本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及使用半導(dǎo)體裝置的切換裝置。
背景技術(shù)：
天線開關(guān)是用于將射頻(rf)信號從一個(gè)輸入路由到多個(gè)輸出路徑的裝置。rf信號可為具有相對較大的擺幅的信號。天線開關(guān)是蜂窩式rf前端模塊的第一晶體管級。對于用于第三代(3g)或第四代(4g)應(yīng)用的天線開關(guān)，對諧波抑制的要求相對嚴(yán)格。舉例來說，當(dāng)rf信號的輸入rf功率是33dbm時(shí)，由天線開關(guān)引起的二次諧波應(yīng)低于-70dbm。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置包括第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、以及溝道區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域摻雜有第一類型的摻雜劑。所述第二摻雜區(qū)域摻雜有所述第一類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域經(jīng)配置以使第一區(qū)域具有第一濃度的所述第二類型的摻雜劑并使第二區(qū)域具有第二濃度的所述第二類型的摻雜劑，且所述第二濃度高于所述第一濃度。
本發(fā)明也提供一種半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置包括第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、以及溝道區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域摻雜有第一類型的摻雜劑。所述第二摻雜區(qū)域摻雜有所述第一類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域和所述第一摻雜區(qū)域經(jīng)配置以形成第一pin(p本征n)二極管。
本發(fā)明更提供一種切換裝置。所述切換裝置包括第一晶體管。所述第一晶體管經(jīng)布置以根據(jù)第一控制信號選擇性地將第一連接端子耦合到第二連接端子，所述第一晶體管包括第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、以及第一溝道區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域摻雜有第一類型的摻雜劑且耦合到所述第一連接端子。所述第二摻雜區(qū)域摻雜有所述第一類型的摻雜劑且耦合到所述第二連接端子。所述第一溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑且受所述第一控制信號控制。所述第一溝道區(qū)域經(jīng)配置以使第一區(qū)域具有第一濃度的所述第二類型的摻雜劑并使第二區(qū)域具有第二濃度的所述第二類型的摻雜劑，且所述第二濃度高于所述第一濃度。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)谝籶in二極管形成于mosfet的溝道區(qū)域與漏極區(qū)域之間和/或第二pin二極管形成于溝道區(qū)域與源極區(qū)域之間時(shí)，mosfet的接通電阻不受漏極端子與源極端子之間的電壓影響。此外，mosfet的斷開電容不受mosfet的漏極端子與源極端子之間的電壓影響。當(dāng)mosfet用于形成切換裝置時(shí)，切換裝置的諧波功率顯著減小。
附圖說明
在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述最佳地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)注意，根據(jù)行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，各種特征件并非按比例繪制。事實(shí)上，為使論述清楚，可任意增大或減小各種特征件的尺寸。
圖1是說明根據(jù)一些實(shí)施例的切換裝置的圖。
圖2是說明根據(jù)一些實(shí)施例的開關(guān)單元的圖。
圖3是說明根據(jù)一些實(shí)施例的晶體管的橫截面圖的圖。
圖4是說明根據(jù)一些實(shí)施例的對應(yīng)于接通的開關(guān)單元的漏極端子與源極端子之間的電壓的電阻的變化的圖。
