專利名稱：高頻開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻開關(guān)，尤其涉及使用于無線通信設(shè)備的前端部的高頻開關(guān)。
背景技術(shù)：
近來,正在開發(fā)通過利用絕緣襯底上的娃(SO1:Silicon On Insulator)技術(shù)的金屬-氧化層 _ 半導(dǎo)體 _ 場效晶體管(MOSFET:Metal On Semiconductor Field EffectTransistor)實現(xiàn)的使用于便攜式電話等的前端部的高頻開關(guān)的技術(shù)。一般而言，利用SOI技術(shù)的MOSFET的基極(阱、背柵極)會連接到接地電位(以下，將基極連接在接地電位的FET稱為“接觸(body contact)型FET”)(引用文獻I)。專利文獻1:日本專利公開2005-515657號公報但是，由接觸型FET構(gòu)成高頻開關(guān)，雖然可以得到良好的諧波特性，但插入損耗特性會劣化，因此存在很難滿足設(shè)備的高性能化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的為，將接觸型FET和插入損耗特性良好的浮體型FET(基極為開放電位的FET)進行組合，構(gòu)成共同連接在共用端口上的各開關(guān)部，從而得到插入損耗特性及諧波特性均良好的高頻開關(guān)。為了解決上述課題，本發(fā)明的高頻開關(guān)包括:使用天線輸出發(fā)送信號的共用端口 ；輸入上述發(fā)送信號的發(fā)送端口 ；分別連接在多個上述發(fā)送端口和上述共用端口之間，并導(dǎo)通或截止從各發(fā)送端口到上述共用端口的上述發(fā)送信號的多個開關(guān)部。并且上述開關(guān)部具有形成在娃基板上，并以串聯(lián)的方式連接的多個MOSFET(Metal On Semiconductor FieldEffect Transistor,金屬-氧化層-半導(dǎo)體_場效晶體管)，上述多個MOSFET為接觸型FET(Field Effect Transistor,場效晶體管)和浮體型FET中的任一個，且各開關(guān)部均包括接觸型FET和浮體型FET。即，本發(fā)明中的高頻開關(guān)，將接觸型FET和插入損耗特性良好的浮體型FET進行組合，構(gòu)成共同連接在共用端口上的各開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明可以得到諧波特性及插入損耗特性均良好的高頻開關(guān)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高頻開關(guān)。圖2是示出構(gòu)成根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)的MOSFET的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖3示出了構(gòu)成開關(guān)部的各MOSFET由接觸型FET構(gòu)成的現(xiàn)有的高頻開關(guān)。圖4示出了構(gòu)成開關(guān)部的各MOSFET由浮體型FET構(gòu)成時的高頻開關(guān)。圖5是用于說明根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)的特性的說明圖。
具體實施方式
下面，對根據(jù)本發(fā)明實施方式的高頻開關(guān)進行詳細(xì)說明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高頻開關(guān)。高頻開關(guān)一般用于無線通信設(shè)備的前端部上，并具有根據(jù)發(fā)送/接收的轉(zhuǎn)換、發(fā)送方式的變更以及發(fā)送方式的轉(zhuǎn)換中的至少一個進行端口的轉(zhuǎn)換的功能。圖1示出了根據(jù)本實施方式的由SPDT開關(guān)構(gòu)成的高頻開關(guān)。根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)，可以是由根據(jù)發(fā)送方式的轉(zhuǎn)換進行端口的轉(zhuǎn)換的發(fā)送系統(tǒng)SPDT(Single PoleDouble Throw)開關(guān)構(gòu)成的高頻開關(guān)。S卩，例如可以進行在GSM終端上的頻段的轉(zhuǎn)換(例如，為窄帶的850MHz和為寬帶的1900MHz之間的轉(zhuǎn)換)。