处于关断状态，但在实际应用中发现，处于关断状态射频开关的衬底上仍有信号传输，使射频开关的隔离度(isolation)变差，引起信号损失的同时使器件的灵敏度降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种射频开关及其制备方法，避免射频开关处于关断状态时衬底上的信号传输，提高器件的隔离度。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种射频开关，包括：
6.衬底，所述衬底内具有若干深沟槽；
7.外延层，覆盖所述深沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底；
8.沟槽隔离结构，位于所述深沟槽内并至少遮盖所述深沟槽的开口，以使所述深沟槽内形成第一空气隙；
9.栅极结构，位于所述外延层上，且位于相邻的深沟槽之间。
10.可选的，所述沟槽隔离结构还延伸至填充部分深度的所述深沟槽。
11.可选的，所述深沟槽的深度为3.6μm～4.4μm。
12.可选的，所述深沟槽的宽度为0.36μm～0.44μm。
13.可选的，所述第一空气隙的宽度为0.1μm～0.15μm。
14.基于同一发明构思，本发明还提供一种射频开关的制备方法，包括：
15.提供衬底，在所述衬底内形成若干深沟槽；
16.在所述衬底上形成外延层，所述外延层覆盖所述深沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底；
17.在所述深沟槽内形成沟槽隔离结构，且所述浅槽隔离结构至少遮盖所述深沟槽的开口，以使所述深沟槽内形成第一空气隙；
18.在所述外延层上形成栅极结构，且所述栅极结构位于相邻的深沟槽之间。
19.可选的，形成所述外延层的步骤包括：
20.在所述衬底上形成外延材料层，所述外延材料层覆盖所述深沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底，并遮盖所述深沟槽的开口，以使所述深沟槽内形成第二空气隙；
21.刻蚀所述外延材料层，以使所述第二空气隙露出，剩余的所述外延材料层构成所
述外延层。
22.可选的，所述第二空气隙的深度为0.36μm～0.44μm。
23.可选的，形成所述沟槽隔离结构的步骤包括：
24.在所述外延层上形成隔离材料层，所述隔离材料层还至少遮盖所述第二空气隙的开口，以形成所述第一空气隙；
25.对所述隔离材料层进行平坦化工艺直至露出所述外延层，剩余的所述隔离材料层形成所述沟槽隔离结构。
26.可选的，刻蚀所述外延材料层时，还同步在所述外延层中形成若干浅沟槽，在所述外延层上形成隔离材料层时，所述隔离材料层还填充所述浅沟槽，以形成若干浅槽隔离结构。
27.本发明提供一种射频开关及其制备方法，包括：衬底，所述衬底内具有若干深沟槽；外延层，覆盖所述深沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底；沟槽隔离结构，位于所述深沟槽内并至少遮盖所述深沟槽的开口，以使所述深沟槽内形成第一空气隙；栅极结构，位于所述外延层上，且位于相邻的深沟槽之间。由于所述第一空气隙的介电常数很低，所述第一空气隙及所述沟槽隔离结构可以起到很好的隔离效果，避免当所述射频开关处于关断状态时仍有信号在所述衬底上传输的情况发生，使所述射频开关具有更好的隔离度，提升所述射频开关的性能。
附图说明
28.图1为本发明提供的一种射频开关的制备方法的流程图；
29.图2～9为本发明提供的一种射频开关的制备方法的相应步骤对应的结构示意图；
30.其中，附图说明为：
31.100-衬底；101-深沟槽；102-外延材料层；103-第一空气隙；104-外延层；106-隔离材料层；107-第二空气隙；108-沟槽隔离结构；110-栅极结构。
具体实施方式
32.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
33.在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些文本未描述的其它步骤可被添加到该方法。
34.图9为本实施例提供的一种射频开关的结构示意图，如图9所示，本实施例提供一种射频开关，包括：衬底100，所述衬底100内具有若干深沟槽101；外延层104，覆盖所述深沟槽101的内壁并延伸覆盖所述衬底100；沟槽隔离结构108，位于所述深沟槽101内并至少遮盖所述深沟槽101的开口，以使所述深沟槽101内形成第一空气隙107；栅极结构110，位于所述外延层104上，且位于相邻的所述深沟槽101之间。
35.所述沟槽隔离结构108还可以填充部分深度的所述深沟槽101。所述沟槽隔离结构108将所述衬底100与所述外延层104进行隔离，由于所述第一空气隙107的介电常数非常低，当所述射频开关处于关断状态时，所述沟槽隔离结构108及所述第一空气隙107可以有效阻断相邻的所述栅极结构110之间的信号在所述衬底100上传输，减少信号损失的同时增强所述射频开关的隔离度，增加所述射频开关的灵敏性，以实现更好的性能。
36.其中，所述深沟槽101的深度为3.6μm～4.4μm，且所述深沟槽101的宽度为0.36μm～0.44μm，保证所述深沟槽101深度与宽度之间的比值，确保所述外延层104仅覆盖所述深沟槽101的内壁，而不是充满所述深沟槽101，进而确保所述第一空气隙107的宽度，达到更好的隔离效果。
37.所述第一空气隙105的宽度为0.1μm～0.15μm。
38.所述射频开关还包括：栅极结构、源区及漏区。所述栅极结构位于所述外延层上，且位于所述深沟槽之间，所述源区及所述漏区位于所述栅极结构两侧的所述外延层内，所述栅极结构、所述源区及所述漏区构成晶体管结构。