圖5是說明根據(jù)一些實(shí)施例的切換裝置的等效電路的圖。
圖6是說明根據(jù)一些實(shí)施例的mosfet的橫截面圖的圖。
圖7是說明根據(jù)一些實(shí)施例的mosfet的橫截面圖的圖。
圖8是說明根據(jù)一些實(shí)施例的對應(yīng)于斷開的開關(guān)單元的漏極端子與源極端子之間的電壓的電容的變化的圖。
圖9是說明根據(jù)一些實(shí)施例的mosfet的橫截面圖的圖。
圖10是說明根據(jù)一些實(shí)施例的對應(yīng)于斷開的開關(guān)單元的漏極端子與源極端子之間的電壓的電容的變化的圖。
具體實(shí)施方式
以下揭示內(nèi)容提供用于實(shí)施所提供的標(biāo)的物的不同特征的許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下文描述組件和布置的特定實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅為實(shí)例且不希望為限制性的。舉例來說，在以下描述中第一特征形成于第二特征上方或第一特征形成于第二特征上可包含第一與第二特征是直接接觸而形成的實(shí)施例，且也可包含額外特征可形成于第一特征與第二特征之間使得第一特征與第二特征可不直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明可在各種實(shí)例中重復(fù)元件符號和/或字母。此重復(fù)是出于簡單和清楚目的，且其本身并不規(guī)定所論述的各種實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
在下文中詳細(xì)論述實(shí)施例的開發(fā)與使用。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明提供可體現(xiàn)于多種多樣的特定上下文中的許多可適用的發(fā)明概念。所論述的特定實(shí)施例僅說明用于開發(fā)和使用本發(fā)明的特定方式，且不限制本發(fā)明的范圍。
此外，為易于描述，在本文中可使用例如“下方”、“之下”、“下部”、“之上”、“上部”、“下部”、“左”、“右”以及其類似者的空間相對術(shù)語，以描述如圖式中所說明的一個(gè)元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系。所述空間相對術(shù)語希望涵蓋在使用或操作中的裝置除圖式中所描繪的取向外的不同取向。設(shè)備可以其它方式經(jīng)取向(旋轉(zhuǎn)90度或以其它取向)，且同樣可相應(yīng)地解釋本文中所使用的空間相對描述符。應(yīng)理解，當(dāng)將元件稱為“連接到”或“耦合到”另一元件時(shí)，其可直接連接或耦合到另一元件，或可存在介入元件。
圖1是說明根據(jù)一些實(shí)施例的切換裝置100的圖。切換裝置100可為用于將射頻(rf)信號從一個(gè)輸入路由到多個(gè)輸出路徑的天線開關(guān)。出于說明目的，切換裝置100是單刀雙擲(spdt)開關(guān)。然而，此并非是實(shí)施例的限制。參考圖1，切換裝置100包括第一開關(guān)單元102、第二開關(guān)單元104、第三開關(guān)單元106、以及第四開關(guān)單元108。每一開關(guān)單元具有四個(gè)連接端子，即，漏極端子、源極端子、柵極端子、以及主體端子。應(yīng)注意，漏極端子與源極端子可取決于施加于其的電壓而互換。
特定來說，對于第一開關(guān)單元102，漏極端子d1耦合到第一端口trx1；源極端子s1耦合到天線ant；柵極端子g1耦合到第一控制信號sc1；以及主體端子b1耦合到第二控制信號sc2。對于第二開關(guān)單元104，漏極端子d2耦合到第二端口trx2；源極端子s2耦合到天線ant；柵極端子g2耦合到第三控制信號sc3；以及主體端子b2耦合到第四控制信號sc4。對于第三開關(guān)單元106，漏極端子d3耦合到第一端口trx1；源極端子s3耦合到參考電壓(例如，接地電壓vgnd)；柵極端子g3耦合到第三控制信號sc3；以及主體端子b3耦合到第四控制信號sc4。對于第四開關(guān)單元108，漏極端子d4耦合到第二端口trx2；源極端子s4耦合到接地電壓vgnd；柵極端子g4耦合到第一控制信號sc1；以及主體端子b4耦合到第二控制信號sc2。
