专利名称：高频开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及高频开关，尤其涉及使用于无线通信设备的前端部的高频开关。
背景技术：
近来,正在开发通过利用绝缘衬底上的娃(SO1:Silicon On Insulator)技术的金属-氧化层 _ 半导体 _ 场效晶体管(MOSFET:Metal On Semiconductor Field EffectTransistor)实现的使用于便携式电话等的前端部的高频开关的技术。一般而言，利用SOI技术的MOSFET的基极(阱、背栅极)会连接到接地电位(以下，将基极连接在接地电位的FET称为“接触(body contact)型FET”)(引用文献I)。专利文献1:日本专利公开2005-515657号公报但是，由接触型FET构成高频开关，虽然可以得到良好的谐波特性，但插入损耗特性会劣化，因此存在很难满足设备的高性能化的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的为，将接触型FET和插入损耗特性良好的浮体型FET(基极为开放电位的FET)进行组合，构成共同连接在共用端口上的各开关部，从而得到插入损耗特性及谐波特性均良好的高频开关。为了解决上述课题，本发明的高频开关包括:使用天线输出发送信号的共用端口 ；输入上述发送信号的发送端口 ；分别连接在多个上述发送端口和上述共用端口之间，并导通或截止从各发送端口到上述共用端口的上述发送信号的多个开关部。并且上述开关部具有形成在娃基板上，并以串联的方式连接的多个MOSFET(Metal On Semiconductor FieldEffect Transistor,金属-氧化层-半导体_场效晶体管)，上述多个MOSFET为接触型FET(Field Effect Transistor,场效晶体管)和浮体型FET中的任一个，且各开关部均包括接触型FET和浮体型FET。即，本发明中的高频开关，将接触型FET和插入损耗特性良好的浮体型FET进行组合，构成共同连接在共用端口上的各开关。根据本发明可以得到谐波特性及插入损耗特性均良好的高频开关。
图1示出了根据本发明实施方式的高频开关。图2是示出构成根据本实施方式的高频开关的MOSFET的剖面结构的剖面图。图3示出了构成开关部的各MOSFET由接触型FET构成的现有的高频开关。图4示出了构成开关部的各MOSFET由浮体型FET构成时的高频开关。图5是用于说明根据本实施方式的高频开关的特性的说明图。
具体实施方式
下面，对根据本发明实施方式的高频开关进行详细说明。图1示出了根据本发明实施方式的高频开关。高频开关一般用于无线通信设备的前端部上，并具有根据发送/接收的转换、发送方式的变更以及发送方式的转换中的至少一个进行端口的转换的功能。图1示出了根据本实施方式的由SPDT开关构成的高频开关。根据本实施方式的高频开关，可以是由根据发送方式的转换进行端口的转换的发送系统SPDT(Single PoleDouble Throw)开关构成的高频开关。S卩，例如可以进行在GSM终端上的频段的转换(例如，为窄带的850MHz和为宽带的1900MHz之间的转换)。如图1中所示，高频开关I具有通过共用端口 CX共同(并列)连接到天线110的第I开关部100A和第2开关部100B。第I开关部100A，根据输入到第I共用栅极端子GATE_TX1的控制信号，成为导通或截止中的任意一个状态。第I开关部100A，可以将输入到第I发送端口 TXl的第I发送信号(例如，为850MHz的发送信号)，通过共用端口 CX与天线110进行导通或截止。第2开关部100B，根据输入到第2共用栅极端子GATE_TX2的控制信号，成为导通或截止中的任意一个状态。第2开关部100B，可以将输入到第2发送端口 TX2的第2发送信号(例如，为1900MHz的发送信号)，通过共用端口 CX与天线110进行导通或截止。S卩，高频开关I可以通过第I开关部100A或第2开关部100B中的任意一侧成为导通状态，另外一侧成为截止状态来进行发送端口的转换。下面，将导通状态的开关部称为导通端(ON Port)的开关部,将截止状态的开关部称为截止端(OFF Port)的开关部。第I开关部100A包括以串联方式连接的多个MOSFET (Tfii TF13、Tcn Tci3)。构成第I开关部100A的MOSFET的数量，可以根据高频开关I所需要的内压，适当进行变更。其中，MOSFET (Tfii TF13、Tcn Ta3)分别具有源极端子和漏极端子，但是这些端子在MOSFET的结构上没有区别。