[发明专利]用于使用补偿阴极接触形成单掩模超突变结变容管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括可调谐的并具有高品质因子，即，Q的超突变结变容管的半导体结构，以及制造此半导体结构的工艺。包括具有补偿阴极接触的超突变结变容管的本发明的半导体结构非常适合于在互补金属氧化物半导体(CMOS)和/或双极技术中使用。尤其是，本发明的结构非常适合于在移动或蜂窝电话、个人数字助理(PDA)和其它高射频(RF)电子器件中的部件。

背景技术

变容管形成了一类通常源于pn结的可调谐半导体电容器，其中pn结工作在反偏状态。可以通过调节反偏电压改变变容管的电容。因此，可以通过CV调谐曲线显示变容管的特性。变容管在振荡电路，尤其是压控振荡器(VCO)中极其有用，其中变容管的可调谐性用于调谐电路的振荡频率。由此发现变容管使用在蜂窝或移动电话、PDA、电视、收音机、计算机、有源滤波器，以及第一信号与第二第二信号同步的情况中。

包括离子注入的超突变结的变容管是公知的，而且在本领域内称为“超突变结变容管”。例如，参见美国专利Goodwin等人的No.4,226,648、Pavlidis等人的No.4,827,319、Nguyen等人的No.5,557,140和Coolbaugh等人的No.6,521,506。术语“超突变结”用于表示pn结的分布。超突变结变容管具有这样的掺杂分布，此分布以掺杂剂密度在向结的方向上上升而在结处突然降为零的受控的非线性方式变化。

超突变结变容管具有比pn二极管变容器、肖特基二极管变容器和金属氧化物半导体(MOS)二极管变容器高的调谐范围。而且，超突变结变容管具有几乎为线性的CV特性和高品质因子Q。这些性能优点，即，可调谐性、高Q、和线性CV使得超突变结变容管称为了VCO设计者首选的器件。

为了实现独立于关键的CMOS和BiCMOS工艺的超突变结变容管，现有技术需要实现至少两个独立的关键的注入掩模级。例如，需要一个注入掩模级以形成用于超突变结变容管的子集电极和/或n型注入，而需要另一个注入掩模级以实现形成阳极器件的p+注入和/或突变注入。

为了形成单掩模级的超突变结变容管，需要依靠/实现来自标准pFET源极/漏极注入的p+注入或来自双发射极的p+注入。然而，由于用于形成超突变结的n型注入需要适合具体的p+源极/漏极或发射极注入技术，所以此工艺会限制超突变变容管的模块性。另外，使用p+源极/漏极或发射极注入在将来会引起多种问题，这是由于它是调整p+注入的通用手法，以调谐例如pFET、p+多晶Si电阻器、p+扩散电阻器和双极晶体管的具体器件符合规定。对能量或剂量的任何微小调整都会在使用它的超突变结变容管中引起大的变化。

图1示出了典型现有半导体结构10A的横截面图，它包括一个阴极接触和超突变结变容管。现有结构的超突变结变容管使用至少两个关键掩模级制造。图1中所示结构10A包括含Si衬底12，所述衬底包括掩埋子集电极/阴极14、集电极16、沟槽隔离区域18、穿通注入区域20和超突变掺杂剂区域24。穿通注入区域20在此现有结构的一个点处与子集电极/阴极14接触。掩埋的子集电极14、集电极16、和穿通注入区域20由相同导电类型的掺杂剂(p型或n型，而优选n型)构成。然而，区域14、16和20中的掺杂剂浓度不同。例如，掩埋子集电极14和穿通注入20比集电极16的掺杂重。在衬底12顶部，示出了与穿通注入区域20接触的硅化物区域32。同样在衬底12顶部示出了介质膜30，而且此膜也位于沟槽隔离区域18的顶部。包括例如掺杂多晶Si的基极区域25同样位于衬底12顶部。基极区域25包括含Si衬底12上面的单晶部分26和沟槽隔离区域18和介质膜30上的多晶部分27。硅化物区域34也位于基极区域25的顶部。

除了上面所述的单阴极接触设计，也可以利用现有方法形成双阴极接触结构。图2中示出了包括双阴极接触的结构10B。图2中使用的参考数字与图1中使用的参考数字相同，因此图2中所示的双阴极设计中描述的元件与上面关于图1所述的一样。图2中所示的现有结构的超突变结变容管同样使用至少两个关键掩模级制造。

在上述两种现有结构中，需要两个关键掩模级形成超突变掺杂剂区域。在半导体工业中，都在抱怨现有超突变结变容管需要两个附加的注入掩模级来形成它们。而且，需要找到能够使用单掩模级器件的解决方案，以避免上述问题。

发明内容