根據(jù)一些實(shí)施例，第一控制信號sc1與第三控制信號sc3是互補(bǔ)的，而第二控制信號sc2與第四控制信號sc4是互補(bǔ)的。換句話說，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)單元102和第四開關(guān)單元108由第一控制信號sc1接通時(shí)，第二開關(guān)單元104和第三開關(guān)單元106由第三控制信號sc3斷開。
根據(jù)一些實(shí)施例，第一開關(guān)單元102、第二開關(guān)單元104、第三開關(guān)單元106、以及第四開關(guān)單元108經(jīng)配置以具有相同配置。此意味著開關(guān)單元102、104、106、108中的每一者皆具有相同數(shù)目個(gè)晶體管和相同的晶體管連接性。然而，此并非是對實(shí)施例的限制。
圖2是說明根據(jù)一些實(shí)施例的開關(guān)單元200的圖。參考圖2，開關(guān)單元200具有四個(gè)端子d、s、g和b。開關(guān)單元200包括至少一個(gè)晶體管。根據(jù)一些實(shí)施例，開關(guān)單元200包括多個(gè)晶體管m_1到m_n。此外，晶體管m_1到m_n以級聯(lián)方式連接。第一晶體管m_1的漏極端子連接到端子d。最后一個(gè)晶體管m_n的源極端子連接到端子s。晶體管m_1到m_n的柵極端子連接到端子g。晶體管m_1到m_n的主體連接到端子b。晶體管m_1到m_n中的每一者可為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)。在圖2中，晶體管m_1到m_n中的每一者由三個(gè)電阻器r1、r2、r3進(jìn)行模型化。電阻器r1表示晶體管的漏極端子與源極端子之間的接通電阻。電阻器r2表示晶體管的柵極端子的輸入電阻。電阻器r3表示晶體管的主體電阻。
更特定來說，在圖3中展示晶體管m_1到m_n中的每一者的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。圖3是說明根據(jù)一些實(shí)施例的晶體管300的橫截面圖的圖。晶體管300包括第一摻雜區(qū)域302、第二摻雜區(qū)域304、溝道區(qū)域306、電介質(zhì)層308、以及柵極層310。溝道區(qū)域306安置于第一摻雜區(qū)域302與第二摻雜區(qū)域304之間。電介質(zhì)層308安置于溝道區(qū)域306上方。電介質(zhì)層308可為氧化物層。柵極層310安置于電介質(zhì)層308上方。柵極層310的材料可為一或多個(gè)金屬和/或半導(dǎo)體材料的組合。舉例來說，柵極層310的材料可為多晶硅、金屬等等。第一摻雜區(qū)域302摻雜有第一類型的摻雜劑。第二摻雜區(qū)域304摻雜有第一類型的摻雜劑。溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑。第二類型的摻雜劑不同于第一類型的摻雜劑。出于說明目的，晶體管300是n型mosfet。因此，第一類型的摻雜劑是n型摻雜劑，而第二類型的摻雜劑是p型摻雜劑。第一摻雜區(qū)域302和第二摻雜區(qū)域304是晶體管300的漏極/源極區(qū)域。為簡潔起見，第一摻雜區(qū)域302是漏極區(qū)域d，第二摻雜區(qū)域304是漏極區(qū)域s，且柵極層310是晶體管300的柵極端子g。根據(jù)一些實(shí)施例，第一摻雜區(qū)域302、第二摻雜區(qū)域304、以及溝道區(qū)域306安置于掩埋氧化物(box)層(未展示)上方，掩埋氧化物層又安置于硅襯底層(未展示)上方。
根據(jù)一些實(shí)施例，溝道區(qū)域306包括第一區(qū)域3062、第二區(qū)域3064、以及第三區(qū)域3066。第一區(qū)域3062輕摻雜有p型摻雜劑，而第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066重?fù)诫s有p型摻雜劑。因此，第一區(qū)域3062、第二區(qū)域3064、以及第三區(qū)域3066經(jīng)配置以分別具有第一濃度、第二濃度以及第三濃度的p型摻雜劑。此外，第二濃度和第三濃度高于第一濃度。根據(jù)一些實(shí)施例，第二濃度大體上等于第三濃度。
