关联申请本申请享受以日本专利申请2015-005357号(申请日：2015年1月14日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部的内容。技术领域本发明的实施方式涉及半导体装置。
背景技术：
便携设备等电子设备具备将发送电路或者接收电路与天线连接的高频电路。高频电路为了将发送电路或者接收电路选择性地与天线连接而具有高频切换电路。在高频切换电路的切换元件中，使用了GaAs的HEMT(HighElectronMobilityTransistor)被频繁地使用。但是，近年，因为切换电路的高性能化以及低价格化，考虑了使用了Si的MISFET(MetalInsulatorSemiconductorFieldEffectTransistor)的应用。可是，高频切换电路的切换元件优选使高频信号没有劣化地向天线通过。即，优选高频信号的插入损失小。为了减小高频信号的插入损失，减少切换元件的导通电阻是重要的。为了减少切换元件的导通电阻，不仅缩短沟道长度(栅极长度)，还需要减薄栅极绝缘膜。但是，若减薄栅极绝缘膜，则在切换元件为断开状态时，由于栅极－漏极间的电压差，电场在处于栅极电极的正下方的漏极延展层集中，变得容易产生GIDL(Gate-InducedDrainLeakage)。因此，由于切换元件的断开耐压降低，所以，必须使切换元件为断开状态时的栅极－漏极间的电压差降低。这意味着必须使高频切换电路的输入电力(允许输入电力)降低。因此，在将MISFET应用于高频切换电路的切换元件，为了使高频信号的插入损失减少而减薄栅极绝缘膜的膜厚时，由于GIDL，断开耐压降低。由此，产生不能维持高频切换电路的允许输入电力的问题。
技术实现要素：
实施方式提供一种高频信号的插入损失低并且断开耐压高的半导体装置。根据1个实施方式，半导体装置是切换高频信号的半导体装置，具备：第1导电型的半导体层；第2导电型的第1层，设置于上述半导体层；第2导电型的第2层，设置于上述半导体层；栅极绝缘膜，设置于上述第1层之上、上述第2层之上以及上述半导体层之上；以及栅极电极，设置于上述栅极绝缘膜之上。上述栅极绝缘膜具备：第1栅极绝缘膜，在上述栅极电极的栅极宽度方向延伸；第2栅极绝缘膜，设置在上述第1栅极绝缘膜的两侧，且至少一部分介于上述栅极电极与上述第1层以及上述第2层之间，该第2栅极绝缘膜比上述第1栅极绝缘膜厚。根据上述构成的半导体装置，能够提供一种高频信号的插入损失低并且断开耐压高的半导体装置。附图说明图1是对本实施方式的天线切换装置1以及其周边的构成例进行表示的框图。图2是对本实施方式的切换元件T1的构成的一例进行表示的剖视图。图3是对本实施方式的切换元件T1的制造方法的一例进行表示的剖视图。图4是接着图3对切换元件T1的制造方法的一例进行表示的剖视图。图5是对切换元件T1的栅极端部的观察结果进行表示的剖视图。具体实施方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本实施方式并不限定本发明。图1是对本实施方式的天线切换装置1以及其周边的构成例进行表示的框图。天线切换装置1具备切换部SW、控制部CNT、接口部INT。另外，天线切换装置1可以是作为1个半导体芯片而在SOI(SiliconOnInsulator：绝缘体上硅)基板上设置的半导体集成电路装置。接口部INT将为了生成控制信号Scnt所使用的串行数据从输入端子输入，将该串行数据转换成并行数据(切换信号)。因此，接口部INT具有串行\\并行转换电路，并且由被高集成化后的能够高速动作的数字LSI(LargeScaleIntegration)构成。因此，为了高集成化，接口部INT所使用的MISFET具有非常小的尺寸(沟道长度、沟道幅)。