39.图1为本实施例提供的一种射频开关的制备方法的流程图，如图1所示，本发明提供了一种射频开关的制备方法，包括：
40.步骤s1：提供衬底，在所述衬底内形成若干深沟槽；
41.步骤s2：在所述衬底上形成外延层，所述外延层覆盖所述深沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底；
42.步骤s3：在所述深沟槽内形成沟槽隔离结构，且所述浅槽隔离结构至少遮盖所述深沟槽的开口，以使所述深沟槽内形成第一空气隙；
43.步骤s4：在所述外延层上形成栅极结构，且所述栅极结构位于相邻的所述深沟槽之间。
44.图2～9为本实施例提供的一种射频开关的制备方法的相应步骤对应的结构示意图，下面结合附图2～9对本实施例提供的一种射频开关的制备方法进行更详细的描述，其中图示了本发明的可选实施例。
45.如图2所示，提供衬底100，刻蚀所述衬底100，在所述衬底100内形成若干深沟槽101。所述深沟槽101的深度为3.6μm～4.4μm，且所述深沟槽101的宽度为0.36μm～0.44μm。
46.如图4所示，在所述衬底100上形成外延材料层102，所述外延材料层102覆盖所述深沟槽101的内壁并延伸覆盖所述衬底100。由于所述深沟槽101深度与宽度之间的比值较大，且所述外延材料层102的填充能力较弱，在所述外延材料层102的形成过程中，所述外延材料层102遮盖所述深沟槽101的开口，并在所述深沟槽101内形成第二空气隙103。
47.在本实施例中，所述第二空气隙103的深度为1.6μm～2.4μm，宽度为0.1μm～0.15μm。
48.图3与图5分别为图2与图4对应的射频开关结构示意图的电镜扫描图，如图3与图5所示，在所述衬底100上形成所述外延材料层102后，所述外延材料层102仅覆盖所述深沟槽101的内壁，并遮盖所述深沟槽101的开口形成所述第二空气隙103，没有完全充满所述深沟槽101。
49.如图6到图7所示，刻蚀所述外延材料层，以使所述第二空气隙103露出，剩余的所述外延材料层构成外延层104。
50.进一步地，在所述外延层104上形成隔离材料层106，所述隔离材料层106至少遮盖所述第二空气隙103的开口，在本实施中，所述隔离材料层106还填充所述第二空气隙103的部分深度。所述隔离材料层106的材料可为氧化硅。
51.由于所述外延材料层在形成过程中沉积在所述深沟槽101的侧壁上，使所述第二空气隙103深度与宽度之间的比值相比于所述深沟槽101深度与宽度之间的比值进一步增大，且所述隔离材料层106的填充能力也相对较弱，在所述外延层104上形成所述隔离材料层106时，所述隔离材料层106不能充满所述第二空气隙103，只遮盖所述第二空气隙103的开口，也可以填充所述第二空气隙103的部分深度，从而在所述深沟槽101内形成第一空气隙107。
52.所述隔离材料层106少量覆盖所述第二空气隙103的侧壁，在本实施例中，所述第一空气隙107的宽度为0.1μm～0.15μm。应当理解的是，所述第一空气隙107的宽度仅为本实施例中的一种情况，在其它可选实施例中，所述第一空气隙107的宽度可根据实际情况进行调整，所述第一空气隙107存在即可对所述衬底100与所述外延层104起到隔离效果，本发明不对所述第一空气隙107的宽度及深度做限制。
53.如图8所示，对所述隔离材料层106进行平坦化工艺以减薄所述隔离材料层106，所述平坦化工艺可为化学机械研磨。研磨所述隔离材料层106直至露出所述外延层104，剩余的所述隔离材料层106形成沟槽隔离结构108，所述沟槽隔离结构108位于所述外延层104内。
54.如图9所示，对所述深沟槽101之间的所述外延层104进行第一离子注入工艺，以在所述外延层104内形成有源区(未图示)，然后在所述有源区上形成栅极结构110，并对所述栅极结构110两侧的所述外延层104内进行第二离子注入，分别形成源区与漏区，所述栅极结构110、所述源区与所述漏区构成晶体管结构。
55.由于所述沟槽隔离结构108绝缘且所述第一空气隙107的介电常数很低，所述沟槽隔离结构108及所述第一空气隙107可以很好地隔离所述衬底100与所述外延层104，当射频开关处于开启状态时，信号在所述外延层104与所述晶体管结构中传输；当所述射频开关处于关断状态时，所述衬底100中没有信号传输，增强所述射频开关的隔离度，减小所述射频开关关断时的信号损失，增强器件的灵敏性。
56.此外，在刻蚀所述外延材料层时，还可以同步刻蚀所述衬底100上的所述外延材料层，在所述外延层104内形成若干浅沟槽；再所述外延层104上形成所述隔离材料层时，所述隔离材料层还填充所述浅沟槽，以在所述外延层104内形成若干浅槽隔离结构，进一步增强所述射频开关的隔离性，降低闩锁效应，还减少了工艺步骤。
57.综上，本发明提供一种射频开关及其制备方法，包括：衬底100，所述衬底100内具有若干深沟槽101；外延层104，覆盖所述深沟槽101的内壁并延伸覆盖所述衬底100；沟槽隔离结构108，位于所述深沟槽101内并至少遮盖所述深沟槽101的开口，以使所述深沟槽101内形成第一空气隙107；栅极结构110，位于所述外延层104上，且位于相邻的所述深沟槽101之间。由于所述第一空气隙107的介电常数很低，所述第一空气隙107及所述沟槽隔离结构108更好的隔离所述衬底100与所述外延层104，防止当所述射频开关处于关断状态时仍有信号在所述衬底100上传输，使所述射频开关具有更好的隔离度，提升所述射频开关的性能。
58.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。