第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066安置于第一區(qū)域3062內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例，第二區(qū)域3064接近但不與第一摻雜區(qū)域302重疊。第三區(qū)域3066接近但不與第二摻雜區(qū)域304重疊。特定來說，第二區(qū)域3064比第二摻雜區(qū)域304更接近于第一摻雜區(qū)域302，且第三區(qū)域3066比第一摻雜區(qū)域302更接近于第二摻雜區(qū)域304。另外，第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066不與電介質(zhì)層308重疊。換句話說，第二區(qū)域3064不接觸第一摻雜區(qū)域302，第三區(qū)域3066不接觸第二摻雜區(qū)域304，且第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066不接觸電介質(zhì)層308。根據(jù)一些實(shí)施例，第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066經(jīng)配置而以如圖3中所展示的“l(fā)”形狀延伸。然而，此并非是對實(shí)施例的限制。只要滿足上述條件，第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066就可為任何形狀。舉例來說，第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066可為球形。此外，第二區(qū)域3064和第三區(qū)域3066可經(jīng)配置以具有不同形狀。根據(jù)一些實(shí)施例，第二區(qū)域3064與第一摻雜區(qū)域302之間的距離大體上等于第三區(qū)域3066與第二摻雜區(qū)域304之間的距離。
此外，根據(jù)圖3的配置，當(dāng)?shù)诙^(qū)域3064接近但不與第一摻雜區(qū)域302重疊時(shí)，那么第二區(qū)域3064、第一區(qū)域3062、以及第一摻雜區(qū)域302形成第一pin(p本征n)二極管。類似地，當(dāng)?shù)谌齾^(qū)域3066接近但不與第二摻雜區(qū)域304重疊時(shí)，那么第三區(qū)域3066、第一區(qū)域3062、以及第二摻雜區(qū)域304形成第二pin二極管。應(yīng)注意，pin二極管是具有p型半導(dǎo)體區(qū)域與n型半導(dǎo)體區(qū)域之間的本征半導(dǎo)體區(qū)域的二極管。p型和n型半導(dǎo)體區(qū)域通常經(jīng)重?fù)诫s。本征半導(dǎo)體區(qū)域可為未摻雜的本征半導(dǎo)體區(qū)域或輕摻雜的本征半導(dǎo)體區(qū)域。根據(jù)實(shí)施例，第一區(qū)域3062是第一和第二pin二極管的本征半導(dǎo)體區(qū)域。
返回參考圖1的切換裝置100，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)單元102、第二開關(guān)單元104、第三開關(guān)單元106、以及第四開關(guān)單元108中的晶體管經(jīng)配置以具有類似于圖3中的晶體管300的摻雜配置時(shí)，切換裝置100的線性性能得以改進(jìn)。特定來說，當(dāng)切換裝置100用于在第一端口trx1與天線ant之間、或在第一端口trx1與天線ant之間路由射頻(rf)信號時(shí)，切換裝置100的諧波功率減小。波的諧波是信號的分量頻率，其是基頻的整數(shù)倍。舉例來說，如果基頻是f，那么諧波具有頻率2f、3f、4f、…等等。在以下段落中解釋原因。
根據(jù)一些實(shí)施例，當(dāng)切換裝置100中的開關(guān)單元由對應(yīng)控制信號(即，柵極控制信號和主體控制信號)接通時(shí)，切換單元可由具有電阻r的電阻器進(jìn)行模型化。當(dāng)開關(guān)單元由對應(yīng)控制信號斷開時(shí)，開關(guān)單元可由具有電容c的電容器進(jìn)行模型化。對于接通的開關(guān)單元的電阻r，在圖4中展示對應(yīng)于開關(guān)單元的漏極端子d與源極端子s之間的電壓vds的電阻r的變化。參考圖4，曲線402表示對應(yīng)于電壓vds的電阻r的變化。曲線402是非線性曲線。根據(jù)一些實(shí)施例，曲線402可由以下非線性二次方程式(1)來表示：
r＝r0(1+vc1vds+vc2vds2)(1)