如圖1中所示，高頻開關(guān)I具有通過共用端口 CX共同(并列)連接到天線110的第I開關(guān)部100A和第2開關(guān)部100B。第I開關(guān)部100A，根據(jù)輸入到第I共用柵極端子GATE_TX1的控制信號，成為導(dǎo)通或截止中的任意一個狀態(tài)。第I開關(guān)部100A，可以將輸入到第I發(fā)送端口 TXl的第I發(fā)送信號(例如，為850MHz的發(fā)送信號)，通過共用端口 CX與天線110進行導(dǎo)通或截止。第2開關(guān)部100B，根據(jù)輸入到第2共用柵極端子GATE_TX2的控制信號，成為導(dǎo)通或截止中的任意一個狀態(tài)。第2開關(guān)部100B，可以將輸入到第2發(fā)送端口 TX2的第2發(fā)送信號(例如，為1900MHz的發(fā)送信號)，通過共用端口 CX與天線110進行導(dǎo)通或截止。S卩，高頻開關(guān)I可以通過第I開關(guān)部100A或第2開關(guān)部100B中的任意一側(cè)成為導(dǎo)通狀態(tài)，另外一側(cè)成為截止?fàn)顟B(tài)來進行發(fā)送端口的轉(zhuǎn)換。下面，將導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)部稱為導(dǎo)通端(ON Port)的開關(guān)部,將截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)部稱為截止端(OFF Port)的開關(guān)部。第I開關(guān)部100A包括以串聯(lián)方式連接的多個MOSFET (Tfii TF13、Tcn Tci3)。構(gòu)成第I開關(guān)部100A的MOSFET的數(shù)量，可以根據(jù)高頻開關(guān)I所需要的內(nèi)壓，適當(dāng)進行變更。其中，MOSFET (Tfii TF13、Tcn Ta3)分別具有源極端子和漏極端子，但是這些端子在MOSFET的結(jié)構(gòu)上沒有區(qū)別。因此，在本說明書中MOSFET以“串聯(lián)的方式連接”是指，將一個MOSFET的源極端子或漏極端子中的任意一個連接到另一個MOSFET的源極端子或漏極端子中的任意一個的狀態(tài)。并且，各MOSFET (TF11 TF13、Tcn Tci3)以η型的MOSFET進行說明。圖2是示出構(gòu)成根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)的MOSFET的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖2所示，MOSFET (Tfii Tf13 > Tcn Tci3)可以形成在SOI基板上。SOI基板200上形成的MOSFET (Tfu TF13、Tcn Tci3)具有在由氧化硅(SiO2)構(gòu)成的絕緣層210上的硅層220上形成的MOSFET元件被該絕緣層210包圍的結(jié)構(gòu)。并且各MOSFET (Tfii TF13、Tcil τα3)被絕緣層210電分離。在構(gòu)成第I開關(guān)部100A的MOSFET(Tfu TF13、Tcn Tci3)中，連接在距共用端口 CX近的位置的MOSFET (Tfii Tf13)的基極分別通過基極電阻(Rbll Rbl3)接地。即，MOSFET(Tfii Tf13)是接觸型FET。之所以有基極電阻(Rbll Rbl3)是為了減少來自基極區(qū)域的泄漏功率引起的損耗。另一方面，在構(gòu)成第I開關(guān)部100A的MOSFET (Tfii TF13、Tai Ta3)中，在連接在距共用端口 CX遠的位置的MOSFET (Tai Tm)的基極上，因為不施加任何電壓，因此成為開放電位。即，MOSFET (Tcn Tci3)是浮體型FET。并且，在各MOSFET (TF11 TF13、Teil Τα3)的柵極端子與第I共用柵極端子GATE_TXl之間分別具有柵極電阻( Rgll Rgl6)。
