[发明专利]位于晶体管栅极上方的气隙以及相关方法

说明书

本发明涉及位于晶体管栅极上方的气隙以及相关方法，其中，一种半导体装置可包括：位于装置层中的晶体管栅极；位于该装置层上方的互连层；以及延伸穿过该互连层以接触该晶体管栅极的上表面的气隙。该气隙提供机制以降低使用绝缘体上半导体衬底的应用例如射频开关的导通电阻及关态电容。

技术领域

本发明涉及半导体装置，尤其涉及位于晶体管栅极上方的气隙及其形成方法。该气隙降低例如绝缘体上半导体(semiconductor-on-insulator；SOI)衬底中的射频开关等应用中的关态电容(C_off)。

背景技术

射频(radio frequency；RF)开关被广泛用于远程通信设备例如智能手机中，以通过传输路径路由高频远程通信信号。例如，RF开关普遍用于智能手机中，以允许在不同地形中使用不同的数字无线技术标准。当前的RF开关通常利用绝缘体上半导体(SOI)衬底制造。典型地，SOI衬底使用层式硅-绝缘体-硅衬底替代较传统的硅衬底(块体衬底)。基于SOI的装置与传统的硅构建装置的不同之处在于：硅结位于电性绝缘体(典型为二氧化硅或(较少见)蓝宝石)上方。

在SOI衬底中形成RF开关的一个挑战是控制两个相互冲突的参数：导通电阻(R_on)，即当功率开启时该开关的电阻；以及关态电容(C_off)，其表示可能发生于系统内的串扰或噪声的量，也就是一个电路上所传输的信号对另一个电路造成不良影响的量。当该RF开关开启时，R_on较佳为尽可能低，以减少功率消耗，且应当最大限度地降低C_off，以降低不想要的耦合噪声(coupling noise)。在传统的半导体制程中，降低R_on或C_off导致在另一个参数中产生相反的效果。

发明内容

本发明的第一态样涉及一种形成半导体装置的气隙的方法,该方法包括：形成气隙掩膜，暴露装置层上方的互连层的部分，该装置层在其中包括晶体管栅极；在该晶体管栅极上方利用该气隙掩膜穿过该互连层蚀刻开口，该开口暴露该互连层的介电质的侧壁；移除该气隙掩膜；凹入该开口中的该互连层的该介电质的该暴露侧壁；以及通过沉积气隙覆盖层以在该互连层的表面密封该开口，从而在该晶体管栅极上方形成气隙。

本发明的第二态样包括一种半导体装置，该半导体装置包括：位于装置层中的晶体管栅极；位于该装置层上方的互连层；以及延伸穿过该晶体管栅极上方的该互连层的气隙。

本发明的第三态样涉及一种射频绝缘体上半导体(RFSOI)开关，其包括：位于绝缘体上半导体(SOI)衬底的绝缘体上半导体层中的晶体管栅极；位于该绝缘体上半导体层上方的互连层，该互连层包括位于该绝缘体上半导体层上方的局部互连层以及位于该局部互连层上方的第一金属层；以及延伸穿过该晶体管栅极上方的该互连层的介电质的气隙。

通过下面有关本发明的实施例的更详细说明，本发明的上述及其它特征将变得清楚。

附图说明

将通过参照下面的附图来详细说明本发明的实施例，该些附图中类似的附图标记表示类似的元件，以及其中：

图1显示依据本发明的方法的实施例的剖视图。

图2显示示例晶体管栅极的放大剖视图。

图3A至3E显示依据本发明的方法的实施例蚀刻开口的剖视图。

图4显示依据本发明的实施例移除气隙掩膜的剖视图。

图5至7显示部分经历依据本发明的方法的结构的实施例的平面视图。

图8A至8C显示依据本发明的实施例凹入开口的剖视图。

图9显示依照图8B的实施例的细节的放大剖视图。