另外，为了高集成化，MISFET的主体与基准电压源不连接。控制部CNT从接口部INT收取并行数据(切换信号)，将该并行数据的电压转换成规定电压，生成并输出控制信号Scnt。控制信号Scnt是为了对切换部SW的切换元件进行导通/断开控制所使用的信号。由此，控制部CNT使并行数据的电压向为了使切换元件导通而足够高的电压升压，生成控制信号Scnt。因此，控制部CNT所使用的MISFET需要具有足够高的耐压，以使并行数据能够向控制信号Scnt升压。为了得到高耐压，MISFET具有主体电极，主体电极与基准电压源(例如，源极电位、接地线)连接。切换部SW在本实施方式中是SPnT(SinglePolenThrough(n＝1，2，3···))型的天线切换电路。另外，在图1中，切换部SW仅示出了3个切换元件，但是也可以如下面那样，具有n个切换元件，切换n种高频信号。切换部SW具备输入输出端口P以及与输入输出端口P连接的切换元件T1～Tn。即，切换元件T1～Tn分别连接于1个天线端口P与n个RF信号端口之间。切换元件T1～Tn由MISFET构成。为了得到高耐压，MISFET的主体电极与基准电压源(例如，源极电位、接地线)连接。另外，分路开关设置于各切换元件T1～Tn的一端与基准电压源之间，但在此，省略了分路开关的图示。切换元件T1～Tn输入高频信号Srf1～Srfn以及控制信号Scnt。切换元件T1～Tn基于控制信号Scnt被导通/断开控制，将高频信号Srf1～Srfn向天线ANT连接或者切断。例如，在切换元件T1变成导通状态，切换元件T2～Tn为断开状态的情况下，切换元件T1将高频信号Srf1向天线ANT连接，切换元件T2～Tn切断高频信号Srf2～Srfn。在切换元件T2变成导通状态，切换元件T1、T3～Tn为断开状态的情况下，切换元件T2将高频信号Srf2向天线ANT连接，切换元件T1、T3～Tn切断高频信号Srf1以及Srf3～Srfn。以下相同。这样，切换部SW能够基于控制信号Scnt，将高频信号Srf1～Srfn向天线ANT选择性地连接。切换元件T1～Tn也可以分别用于发送或者接收的任一个。在用于发送的情况下，切换元件T1～Tn从发送功率放大器PA接受高频信号Srf1～Srfn，并将该高频信号Srf1～Srfn向天线ANT发送。在用于接收的情况下，切换元件T1～Tn从天线ANT接受高频信号Srf1～Srfn，并将该高频信号Srf1～Srfn向接收放大器LNA发送。关于切换元件T1～Tn所使用的MISFET的构成在后叙述。发送功率放大器PA将高频信号的电力向所希望的电力放大并向天线切换装置1输出。接收放大器LNA(LowNoiseAmplifier)对在天线ANT接收到的高频信号的电力进行放大。高频信号Srf1～Srfn可以是分别不同的通信方式(例如，CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)、GSM(GlobalSystemforMobile)(注册商标)等)所使用的高频信号。随后，对切换部SW所使用的切换元件T1～Tn的构成进行说明。图2是对构成本实施方式的切换元件T1的晶体管的一例进行表示的剖视图。另外，切换元件T2～Tn的构成可以是与切换元件T1相同的构成，所以省略关于切换元件T2～Tn的说明。切换元件T1具备半导体层30、漏极层D、源极层S、延展层EXTd、EXTs、栅极绝缘膜41、42d、42s、栅极电极G、侧壁绝缘膜43、以及间隔物50。切换元件T1是例如，在SOI基板或者SOS(SiliconOnSapphire：蓝宝石上硅)基板上设置的N型MISFET。另外，在本实施方式中，作为一例，切换元件T1设成在SOI基板上设置的切换元件。