第2開關(guān)部IOOB的結(jié)構(gòu)也與第I開關(guān)部IOOA相同。因此省略或簡要說明已在第I開關(guān)部100A的說明中提到的內(nèi)容。第2開關(guān)部100B具有以串聯(lián)的方式連接的多個M0SFET(TF21 TF23、Tc21 Tc23)，并且各MOSFET (Tf21 Tf23、Tc21 Tci3)可以形成在SOI基板200上。構(gòu)成第2開關(guān)部100B的MOSFET (Tf21 TF23、TC21 Tc23)中，連接在距共用端口 CX近的位置的MOSFET (Tf21 Tf23)為接觸型FET，并且各基極分別通過基極電阻(Rb21 Rb23)接地。另一方面連接在離共用端口 CX遠的位置的MOSFETOrai Te23)為浮體型FET。在各MOSFET (TF21 TF23、TC21 Tc23)的柵極端子與第2共用柵極端子(GATE_TX2)之間分別設(shè)置有柵極電阻(Rg21 Rg26)。對根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)I的動作進行說明。對第I開關(guān)部100A為導(dǎo)通端，第2開關(guān)部100B為截止端時的情況進行說明。另夕卜，第I開關(guān)部100A為截止端，第2開關(guān)部100B為導(dǎo)通端時也可作同樣的考慮(省略這時的說明)。如果向第I共用柵極端子GATE_TX1輸入高電平的控制信號，則第I開關(guān)部100A的所有MOSFET (Tfii TF13、Tai Ta3)將會導(dǎo)通。從而，第I開關(guān)部100A成為導(dǎo)通端，因此輸入到第I發(fā)送端口 TXl的第I發(fā)送信號將會通過共用端口 CX傳輸?shù)教炀€110。這時，因為輸入到第2共用柵極端子GATE_TX2的是低電平的控制信號，因此第2開關(guān)部100B的所有MOSFET (Tf21 TF23、Tc21 Te23)將會成為截止?fàn)顟B(tài)。從而，第2開關(guān)部100B成為截止端，因此即使信號輸入到第2發(fā)送端口，其信號也不會通過共用端口 CX傳輸?shù)教炀€110。根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)1，可以根據(jù)上述的動作進行發(fā)送端口的轉(zhuǎn)換。圖3示出了構(gòu)成開關(guān)部的各MOSFET由接觸型FET構(gòu)成的現(xiàn)有的高頻開關(guān)。圖3中示出的現(xiàn)有的高頻開關(guān)，在發(fā)送特性方面，雖然從第I發(fā)送端口 TXl到共用端口 CX為止的諧波特性良好，但是插入損耗特性會劣化。因為插入損耗特性會直接影響功率放大器的效率特性，因此不僅需要進一步提高特性，而且圖3中示出的現(xiàn)有高頻開關(guān)很難滿足為了應(yīng)對設(shè)備的高性能化所需的規(guī)格。圖4示出了構(gòu)成開關(guān)部的各MOSFET由浮體型FET構(gòu)成時的高頻開關(guān)。圖4中示出的高頻開關(guān)，由以元件為單位具有比較良好的損耗特性的浮體型FET構(gòu)成。因此，在發(fā)送特性方面，從第I發(fā)送端口 TXl到共用端口 CX為止的插入損耗特性良好。但是由浮體型FET構(gòu)成高頻開關(guān)，其諧波特性將會劣化。即，通過第I開關(guān)部100A向共用端口輸出的第I發(fā)送信號(Vtei)，也會施加到與第I開關(guān)部100A —起連接到共用端口 CX上的第2開關(guān)部100B，這時，通過為導(dǎo)通端的第I開關(guān)部100A輸出到共用端口 CX的第I發(fā)送信號(Vtei)會由于構(gòu)成第2開關(guān)部100B(為截止端)的MOSFET(Tc21 Tc26)的特性(晶體管截止時的特性)而受到影響。并且，截止端側(cè)的第2開關(guān)部由浮體型FET構(gòu)成時，由于截止側(cè)的第2開關(guān)部對輸出到共用端口的第I發(fā)送信號的諧波特性的影響變得比較大，從而高頻開關(guān)I的諧波特性將會劣化。并且，第I開關(guān)部100A為截止端時，第2開關(guān)部100B可以變?yōu)閷?dǎo)通端，因此通常需要使得兩個開關(guān)部具有相同的結(jié)構(gòu)。圖5是用于說明根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)的特性的圖。
如圖5所示，根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)I具有第I開關(guān)部100A和第2開關(guān)部100B,并使得在構(gòu)成各開關(guān)部100A、100B的MOSFET中連接在距共用端口 CX近的位置的一半(即，MOSFET (Tfii Tf13、Tf21 Tf23))由接觸型 FET 構(gòu)成，另一半(即，MOSFET (Tcn TC13、Tc21 Tc23))由浮體型FET構(gòu)成。在構(gòu)成各開關(guān)部100AU00B的多個MOSFET中，因為存在寄生電容成分和寄生電阻成分，因此向各MOSFET施加的電壓不會被均等分配。