關于具有減小的電阻的金屬布局的射頻開關的裝置和方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年9月18日提出的名稱為"DEVICESANDMETHODSRELATED TORADIO-FREQUENCYSWITCHESHAVINGREDUCED-RESISTANCEMETALLAYOUT(關于具有減 小的電阻的金屬布局的射頻開關的裝置和方法）"的美國61/879, 148號臨時申請的優先 權，其公開內容作為引用而被明確地整體結合在這里。
技術領域
[0003] 本公開總地涉及具有減小電阻的金屬布局的射頻開關。
【背景技術】
[0004] 在天線調諧或諸如射頻（RF)開關和無源組件的一些其它開關應用中，多個開關 元件（如場效應晶體管（FET))可以用作無源組件。它們通常以堆棧的配置布置以促進功率 的適當處理。例如，可以利用更高的FET堆棧高度來允許RF開關在不匹配時承受高功率。
【發明內容】
[0005] 在一些實施方式中，本公開涉及一種場效應晶體管（FET)器件，該FET器件包括多 個梳指，所述多個梳指以交錯配置布置，使得第一組梳指電連接到源極觸點，第二組梳指電 連接到漏極觸點。至少一些梳指具有作為沿著梳指延伸的方向的位置的函數而變化的電流 承載能力。
[0006] 在一些實施例中，所述電流承載能力在給定的梳指的近端（proximalend)處比在 該梳指的遠端（distalend)處高,該近端鄰近相應的源極觸點或漏極觸點。電流承載能力 可以以一個或更多步階減小。對于所述梳指長度的一部分，電流承載能力可以持續改變。
[0007] 在一些實施例中，所述梳指可以包括基本上在所述梳指的整個長度上延伸的第一 金屬Ml。第一金屬Ml可以具有錐形輪廓（taperedprofile),使得所述近端相比于所述遠 端具有更寬的尺寸。錐形輪廓可以從所述近端延伸到所述遠端。
[0008] 在一些實施例中，所述梳指可以進一步包括第二金屬M2,該第二金屬M2沿所述方 向從所述近端向所選位置延伸。第二金屬M2可以電連接到第一金屬Ml以在靠近所述近端 處產生更高的電流承載能力。第二金屬M2可以被配置為使得不增大第一金屬Ml尺寸而獲 得更高電流承載能力。第一金屬Ml的尺寸可以包括梳指的寬度。第二金屬M2可以位于第 一金屬Ml的上面。第二金屬M2可以通過電絕緣層與第一金屬Ml分離，第二金屬M2通過 一個或多個導電通孔電連接到第一金屬Ml。第二金屬M2可以具有小于或等于第一金屬Ml 的寬度的大體上恒定的寬度。第二金屬M2可以在所述近端和所述遠端之間具有錐形輪廓， 其中所述近端具有最寬尺寸。第二金屬M2可以在所述近端和中間位置之間具有錐形部分， 并且在該中間位置和所述遠端之間具有直的（straight)部分。
[0009] 在一些實施例中，第一金屬Ml和第二金屬M2中的至少一個可以被配置為使得獲 得更高電流承載能力而不會出現關斷狀態電容的顯著劣化。第一金屬Ml和第二金屬M2中 的至少一個可以在所述近端和所述遠端之間具有錐形輪廓，其中近端具有最寬尺寸。第一 金屬Ml和第二金屬M2中的至少一個可以在所述近端和中間位置之間具有錐形部分，并且 在該中間位置和所述遠端之間具有直的部分。
[0010] 在一些實施例中，第一金屬Ml和第二金屬M2可以由不同的金屬形成。在一些實 施例中，第一金屬Ml和第二金屬M2可以由大體上相同的金屬形成。在一些實施例中，FET可以是絕緣體上硅（SOI)器件。
[0011]根據許多實施方式，本公開涉及一種射頻（RF)開關裝置，其包括第一端子 (terminal)和第二端子以及串聯布置以形成堆棧的多個場效應晶體管（FET)。堆棧的一端 (end)電連接到第一端子，并且堆棧的另一端電連接到第二端子。至少一些FET中的每一個 包括多個梳指，所述多個梳指以交錯配置布置，使得第一組梳指電連接到源極觸點，第二組 梳指電連接到漏極觸點。至少一些梳指具有作為沿著梳指延伸的方向的位置的函數而變化 的電流承載能力以產生FET的減小的導通電阻（Ron)。
[0012] 在許多教導下，本公開涉及包括半導體襯底（substrate)和形成在半導體襯底上 的多個場效應管（FET)的半導體裸芯。這些FET被串聯布置以形成堆棧，其中至少一些FET 中的每一個包括多個梳指，所述多個梳指以交錯配置布置，使得第一組梳指電連接到源極 觸點并且第二組梳指電連接到漏極觸點。至少一些梳指具有作為沿著梳指延伸的方向的位 置的函數而變化的電流承載能力以產生FET的減小的導通電阻（Ron)。
[0013] 根據一些實施方式，本公開涉及制造射頻（RF)開關裝置的方法。該方法包括提供 半導體襯底。該方法進一步包括在該半導體襯底上形成多個場效應管（FET)，其中至少一些 FET中的每一個包括多個梳指，所述多個梳指以交錯配置布置，使得第一組梳指電連接到源 極觸點并且第二組梳指電連接到漏極觸點。至少一些梳指具有作為沿著梳指延伸的方向的 位置的函數而變化的電流承載能力以產生FET的減小的導通電阻（Ron)。該方法進一步包 括串聯連接FET以形成堆棧。