SOI基板具备支承基板10、BOX(BuriedOxide)层20以及SOI层30。切换元件T1形成于作为半导体层的SOI层30。SOI层30例如是单晶硅等，是含有P型杂质的半导体层。作为第1层的延展层EXTd是在SOI层30内设置的N型杂质扩散层。延展层EXTd设置在栅极电极G的漏极侧的SOI层30，该延展层EXTd与漏极层D相邻。延展层EXTd设置在SOI层30的表面区域，该延展层EXTd没有到SOI层30的底部为止地被设置。但是，为了使导通电阻降低，延展层EXTd也可以在某程度上较深地形成。作为第2层的延展层EXTs是在SOI层30内设置的N型杂质扩散层。延展层EXTs设置在栅极电极G的源极侧的SOI层30，该延展层EXTs与源极层S相邻。延展层EXTs设置在SOI层30的表面区域，该延展层EXTs没有到SOI层30的底部为止地被设置。但是，为了使导通电阻降低，延展层EXTs也可以在某程度上较深地形成。另外，担心若加深延展层EXTd、EXTs则产生短沟道效果。但是，高频信号的切换所使用的切换元件T1通常在线型区域进行动作，因此，与在饱和区域进行动作的数字电路所使用的晶体管进行比较，短沟道效果不会成为问题。作为第3层的漏极层D与延展层EXTd相邻，该漏极层D与延展层EXTd、EXTs相同地是N型杂质扩散层。漏极层D被设置成从SOI层30的表面开始到SOI层30的底面为止。作为第4层的源极层S与延展层EXTs相邻，该源极层S与延展层EXTs、EXTd以及漏极层D相同地是N型杂质扩散层。源极层S被设置成从SOI层30的表面开始到SOI层30的底面为止。通过漏极层D以及源极层S从SOI层30的表面开始到SOI层30的底面为止地被设置，能够限制从漏极层D、源极层S延伸的耗尽层，使断开电容减少。通过减少切换元件T1的断开电容，切换元件T1能够在断开状态之时使相对于高频信号的阻抗上升，更可靠地抑制高频信号的通过。在延展层EXTd与延展层EXTs之间的SOI层30(主体部分)的表面形成有切换元件的沟道区域CH。另外，为了得到高耐压，切换元件T1的主体部分与基准电压源(例如，源极电位、接地线)连接。第1栅极绝缘膜41以及第2栅极绝缘膜42d、42s在延展层EXTd上、延展层EXTs上以及SOI层30上设置。第1栅极绝缘膜41以及第2栅极绝缘膜42d、42s例如，可以是氧化硅薄膜或者比氧化硅薄膜介电常数高的绝缘膜。栅极电极G在第1栅极绝缘膜41以及第2栅极绝缘膜42d、42s上设置。栅极电极G例如是掺杂多晶硅等。在此，第1栅极绝缘膜41在栅极电极G的栅极宽度方向上延伸。第2栅极绝缘膜42d、42s在第1栅极绝缘膜41的两侧设置。第2栅极绝缘膜42d的至少一部分介于栅极电极G与延展层EXTd之间。第2栅极绝缘膜42s的至少一部介于栅极电极G与延展层EXTs之间。第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚比第1栅极绝缘膜41的膜厚厚。第2栅极绝缘膜42d、42s具有鸟嘴形的形状，第2栅极绝缘膜42d、42s的厚度从栅极电极G的两侧开始朝向第1栅极绝缘膜41变薄。例如，在切换元件T1的栅极长度为大致100nm～300nm，SOI层30的膜厚为大致200nm的情况下，第1栅极绝缘膜41的膜厚(EOT:EquivalentOxideThickness)为大致6nm以下，第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚(EOT)为大致6nm～12nm。进而，漏极侧的延展层EXTd的端部Eextd位于栅极电极G的下方，并且，位于第2栅极绝缘膜42d的下方。即，在从半导体层30的上方观察时，延展层EXTd与栅极电极G重叠，但没有到栅极电极G的中心部为止地延伸，而与栅极电极G的端部重叠。