專利名稱：電壓控制變容器及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電壓控制變容器。
背景技術：
鎖相環(huán)在模擬電路和射頻電路中有著極其廣泛的應用，而電壓控制變容器是鎖相環(huán)中的一個關鍵器件。電壓控制變容器的電容值可調節(jié)范圍對鎖相環(huán)的性能起著至關重要的影響?，F(xiàn)有的電壓控制變容器主要有兩種結構一種是采用MOS電容，其中半導體襯底 s(例如硅)經過輕摻雜，在金屬或多晶硅柵和襯底間加上偏壓，襯底形成耗盡層，電壓調節(jié)耗盡寬度從而調節(jié)變容器的電容值；另一種是PN結結構，通過其反向偏壓調節(jié)結耗盡區(qū)的寬度來調節(jié)變容器的電容值。這兩種變容器的電容值調節(jié)范圍都能通過改變結構來改善。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電壓控制變容器，其具有較大的電容值調節(jié)范圍。為解決上述技術問題，本發(fā)明的提供一種電壓控制變容器，其中的PN結由相互嵌套的梳狀的P型導電層和N型導電層組成。本發(fā)明還提供一種電壓控制變容器的制備方法，包括如下步驟(1)在襯底上生長外延層，所述外延層的導電類型與所述襯底的導電類型相同，且所述外延層的摻雜濃度小于所述襯底的摻雜濃度；(2)采用光刻工藝定義出梳齒的位置，之后第一次離子注入形成梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)，之后去除剩余光刻膠，所述離子注入?yún)^(qū)的導電類型與所述外延層相反；(3)進行第二次離子注入，在外延層的表面形成梳背狀的離子注入?yún)^(qū)，與所述梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)一起形成PN結的一個導電區(qū)，所述第二次離子注入的摻雜劑量和摻雜雜質與所述第一次離子注入的相同；(4)所述離子注入?yún)^(qū)通過金屬連接引出形成一個電極，所述襯底背面淀積金屬形成另一個電極。本發(fā)明的電壓控制變容器中，所設計的梳狀結構使得PN結的結面積變大，加上反向偏壓時耗盡區(qū)變寬，達到電容值的調節(jié)范圍變大的有益效果。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1為本發(fā)明的方法中第一次離子注入的示意圖；圖2為本發(fā)明的方法中第一次離子注入后的結構示意圖；圖3為本發(fā)明的方法中第二次離子注入的示意圖；圖4為本發(fā)明的方法中第二次離子注入后的結構示意圖5為本發(fā)明的電壓控制變容器結構示意圖；圖6為本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的電壓控制變容器，其中的PN結設計為由相互嵌套的梳狀的P型導電層和 N型導電層組成。具體的實例中，PN結位于襯底的外延層中，該外延層和襯底的導電類型相同，外延層的摻雜濃度小于襯底的摻雜濃度；外延層上分布有呈梳狀的離子注入?yún)^(qū)，該離子注入?yún)^(qū)的導電類型與外延層相反，外延層和離子注入?yún)^(qū)形成PN結(見圖5)。上述結構中，襯底的摻雜濃度為IO14-IO"5個原子/cm2，外延層的摻雜濃度為 IO12-IOw個原子/cm2，離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度為=IO12-IOw個原子/cm2。離子注入?yún)^(qū)的梳齒的寬度為0. 1-50微米，深度為0. 1-5微米，梳背的厚度為0. 1-5微米。本發(fā)明的電壓控制變容器的制備方法，包括如下步驟(見圖6)(1)在襯底上生長外延層。外延層通常采用化學氣相淀積工藝來生成。也可采用目前業(yè)界常用的其他工藝。外延層的導電類型與襯底的導電類型相同，且外延層的摻雜濃度小于襯底的摻雜濃度。(2)采用光刻工藝定義出梳齒的位置，之后第一次離子注入形成梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)，之后去除剩余光刻膠(見圖1和圖幻；該次離子注入采用低劑量，高能量注入。離子注入?yún)^(qū)的導電類型與外延層相反。注入之后一般還會進行退火處理激活所注入的離子。形成梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)的寬度為0. 1-50微米，深度為0. 1-5微米。(3)進行第二次離子注入，在外延層的表面形成梳背狀的離子注入?yún)^(qū)(見圖3和圖 4)，該注入?yún)^(qū)與梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)一起形成PN結的一個結，第二次離子注入的摻雜劑量和摻雜雜質與第一次離子注入的相同，只是注入能量不同，故在外延層中形成梳狀的離子注入?yún)^(qū)；(4)將離子注入?yún)^(qū)通過金屬連接引出形成一個電極，襯底背面淀積金屬形成另一個電極。