[0014] 在一些實施方式中，本公開涉及包括配置為容納多個組件的封裝基板 (substrate)的射頻（RF)開關模塊。該模塊進一步包括安裝在封裝基板上的裸芯。該裸芯 包括具有多個串聯連接以形成堆棧的場效應晶體管（FET)的開關電路。至少一些FET中的 每個包括多個梳指，所述多個梳指以交錯配置布置，使得第一組梳指電連接到源極觸點并 且第二組梳指電連接到漏極觸點。至少一些梳指具有作為沿著梳指延伸的方向的位置的函 數而變化的電流承載能力以產生FET的減小的導通電阻（Ron)。
[0015] 根據一些實施方式，本公開涉及包括發射機以及與發射機通信的功率放大器的無 線裝置。功率放大器被配置為放大由發射機產生的RF信號。無線裝置進一步包括被配置為 發送放大的RF信號的天線。該無線設備進一步包括被配置為將放大的RF信號從功率放大 器路由到天線的開關電路。開關電路包括串聯連接以形成堆棧的多個場效應晶體管（FET)。 至少一些FET中的每個包括多個梳指，所述多個梳指以交錯配置布置，使得第一組梳指電 連接到源極觸點并且第二組梳指電連接到漏極觸點。至少一些梳指具有作為沿著梳指延伸 的方向的位置的函數而變化的電流承載能力以產生FET的減小的導通電阻（Ron)。
[0016] 為概括本公開的目的，本發明的一些方面、優點和新穎特征都已在這里描述。應理 解的是，不一定所有這些優點可以根據本發明的任何特定實施例達到。因此，可以以達到或 優化這里所教導的一個優點或一組優點，而不一定達到這里可能教導或建議的其它優點的 方式實現或實施本發明。
【附圖說明】
[0017]圖1描述了包括具有如這里描述的一個或多個特征的場效應晶體管（FET)堆棧的 射頻（RF)開關。
[0018] 圖2描述了具有耦接到柵極節點G的柵極、通過第一和第二金屬（Ml和M2)耦接 到輸入節點的源極、以及通過第一和第二金屬（Ml和M2)耦接到輸出節點的漏極的FET。
[0019] 圖3示出了電阻R和R'的電路表示，電阻R和R'可以分別由在輸入/輸出節點和 FET的源極/漏極之間以及在FET的漏極/源極和輸出/輸入節點之間的Ml和M2提供。
[0020] 圖4示出了在一些情形下，電連接特征也可以產生分別由在輸入/輸出節點和FET 的源極/漏極之間以及在FET的漏極/源極和輸出/輸入節點之間的Ml和M2提供電感L 和L，。
[0021] 圖5示出了在一些實施例中，本公開的一個或多個特征可以在具有梳指配置的一 個或多個FET中實施。
[0022] 圖6示出具有如這里描述的一個或多個特征的多個FET可以被串聯布置以產生堆 棧配置。
[0023] 圖7示出了梳指從源極/漏極觸點沿著X軸延伸的示例。
[0024] 圖8示出了在一些實施例中，與梳指相關聯的可變電感可以以不同方式實施。
[0025] 圖9示出了在一些實施例中，可以實施增大的電感配置使得FET的整個布局面積 (area)被維持或者甚至被減小。
[0026] 圖10示出了金屬布局配置的平面圖，其中M2金屬可以在Ml金屬梳指上方實施。
[0027] 圖IlA示出了在Ml金屬上方實施的M2金屬的側視圖，其中近端與源極/漏極觸 點相對。
[0028] 圖IlB示出了在一些實施例中，M2金屬可以實施為與Ml金屬層分開的層。
[0029] 圖12A-12C示出了可以如何相對于Ml金屬配置M2金屬的寬度和/或橫向位置的 不同示例的橫截面圖。
[0030] 圖13示出了金屬布局配置的平面圖，在該金屬布局配置中在源極/漏極觸點的Ml 金屬之上能夠實施M2金屬。
[0031] 圖14A-14D示出了可以如何相對于Ml配置圖13的M2的示例的橫截面圖。
[0032] 圖15示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的Ml金屬之上實施的M2金屬。
[0033] 圖16A示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的Ml金屬之上實施的錐形M2金屬。
[0034] 圖16B示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的錐形Ml金屬之上實施的M2金屬。
[0035] 圖16C示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的錐形Ml金屬之上實施的錐形M2金屬。
[0036] 圖16D示出了在一些實施例中，Ml金屬單獨可被配置以提供一個或多個如這里所 描述的特征。
[0037] 圖17A示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的Ml金屬之上實施的部分錐形M2金屬。
[0038] 圖17B示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的部分錐形Ml金屬之上實施的M2金屬。
[0039] 圖17C示出了一種示例配置，其中具有增大的寬度的M2金屬被示出為電連接到在 梳指特征的部分錐形Ml金屬之上實施的部