vds是接通的開關(guān)單元的漏極端子d與源極端子s之間的電壓。vc1和vc2分別是項(xiàng)vds和vds2的非線性系數(shù)。r0是常數(shù)?？梢?，當(dāng)電壓vds為零時(shí)，接通的開關(guān)單元的電阻r是r0。
類似地，對于斷開的開關(guān)單元的電容c，對應(yīng)于開關(guān)單元的漏極端子d與源極端子s之間的電壓vds的電容c的變化也類似于402的非線性曲線。將在圖8中論述電容c。根據(jù)一些實(shí)施例，電容c可由以下非線性二次方程式(2)來表示：
c＝c0(1+vc1vds+vc2vds2)(2)
如先前所論述，vds是斷開的開關(guān)單元的漏極端子d與源極端子s之間的電壓。vc1和vc2分別是項(xiàng)vds和vds2的非線性系數(shù)。另外，c0是常數(shù)?？梢姡?dāng)電壓vds為零時(shí)，斷開的開關(guān)單元的電容c是c0。
當(dāng)獲得方程式(1)和(2)的常數(shù)r0、c0、以及系數(shù)vc1、vc2時(shí)，也獲得接通的開關(guān)單元和斷開的開關(guān)單元的模型(即，電阻r和電容c)。接著，接通的開關(guān)單元和斷開的開關(guān)單元的模型可取代切換裝置100中的開關(guān)單元以分析切換裝置100的頻率響應(yīng)。
舉例來說，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)單元102和第四開關(guān)單元108接通且第二開關(guān)單元104和第三開關(guān)單元106斷開以在第一端口trx1與天線ant之間路由rf信號時(shí)，切換裝置100可由圖5中的電路進(jìn)行模型化。圖5是說明根據(jù)一些實(shí)施例的切換裝置100的等效電路500的圖。在本實(shí)施例中，切換裝置100是單刀雙擲(sp2t)開關(guān)。參考圖5，等效電路500包括第一電阻器502、第一電容器504、第二電容器506、以及第二電阻器508。此外，第一電阻器502是第一開關(guān)單元102的等效電路；第一電容器504是第二開關(guān)單元104的等效電路；第二電容器506是第三開關(guān)單元106的等效電路；以及第二電阻器508是第四開關(guān)單元108的等效電路。具體來說，第一電阻器502和第二電阻器508由控管電阻r的方程式(1)進(jìn)行模型化，且第一電容器504和第二電容器506由控管電容c的方程式(2)進(jìn)行模型化。
接著，當(dāng)分析等效電路500時(shí)，得出：等效電路500的諧波由第一電阻器502主宰。更具體來說，對于sp2t開關(guān)，sp2t開關(guān)的諧波由第一端口trx1與天線ant之間的信號路徑的電阻主宰。此意味著，與等效電路500中的第一電容器504、第二電容器506以及第二電阻器508相比，第一電阻器502將最多諧波貢獻(xiàn)到等效電路500。此外，諧波中的二次諧波由方程式(1)中的系數(shù)vc1主宰，且諧波中的三次諧波由方程式(1)中的系數(shù)vc2主宰。應(yīng)注意，二次諧波是具有雙倍的基頻的信號，且三次諧波是具有三倍的基頻的信號。基頻是所期望的rf信號的頻率。
另外，對應(yīng)于接通的mosfet的電阻r的方程式(1)中的系數(shù)vc2是歸因于mosfet的溝道區(qū)域中的橫向電場。具體來說，當(dāng)mosfet由柵極控制信號接通時(shí)，溝道區(qū)域中的溝道反型電荷受柵極控制信號和mosfet的漏極電壓控制。溝道區(qū)域中的溝道反型電荷可確定對應(yīng)于接通的mosfet的電阻r的方程式(1)中的系數(shù)vc2。根據(jù)一些實(shí)施例，電阻r由以下方程式(3)來表達(dá)：
r＝1/[ucox(w/l)(vgs-vth-vds)](3)
參數(shù)u是電子遷移率。參數(shù)cox是氧化物層的每單位柵極面積的電容。w是mosfet的溝道寬度。l是mosfet的溝道長度。vth是mosfet的閾值電壓。vgs是mosfet的柵極端子與源極端子之間的電壓。vds是mosfet的漏極端子與源極端子之間的電壓。