電極的制備具體可為1)在離子注入?yún)^(qū)上淀積層間膜，而后刻蝕層間膜形成離子注入?yún)^(qū)的接觸孔；2)淀積金屬填充接觸孔并形成金屬線，作為電壓控制變容器的一個電極；3)在襯底的背面淀積金屬形成電壓控制變容器的另一個電極。上述制備方法中，襯底的摻雜濃度可為IO14-IO"5個原子/cm2，外延層的摻雜濃度為IO12-IO14個原子/cm2，離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度為IO12-IO14個原子/cm2。離子注入?yún)^(qū)中， 梳齒的寬度為0. 1-50微米，深度為0. 1-5微米，梳背的厚度為0. 1-5微米。
權利要求
1.一種電壓控制變容器，其特征在于所述電壓控制變容器中的PN結由相互嵌套的梳狀的P型導電層和N型導電層組成。
2.如權利要求1所述的電壓控制變容器，其特征在于所述PN結位于襯底的外延層中，所述外延層和所述襯底的導電類型相同，且所述外延層的摻雜濃度小于所述襯底的摻雜濃度；所述外延層上有呈梳狀分布的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)的導電類型與所述外延層相反，所述外延層和所述離子注入?yún)^(qū)形成所述PN結。
3.如權利要求2所述的電壓控制變容器，其特征在于所述襯底的摻雜濃度為 IO14-IO16個原子/cm2，所述外延層的摻雜濃度為IO12-IO14個原子/cm2，所述離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度為1012-1014個原子/cm2。
4.如權利要求2所述的電壓控制變容器，其特征在于所述離子注入?yún)^(qū)中梳齒的寬度為0. 1-50微米，深度為0. 1-5微米，所述梳背的厚度為0. 1-5微米。
5.一種電壓控制變容器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)在襯底上生長外延層，其中所述外延層的導電類型與所述襯底的導電類型相同，且所述外延層的摻雜濃度小于所述襯底的摻雜濃度；(2)采用光刻工藝定義出梳齒的位置，之后第一次離子注入形成梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)， 之后去除剩余光刻膠，所述離子注入?yún)^(qū)的導電類型與所述外延層相反；(3)進行第二次離子注入，在所述外延層的表面形成梳背狀的離子注入?yún)^(qū)，與所述梳齒狀的離子注入?yún)^(qū)一起形成PN結的一個導電區(qū)，所述第二次離子注入的摻雜劑量和摻雜雜質與所述第一次離子注入的相同；(4)所述離子注入?yún)^(qū)通過金屬連接引出形成一個電極，所述襯底背面淀積金屬形成另一個電極。
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)具體可為1)在所述離子注入?yún)^(qū)上淀積層間膜，而后刻蝕所述層間膜形成所述離子注入?yún)^(qū)的接觸孔；2)淀積金屬填充所述接觸孔并形成金屬線，作為所述電壓控制變容器的一個電極；3)在所述襯底的背面淀積金屬形成所述電壓控制變容器的另一個電極。
7.如權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于所述襯底的摻雜濃度為IO14-IO16 個原子/cm2，所述外延層的摻雜濃度為IO12-IOw個原子/cm2，所述離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度為:1012-1014 個原子/cm2。
8.如權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于所述離子注入?yún)^(qū)中梳齒的寬度為 0. 1-50微米，深度為0. 1-5微米，所述梳背的厚度為0. 1-5微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電壓控制變容器，其中電壓控制變容器中的PN結由相互嵌套的梳狀的P型導電層和N型導電層組成。梳狀的PN結的設計，使得結面積變大，電容值的可調范圍同樣變大。本發(fā)明還公開一種電壓控制變容器的制備方法。
文檔編號H01L21/329GK102569427SQ20101059840
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權日2010年12月21日
發(fā)明者曹俊, 王軍明, 金勤海 申請人:上海華虹Nec電子有限公司