因此，在本说明书中MOSFET以“串联的方式连接”是指，将一个MOSFET的源极端子或漏极端子中的任意一个连接到另一个MOSFET的源极端子或漏极端子中的任意一个的状态。并且，各MOSFET (TF11 TF13、Tcn Tci3)以η型的MOSFET进行说明。图2是示出构成根据本实施方式的高频开关的MOSFET的剖面结构的剖面图。如图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)构成的绝缘层210上的硅层220上形成的MOSFET元件被该绝缘层210包围的结构。并且各MOSFET (Tfii TF13、Tcil τα3)被绝缘层210电分离。在构成第I开关部100A的MOSFET(Tfu TF13、Tcn Tci3)中，连接在距共用端口 CX近的位置的MOSFET (Tfii Tf13)的基极分别通过基极电阻(Rbll Rbl3)接地。即，MOSFET(Tfii Tf13)是接触型FET。之所以有基极电阻(Rbll Rbl3)是为了减少来自基极区域的泄漏功率引起的损耗。另一方面，在构成第I开关部100A的MOSFET (Tfii TF13、Tai Ta3)中，在连接在距共用端口 CX远的位置的MOSFET (Tai Tm)的基极上，因为不施加任何电压，因此成为开放电位。即，MOSFET (Tcn Tci3)是浮体型FET。并且，在各MOSFET (TF11 TF13、Teil Τα3)的栅极端子与第I共用栅极端子GATE_TXl之间分别具有栅极电阻( Rgll Rgl6)。
第2开关部IOOB的结构也与第I开关部IOOA相同。因此省略或简要说明已在第I开关部100A的说明中提到的内容。第2开关部100B具有以串联的方式连接的多个M0SFET(TF21 TF23、Tc21 Tc23)，并且各MOSFET (Tf21 Tf23、Tc21 Tci3)可以形成在SOI基板200上。构成第2开关部100B的MOSFET (Tf21 TF23、TC21 Tc23)中，连接在距共用端口 CX近的位置的MOSFET (Tf21 Tf23)为接触型FET，并且各基极分别通过基极电阻(Rb21 Rb23)接地。另一方面连接在离共用端口 CX远的位置的MOSFETOrai Te23)为浮体型FET。在各MOSFET (TF21 TF23、TC21 Tc23)的栅极端子与第2共用栅极端子(GATE_TX2)之间分别设置有栅极电阻(Rg21 Rg26)。对根据本实施方式的高频开关I的动作进行说明。对第I开关部100A为导通端，第2开关部100B为截止端时的情况进行说明。另夕卜，第I开关部100A为截止端，第2开关部100B为导通端时也可作同样的考虑(省略这时的说明)。如果向第I共用栅极端子GATE_TX1输入高电平的控制信号，则第I开关部100A的所有MOSFET (Tfii TF13、Tai Ta3)将会导通。从而，第I开关部100A成为导通端，因此输入到第I发送端口 TXl的第I发送信号将会通过共用端口 CX传输到天线110。这时，因为输入到第2共用栅极端子GATE_TX2的是低电平的控制信号，因此第2开关部100B的所有MOSFET (Tf21 TF23、Tc21 Te23)将会成为截止状态。从而，第2开关部100B成为截止端，因此即使信号输入到第2发送端口，其信号也不会通过共用端口 CX传输到天线110。根据本实施方式的高频开关1，可以根据上述的动作进行发送端口的转换。图3示出了构成开关部的各MOSFET由接触型FET构成的现有的高频开关。图3中示出的现有的高频开关，在发送特性方面，虽然从第I发送端口 TXl到共用端口 CX为止的谐波特性良好，但是插入损耗特性会劣化。因为插入损耗特性会直接影响功率放大器的效率特性，因此不仅需要进一步提高特性，而且图3中示出的现有高频开关很难满足为了应对设备的高性能化所需的规格。图4示出了构成开关部的各MOSFET由浮体型FET构成时的高频开关。图4中示出的高频开关，由以元件为单位具有比较良好的损耗特性的浮体型FET构成。因此，在发送特性方面，从第I发送端口 TXl到共用端口 CX为止的插入损耗特性良好。但是由浮体型FET构成高频开关，其谐波特性将会劣化。即，通过第I开关部100A向共用端口输出的第I发送信号(Vtei)，也会施加到与第I开关部100A —起连接到共用端口 CX上的第2开关部100B，这时，通过为导通端的第I开关部100A输出到共用端口 CX的第I发送信号(Vtei)会由于构成第2开关部100B(为截止端)的MOSFET(Tc21 Tc26)的特性(晶体管截止时的特性)而受到影响。并且，截止端侧的第2开关部由浮体型FET构成时，由于截止侧的第2开关部对输出到共用端口的第I发送信号的谐波特性的影响变得比较大，从而高频开关I的谐波特性将会劣化。并且，第I开关部100A为截止端时，第2开关部100B可以变为导通端，因此通常需要使得两个开关部具有相同的结构。图5是用于说明根据本实施方式的高频开关的特性的图。