因此，延展层EXTd的端部Eextd与第1栅极绝缘膜41和第2栅极绝缘膜42d的边界相比位于更靠漏极侧，并且，与栅极电极端相比位于更靠源极侧。因此，延展层EXTd的端部Eextd与第2栅极绝缘膜42d相接而设置。端部Eextd也可以位于第1栅极绝缘膜41和第2栅极绝缘膜42d的边界正下方。即，端部Eextd也可以设置成与第1栅极绝缘膜41和第2栅极绝缘膜42d的边界相接。在切换元件T1的栅极长度方向上，从延展层EXTd的与栅极电极G的端部正下方对应的位置开始到延展层EXTd的端部Eextd为止的长度(图5的Lov)是第2栅极绝缘膜42d的长度(图5的Lbp)以下。这样，在本实施方式中，第2栅极绝缘膜42d的膜厚比第1栅极绝缘膜41的膜厚厚，并且，延展层EXTd的端部Eextd位于第2栅极绝缘膜42d之下。如果在第2栅极绝缘膜42d具有与第1栅极绝缘膜41几乎相等的膜厚，或者延展层EXTd延伸到栅极电极G的中心部(第1栅极绝缘膜41)的下方为止的情况下，在切换元件T1为断开状态时，由栅极－漏极间的电压差造成的比较大的电场集中到延展层EXTd。由此，在栅极电极G的下方的延展层EXTd的区域中，垂直方向(纵方向)的表面电势增大，产生隧道电流。如上述那样，这成为引起GIDL的原因，使切换元件T1的断开耐压降低。对此，根据本实施方式，比第1栅极绝缘膜41厚的第2栅极绝缘膜42d介于延展层EXTd与栅极电极G的端部之间。由此，在切换元件T1为断开状态时，对由栅极－漏极间的电压差造成的电场集中到延展层EXTd进行缓和，难以引起GIDL。因此，能够使栅极－漏极间的切换元件T1的断开耐压上升。其结果是，因为能够使切换元件T1为断开状态时的漏极电压增大，所以能够使允许输入电力上升。另一方面，考虑到在栅极电极G的端部若第2栅极绝缘膜42d、42s厚，则切换元件T1的导通电阻某程度地上升。但是，第2栅极绝缘膜42d、42s只不过在栅极电极G的端部的一部分上设置，导通电阻的上升是有限的。另外，在本实施方式中，能够通过加厚第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚来抑制GIDL，并且另一方面，能够充分地减薄第1栅极绝缘膜41的膜厚。因此，在考虑第1栅极绝缘膜41的膜厚的薄度时，能够相反地减少切换元件T1的导通电阻。当然，由于若第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚过厚，则使导通电阻上升，所以对于第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚具有优选的范围。关于第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚的优选的范围在后叙述。根据本实施方式，切换元件T1形成于SOI基板或者SOS基板上。源极层S以及漏极层D形成为从SOI层30的表面开始到达BOX层20。由此，如上述那样，能够使断开电容减少。通过减少切换元件T1的断开电容，切换元件T1在断开状态之时使相对于高频信号的阻抗上升，能够更可靠地抑制高频信号的通过。天线用的切换元件被要求高频信号的插入损失小(导通电阻低)、断开耐压高(具有较高的允许输入电力)、以及断开电容小(断开状态下的高频信号的阻抗高)。本实施方式如上述那样能够满足这些要求，能够满足这些要求的折衷选择。另外，数字LSI所使用的晶体管在饱和区域使用。在饱和区域的漏极电压比在线型区域的漏极电压高，因此，需要充分地考虑短沟道效果。为了抑制短沟道效果，随着缩短晶体管的栅极长度，漏极侧的延展层需要形成得较浅。另一方面，鸟嘴通常在延展层的形成前与栅极侧壁绝缘膜一起以氧化工序被形成(参照图3(C))。