圖6是說明根據(jù)一些實(shí)施例的mosfet600的橫截面圖的圖。出于說明目的，mosfet600是n型mosfet。mosfet600包括漏極區(qū)域602、源極區(qū)域604、溝道區(qū)域606、電介質(zhì)層608、以及柵極層610。漏極區(qū)域602耦合到漏極電壓vd。源極區(qū)域604耦合到源極電壓vs。柵極層610耦合到柵極控制電壓vg。漏極區(qū)域602和源極區(qū)域604重?fù)诫s有n型摻雜劑。重?fù)诫s的n型摻雜劑由n+表示。溝道區(qū)域606輕摻雜有p型摻雜劑。輕摻雜的p型摻雜劑由p表示。應(yīng)注意，漏極區(qū)域602、源極區(qū)域604、以及溝道區(qū)域606安置于掩埋氧化物(box)層(未展示)上方，且掩埋氧化物安置于硅襯底層(未展示)上方。當(dāng)整個(gè)溝道區(qū)域606輕摻雜有p型摻雜劑時(shí)，溝道區(qū)域606中的大約99％的溝道反型電荷受柵極控制信號vg控制，且當(dāng)mosfet600由柵極控制信號vg接通時(shí)，1％的溝道反型電荷受漏極電壓vd控制。換句話說，當(dāng)整個(gè)溝道區(qū)域606輕摻雜有p型摻雜劑時(shí)，接通的mosfet600的電阻r受mosfet600的漏極端子與源極端子之間的電壓(即，vds)影響，如上文提及的方程式(3)中所表達(dá)。因?yàn)榻油ǖ膍osfet600的電阻r受漏極端子與源極端子之間的電壓影響，所以方程式(1)中的非線性項(xiàng)“vc2vds2”不可忽略不計(jì)。因此，當(dāng)切換裝置由mosfet600組成時(shí)，切換裝置可誘發(fā)高功率的三次諧波。
根據(jù)一些實(shí)施例，為了使用mosfet600解決切換裝置的問題，第一重?fù)诫sp型區(qū)域和第二重?fù)诫sp型區(qū)域形成于溝道區(qū)域606中。圖7是說明根據(jù)一些實(shí)施例的mosfet700的橫截面圖的圖。出于說明目的，mosfet700是n型mosfet。mosfet700包括漏極區(qū)域702、源極區(qū)域704、溝道區(qū)域706、電介質(zhì)層708、以及柵極層710。漏極區(qū)域702耦合到漏極電壓vd1。源極區(qū)域704耦合到源極電壓vs1。柵極層710耦合到柵極控制電壓vg1。漏極區(qū)域702和源極區(qū)域704重?fù)诫s有n型摻雜劑，即，n+。溝道區(qū)域706輕摻雜有p型摻雜劑，即，p。此外，重?fù)诫s有p型摻雜劑的第一區(qū)域712和重?fù)诫s有p型摻雜劑(即，p+)的第二區(qū)域714形成于溝道區(qū)域706中。第一區(qū)域712與第二區(qū)域714分別接近但不與漏極區(qū)域702和源極區(qū)域704重疊。第一區(qū)域712和第二區(qū)域714還接近但不與電介質(zhì)層708重疊。應(yīng)注意，漏極區(qū)域702、源極區(qū)域704、以及溝道區(qū)域706安置于掩埋氧化物(box)層(未展示)上方，且掩埋氧化物安置于硅襯底層(未展示)上方。
第一區(qū)域712和第二區(qū)域714用于降低反轉(zhuǎn)在溝道區(qū)域706上由漏極電源vd1和源極電壓vs1引起的電荷的效果。因此，當(dāng)重?fù)诫s的第一區(qū)域712和重?fù)诫s的第二區(qū)域714形成于溝道區(qū)域706中時(shí)，當(dāng)mosfet700由柵極控制信號vg接通時(shí)，溝道區(qū)域706中的溝道反型電荷可完全受柵極控制信號vg控制，且可忽略由漏極電壓vd1和源極電壓vs1引起的效果。換句話說，接通的mosfet700的電阻r可能不受mosfet700的漏極端子與源極端子之間的電壓(即，vds)影響。當(dāng)接通的mosfet700的電阻r不受漏極端子與源極端子之間的電壓影響時(shí)，可省略方程式(1)中的非線性項(xiàng)“vc2vds2”。因此，當(dāng)切換裝置是由mosfet700組成時(shí)，切換裝置可能不誘發(fā)高功率的三次諧波，且可忽略三次諧波。
另外，單刀八擲(sp8t)開關(guān)的諧波由天線ant的電容主宰。當(dāng)一個(gè)開關(guān)單元接通時(shí)，電容可由七個(gè)斷開的開關(guān)單元貢獻(xiàn)。舉例來說，如果sp8t開關(guān)經(jīng)布置以將rf信號從天線ant路由到第一輸出路徑時(shí)，那么天線ant之間的第一開關(guān)單元接通，且剩余七個(gè)開關(guān)單元斷開。七個(gè)斷開的開關(guān)單元可將較大的電容貢獻(xiàn)到天線ant。