如图5所示，根据本实施方式的高频开关I具有第I开关部100A和第2开关部100B,并使得在构成各开关部100A、100B的MOSFET中连接在距共用端口 CX近的位置的一半(即，MOSFET (Tfii Tf13、Tf21 Tf23))由接触型 FET 构成，另一半(即，MOSFET (Tcn TC13、Tc21 Tc23))由浮体型FET构成。在构成各开关部100AU00B的多个MOSFET中，因为存在寄生电容成分和寄生电阻成分，因此向各MOSFET施加的电压不会被均等分配。S卩，在各开关部100A、100B中，施加到以串联连接的MOSFET中连接在距共用端口 CX近的位置的M0SFET(即，M0SFET(Tf11 TF13、Tf21 Tf23))上的电压比较大。因此，构成截止端的第2开关部100B的MOSFET (TF21 TF23、Tc21 Te23)连接到距共用端口 CX近的位置时，对输出到共用端口 CX的第I发送信号(Vtei)的谐波特性产生的影响会变大。因此，在各开关部100A、100B中，在距共用端口 CX近的位置连接接触型FET，由此可以有效防止高频开关I的插入损耗的劣化。并且，在各开关部100AU00B中，除了接触型FET以外的FET由浮体型FET构成，从而可以实现抑制插入损耗特性的劣化而提高插入损耗特性。并且根据本实施方式的高频开关具有以下效果。即，通过组合接触型FET和插入损耗特性良好的浮体型FET构成共同连接到共用端口的各开关部，从而得到谐波特性及插入损耗特性均良好的高频开关。上面，虽然对根据本实施方式的高频开关进行了说明，但是本发明的实施方式不限定于上述的实施方式。即，根据本发明实施方式的高频开关，也可以是由根据发送和接收方式的转换进行端口的转换的收发系统单刀四掷(SP4T:Single Pole 4Throw)开关构成的高频开关。而且，也可以是单刀多掷(SPMP:Single Pole Multi Throw)开关及多刀多掷(MPMT:Multi Pol e Multi Throw)开关。并且，在构成各开关部的MOSFET中只要任意一个由浮体型FET构成即可，并且不限定接触型FET和浮体型FET的构成比率及其连接位置。并且，构成各开关部的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。符号说明1:闻频开关 100A、100B:开关部
110:天线。
权利要求
1.一种高频开关，其特征在于包括: 使用天线输出发送信号的共用端口； 输入所述发送信号的发送端口 ；以及 分别连接在多个所述发送端口和所述共用端口之间，并导通或截止从各发送端口到所述共用端口的所述发送信号的多个开关部， 并且所述开关部具有形成在硅基板上，并以串联的方式连接的多个金属-氧化层-半导体-场效晶体管，所述多个金属-氧化层-半导体-场效晶体管为接触型场效晶体管及浮体型场效晶体管中的任一个，且各开关部均包括接触型场效晶体管及浮体型场效晶体管。
2.根据权利要求1所述的高频开关，其特征在于， 在各开关部中，所述接触型场效晶体管连接于与所述浮体型场效晶体管相比距共用端口近的位置。
3.根据权利要求1或2所述的高频开关，其特征在于， 所述硅基板为绝缘衬底上的硅基板。
全文摘要
本发明的目的在于，得到插入损耗特性及谐波特性均良好的高频开关。根据本发明的高频开关包括使用天线输出发送信号的共用端口；输入发送信号的发送端口；分别连接在多个上述发送端口和共用端口之间，导通或截止各发送端口和上述共用端口的多个开关部。并且上述开关部具有形成在硅基板上，并以串联的方式连接的多个MOSFET，上述多个MOSFET为接触型FET和浮体型FET中的一个，并且各开关部均包括接触型FET及浮体型FET。
文档编号H03K17/56GK103219976SQ201210018318
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者杉浦毅 申请人:三星电机株式会社