S卩，在各開關(guān)部100A、100B中，施加到以串聯(lián)連接的MOSFET中連接在距共用端口 CX近的位置的M0SFET(即，M0SFET(Tf11 TF13、Tf21 Tf23))上的電壓比較大。因此，構(gòu)成截止端的第2開關(guān)部100B的MOSFET (TF21 TF23、Tc21 Te23)連接到距共用端口 CX近的位置時，對輸出到共用端口 CX的第I發(fā)送信號(Vtei)的諧波特性產(chǎn)生的影響會變大。因此，在各開關(guān)部100A、100B中，在距共用端口 CX近的位置連接接觸型FET，由此可以有效防止高頻開關(guān)I的插入損耗的劣化。并且，在各開關(guān)部100AU00B中，除了接觸型FET以外的FET由浮體型FET構(gòu)成，從而可以實現(xiàn)抑制插入損耗特性的劣化而提高插入損耗特性。并且根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)具有以下效果。即，通過組合接觸型FET和插入損耗特性良好的浮體型FET構(gòu)成共同連接到共用端口的各開關(guān)部，從而得到諧波特性及插入損耗特性均良好的高頻開關(guān)。上面，雖然對根據(jù)本實施方式的高頻開關(guān)進行了說明，但是本發(fā)明的實施方式不限定于上述的實施方式。即，根據(jù)本發(fā)明實施方式的高頻開關(guān)，也可以是由根據(jù)發(fā)送和接收方式的轉(zhuǎn)換進行端口的轉(zhuǎn)換的收發(fā)系統(tǒng)單刀四擲(SP4T:Single Pole 4Throw)開關(guān)構(gòu)成的高頻開關(guān)。而且，也可以是單刀多擲(SPMP:Single Pole Multi Throw)開關(guān)及多刀多擲(MPMT:Multi Pol e Multi Throw)開關(guān)。并且，在構(gòu)成各開關(guān)部的MOSFET中只要任意一個由浮體型FET構(gòu)成即可，并且不限定接觸型FET和浮體型FET的構(gòu)成比率及其連接位置。并且，構(gòu)成各開關(guān)部的MOSFET不限定于η型M0SFET，也可以是ρ型M0SFET。并且，MOSFET不限定于在SOI基板上形成，也可以是在普通硅基板上形成的。符號說明1:聞頻開關(guān) 100A、100B:開關(guān)部

110:天線。
權(quán)利要求
1.一種高頻開關(guān)，其特征在于包括: 使用天線輸出發(fā)送信號的共用端口； 輸入所述發(fā)送信號的發(fā)送端口 ；以及 分別連接在多個所述發(fā)送端口和所述共用端口之間，并導(dǎo)通或截止從各發(fā)送端口到所述共用端口的所述發(fā)送信號的多個開關(guān)部， 并且所述開關(guān)部具有形成在硅基板上，并以串聯(lián)的方式連接的多個金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管，所述多個金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管為接觸型場效晶體管及浮體型場效晶體管中的任一個，且各開關(guān)部均包括接觸型場效晶體管及浮體型場效晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)，其特征在于， 在各開關(guān)部中，所述接觸型場效晶體管連接于與所述浮體型場效晶體管相比距共用端口近的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻開關(guān)，其特征在于， 所述硅基板為絕緣襯底上的硅基板。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，得到插入損耗特性及諧波特性均良好的高頻開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)包括使用天線輸出發(fā)送信號的共用端口；輸入發(fā)送信號的發(fā)送端口；分別連接在多個上述發(fā)送端口和共用端口之間，導(dǎo)通或截止各發(fā)送端口和上述共用端口的多個開關(guān)部。并且上述開關(guān)部具有形成在硅基板上，并以串聯(lián)的方式連接的多個MOSFET，上述多個MOSFET為接觸型FET和浮體型FET中的一個，并且各開關(guān)部均包括接觸型FET及浮體型FET。
文檔編號H03K17/56GK103219976SQ201210018318
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者杉浦毅 申請人:三星電機株式會社