特定來說，再次參考圖6，對于斷開的開關(guān)單元的電容c，電容c的變化由開關(guān)單元的柵極端子g與源極端子s之間的電壓vgs和柵極端子g與漏極端子d之間的電壓vgd主宰。電容c也受漏極端子d與源極端子s之間的電壓vds影響，如圖8中所展示。圖8是說明根據(jù)一些實(shí)施例的對應(yīng)于斷開的開關(guān)單元的漏極端子d與源極端子s之間的電壓vds的電容c的變化的圖。曲線802表示對應(yīng)于電壓vds的電容c的變化。曲線802是如由方程式(2)所表達(dá)的非線性曲線。
當(dāng)整個(gè)溝道區(qū)域606輕摻雜有p型摻雜劑時(shí)，溝道區(qū)域606和漏極區(qū)域602形成第一pn二極管，且溝道區(qū)域606和漏極區(qū)域602形成第二pn二極管。當(dāng)mosfet600斷開時(shí)，漏極區(qū)域602與溝道區(qū)域606之間的電壓是正電壓，且源極區(qū)域604與溝道區(qū)域606之間的電壓也是正電壓。因此，第一pn二極管和第二pn二極管可分別誘發(fā)第一耗盡區(qū)域和第二耗盡區(qū)域。在以下方程式(4)中表達(dá)pn二極管的耗盡區(qū)域的電容：
cd＝εa/wd∝εa/(vpn)1/2(4)
ε是電介質(zhì)常數(shù)。a是pn結(jié)之間的接觸面積。wd是pn結(jié)的耗盡寬度。vpn是pn結(jié)之間的電壓。因此，wd與(vpn)1/2成比例，但不與vpn成比例。因?yàn)楹谋M寬度wd不與pn結(jié)之間的電壓vpn成比例，所以電壓vds可致使電容c具有非線性變化，如圖8中所展示。
根據(jù)一些實(shí)施例，為了使用mosfet600解決切換裝置的非線性電容的問題，第一重?fù)诫s的p型區(qū)域和第二重?fù)诫s的p型區(qū)域形成于溝道區(qū)域606中。圖9是說明根據(jù)一些實(shí)施例的mosfet900的橫截面圖的圖。出于說明目的，mosfet900是n型mosfet。mosfet900包括漏極區(qū)域902、源極區(qū)域904、溝道區(qū)域906、電介質(zhì)層908、以及柵極層910。漏極區(qū)域902耦合到漏極電壓vd2。源極區(qū)域904耦合到源極電壓vs2。柵極層910耦合到柵極控制電壓vg2。漏極區(qū)域902和源極區(qū)域904重?fù)诫s有n型摻雜劑，即，n+。溝道區(qū)域906輕摻雜有p型摻雜劑，即，p。此外，重?fù)诫s有p型摻雜劑的第一區(qū)域902和重?fù)诫s有p型摻雜劑(即，p+)的第二區(qū)域912形成于溝道區(qū)域906中。第一區(qū)域912和第二區(qū)域914分別接近但不與漏極區(qū)域902和源極區(qū)域904重疊。第一區(qū)域912和第二區(qū)域914還接近但不與電介質(zhì)層908重疊。應(yīng)注意，漏極區(qū)域902、源極區(qū)域904、以及溝道區(qū)域906安置于掩埋氧化物(box)層(未展示)上方，且掩埋氧化物安置于硅襯底層(未展示)上方。
第一區(qū)域912經(jīng)配置以使漏極區(qū)域902與溝道區(qū)域906之間的耗盡寬度wd1與漏極區(qū)域902與溝道區(qū)域906之間的電壓成比例。第二區(qū)域914經(jīng)配置以使源極區(qū)域904與溝道區(qū)域906之間的耗盡寬度wd2與源極區(qū)域904與溝道區(qū)域906之間的電壓成比例。因此，當(dāng)重?fù)诫s的第一區(qū)域912和重?fù)诫s的第二區(qū)域914形成于溝道區(qū)域906中時(shí)，當(dāng)mosfet900斷開時(shí)，溝道區(qū)域706中的耗盡寬度與漏極區(qū)域902與源極區(qū)域904之間的電壓成比例。接著，斷開的mosfet900的電容c可能不受mosfet900的漏極端子與源極端子之間的電壓(即，vds)影響，如圖10中所展示。圖10是說明根據(jù)一些實(shí)施例的對應(yīng)于斷開的開關(guān)單元的漏極端子d與源極端子s之間的電壓vds的電容c的變化的圖。曲線1002表示在不存在第一區(qū)域912和第二區(qū)域914的情況下對應(yīng)于電壓vds的電容c的變化。曲線1002是如由方程式(2)所表達(dá)的非線性曲線。曲線1004表示在存在第一區(qū)域912和第二區(qū)域914的情況下對應(yīng)于電壓vds的電容c的變化?？梢?，電容c相對穩(wěn)定，且不受電壓vds影響。因?yàn)閿嚅_的mosfet900的電容c不受漏極端子與源極端子之間的電壓影響，所以可省略方程式(2)中的非線性項(xiàng)“vc2vds2”。因此，當(dāng)sp8t開關(guān)是由mosfet900組成時(shí)，sp8t開關(guān)可能不誘發(fā)高功率的諧波，且可忽略諧波。