在该氧化工序中，氧化膜与栅极侧壁绝缘膜一起被形成在延展形成区域的SOI层上。因此，若想要形成鸟嘴，则延展形成区域的氧化膜也形成得较厚。在这种情况下，较浅地形成延展层变得困难，短沟道效果的抑制变得困难。因此，在需要使延展层变浅(变薄)的数字LSI用晶体管，优选设置鸟嘴。对此，本实施方式的切换元件T1用于高频的切换，在线型区域进行动作，因此，短沟道效果不会成为相当的问题。因此，切换元件T1即使在栅极绝缘膜的端部具有鸟嘴也没有关系。由此，延展层EXTd、EXTs即使形成得较深也没有问题。甚至可以说，为了使导通电阻减少，延展层EXTd、EXTs某程度地较深是优选的。另外，延展层EXTd、EXTs还可以分别设置于位于第2栅极绝缘膜42d、42s之下的SOI层30的表面整体。即，延展层EXTd的端部Eextd还可以延伸到第1栅极绝缘膜41与第2栅极绝缘膜42d之间的边界的正下方为止。延展层EXTs的端部Eexts还可以延伸到第1栅极绝缘膜41与第2栅极绝缘膜42s之间的边界的正下方为止。由此，能够使切换元件T1的断开耐压上升，并且能够进一步地使导通电阻降低。另外，在将施加有比较高的电压的扩散层设成漏极时，切换元件T1切换高频信号，所以，源极和漏极通过在源极－漏极间施加的电压的符号，以高频被交替。因此，切换元件T1优选为关于图2的中心线CTR在源极侧和漏极侧对称(左右对称)。即，优选地，源极层S和漏极层D是对称的，延展层EXTd和延展层EXTs是对称的，第2栅极绝缘膜42s和第2栅极绝缘膜42d是对称的。随后，对本实施方式的切换元件T1的制造方法进行说明。图3(A)～图4(B)是对本实施方式的切换元件T1的制造方法的一例进行表示的剖视图。首先，在SOI基板的SOI层30上形成第1栅极绝缘膜41。第1栅极绝缘膜41例如为氧化硅薄膜，通过对SOI层30的表面进行热氧化而形成。第1栅极绝缘膜41的膜厚例如为大致6nm。随后，第1栅极绝缘膜41上堆积栅极电极G的材料。栅极电极G的材料例如为掺杂多晶硅。随后，使用光刻技术以及蚀刻技术，将栅极电极G的材料加工成栅极电极G的图案。由此，如图3(A)所示，形成栅极电极G。栅极电极G的栅极长度例如为大致100nm～大致300nm。第1栅极绝缘膜41与栅极电极G一起蚀刻成与栅极电极G相同的图案。随后，在栅极电极G的表面、栅极电极G的侧面以及SOI层30的表面形成侧壁氧化膜43。此时，氧从栅极电极G的端部(第1栅极绝缘膜41的端部)侵入，第1栅极绝缘膜41的端部变厚。由此，如图3(B)所示，第1栅极绝缘膜41的端部形成为鸟嘴形。在此，在第1栅极绝缘膜41的端部，将比第1栅极绝缘膜41的中心部形成得更厚的栅极绝缘膜设成第2栅极绝缘膜42d、42s。第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚例如为大致6nm～大致12nm。随后，将栅极电极G作为掩模使用并离子注入N型杂质(磷或者砷)。此时，杂质离子先从SOI层30上的侧壁绝缘膜43通过并向SOI层30的表面注入。通过活性化该杂质，如图3(C)所示，延展层EXTd、EXTs自对准(Self-alignment)地形成。随后，将间隔物50的材料堆积到侧壁绝缘膜43上。随后，通过对间隔物50的材料进行回蚀，如图4(A)所示，间隔物50隔着侧壁绝缘膜43形成于栅极电极G的侧面上。随后，将栅极电极G以及间隔物50作为掩模使用，并离子注入N型杂质。通过活性化该杂质，如图4(B)所示，形成漏极层D以及源极层S。之后，通过形成层间绝缘膜IDL、接点、布线层等，完成本实施方式的切换元件T1。随后，关于第2栅极绝缘膜42d的厚度进行考察。图5(A)～图5(C)是分别对切换元件T1的栅极端部的观察结果进行表示的剖视图。