當(dāng)圖7的半導(dǎo)體配置與圖9的半導(dǎo)體配置組合時(shí)，獲得圖3的半導(dǎo)體配置。此外，圖3的半導(dǎo)體配置可具有圖7和圖9的半導(dǎo)體配置的優(yōu)點(diǎn)兩者。因此，當(dāng)切換裝置是由晶體管300組成時(shí)，切換裝置的諧波功率減小。
簡單來說，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)谝籶in二極管形成于mosfet的溝道區(qū)域與漏極區(qū)域之間和/或第二pin二極管形成于溝道區(qū)域與源極區(qū)域之間時(shí)，mosfet的接通電阻不受漏極端子與源極端子之間的電壓影響。此外，mosfet的斷開電容不受mosfet的漏極端子與源極端子之間的電壓影響。當(dāng)mosfet用于形成切換裝置時(shí)，切換裝置的諧波功率顯著減小。
在一些實(shí)施例中，揭示一種半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置包括第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、以及溝道區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域摻雜有第一類型的摻雜劑。所述第二摻雜區(qū)域摻雜有所述第一類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域經(jīng)配置以使第一區(qū)域具有第一濃度的所述第二類型的摻雜劑并使第二區(qū)域具有第二濃度的所述第二類型的摻雜劑，且所述第二濃度高于所述第一濃度。
在一些實(shí)施例中，揭示一種半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置包括第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、以及溝道區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域摻雜有第一類型的摻雜劑。所述第二摻雜區(qū)域摻雜有所述第一類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑。所述溝道區(qū)域和所述第一摻雜區(qū)域經(jīng)配置以形成第一pin(p本征n)二極管。
在一些實(shí)施例中，揭示一種切換裝置。所述切換裝置包括第一晶體管。所述第一晶體管經(jīng)布置以根據(jù)第一控制信號選擇性地將第一連接端子耦合到第二連接端子，所述第一晶體管包括第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、以及第一溝道區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域摻雜有第一類型的摻雜劑且耦合到所述第一連接端子。所述第二摻雜區(qū)域摻雜有所述第一類型的摻雜劑且耦合到所述第二連接端子。所述第一溝道區(qū)域摻雜有第二類型的摻雜劑且受所述第一控制信號控制。所述第一溝道區(qū)域經(jīng)配置以使第一區(qū)域具有第一濃度的所述第二類型的摻雜劑并使第二區(qū)域具有第二濃度的所述第二類型的摻雜劑，且所述第二濃度高于所述第一濃度。
前述內(nèi)容概述數(shù)個(gè)實(shí)施例的特征，以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明的各方面。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，其可容易地使用本發(fā)明作為設(shè)計(jì)或修改用于執(zhí)行相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)本文中所介紹的實(shí)施例的相同優(yōu)點(diǎn)的其它過程和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)意識到，此類等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，且其可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在本文中做出各種改變、替代、以及更改。