在图5(A)～图5(C)中，第2栅极绝缘膜42d的厚度分别不同。例如，图5(A)所示的第2栅极绝缘膜42d的厚度为大致6nm，图5(B)所示的第2栅极绝缘膜42d的厚度为大致9nm，图5(C)所示的第2栅极绝缘膜42d的厚度为大致12nm。在此，第1栅极绝缘膜41的膜厚设成大致6nm以下。将延展层EXTd的扩散距离(从侧壁绝缘膜43的侧面F43开始到延展层EXTd的端部Eextd为止的距离)设成大致20nm。将从栅极电极G的端部Eg开始到延展层EXTd的端部Eextd为止的距离(与栅极电极G的底面对置的延展层EXTd的沟道长度方向的距离)设成重叠距离Lov。在这种情况下，重叠距离Lov在图5(A)中为大致14nm(20nm－6nm)，在图5(B)中为大致11nm(20nm－9nm)，在图5(C)中为大致8nm(20nm－12nm)。若将鸟嘴的长度(第2栅极绝缘膜42d的沟道长度方向的长度)设成Lbp，则如图5(A)所示，在第1栅极绝缘膜41的膜厚为大致6nm的情况下，鸟嘴的长度Lbp为大致0nm。如图5(B)所示，在第2栅极绝缘膜42d的膜厚为大致9nm的情况下，鸟嘴的长度LBP为大致10nm。如图5(C)所示，在第2栅极绝缘膜42d的膜厚为大致12nm的情况下，鸟嘴的长度LBP为大致13nm。如图5(A)所示，在第2栅极绝缘膜42d的膜厚与第1栅极绝缘膜41的膜厚几乎相等的情况下，在第1栅极绝缘膜41的端部几乎没有形成鸟嘴。在这种情况下，切换元件T1的导通电阻变低，但产生GIDL，因此，有可能导通耐压降低，允许输入电力降低。如图5(B)所示，在第2栅极绝缘膜42d的膜厚比第1栅极绝缘膜41的膜厚厚，鸟嘴的长度Lbp与重叠距离Lov几乎相等(大致10nm～大致11nm)情况下，能够抑制GIDL的产生，能够较高地维持导通耐压。因此，还能够较高地维持允许输入电力。另外，为了GIDL的抑制，重叠距离Lov优选为鸟嘴的长度Lbp以下。但是，如图5(B)所示，重叠距离Lov也可以稍微比鸟嘴的长度Lbp大。因为即使在这种情况下，GIDL也能被抑制。另外，在第2栅极绝缘膜42d的下方整体存在延展层EXTd，在第2栅极绝缘膜42d之下几乎没有沟道区域CH。因此，能够有效地抑制导通电阻的上升。即，通过将Lbp与Lov设成几乎相等，能够实现允许输入电力的维持和导通电阻上升的抑制这两方面。如图5(C)所示，在第2栅极绝缘膜42d的膜厚比第1栅极绝缘膜41的膜厚厚的多，鸟嘴的长度Lbp比重叠距离Lov长的情况下，抑制GIDL的产生，能够较高地维持导通耐压。因此，也能较高地维持允许输入电力。另一方面，若鸟嘴的长度Lbp过长，则位于第2栅极绝缘膜42d的下方的沟道区域CH的长度变得过长。这导致导通电阻的上升。根据以上内容，虽然取决于切换元件T1的构成，但对于第2栅极绝缘膜42d的沟道长度方向的长度(即，鸟嘴的长度Lbp、侧壁绝缘膜43的厚度)具有适当的范围。在上述具体例中，鸟嘴的长度Lbp优选为大致6nm～大致12nm的范围内。通常，天线切换装置1所使用的切换元件1具有大致100nm～300nm的栅极长度，具有大致6nm以下的第1栅极绝缘膜41的膜厚(EOT)。因此，可以说当前状态的切换元件1优选具有大致6nm～12nm的第2栅极绝缘膜42d、42s的膜厚(EOT)。对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并没有意图限定发明的范围。这些实施方式可以以其他各种方式进行实施，在不超出发明主旨的范围内，可进行各种省略、调换以及变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围和主旨内，同样，也包括在权利要求所记载的发明和与其等同的范围内。