[发明专利]具有增强调谐范围的变容二极管

说明书

本申请要求于2008年6月28日所提交的美国No.12/181,309号专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及变容二极管，并且更具体地涉及具有经改进的调谐范围的用于集成电路的变容二极管。

背景技术

现代的集成电路常常由金属氧化物半导体(MOS)晶体管形成。例如集成电路常常使用互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管技术。CMOS集成电路具有n沟道金属氧化物半导体(NMOS)和p沟道金属氧化物半导体(PMOS)。

NMOS和PMOS晶体管具有四个端子：漏极、源极、栅极和本体(body)。掺杂体接触通常用于形成本体端子。例如，n沟道晶体管具有p型掺杂的本体。在p型本体中，该本体接触由重掺杂p+的区域形成。有时共同被称为源极-漏极的源极和漏极端子，由本体中掺杂源极和漏极区域形成。在n沟道晶体管中，源极和漏极区域重掺杂有n型掺杂剂(例如，源极和漏极区域是掺杂的n+)。

在每个晶体管中，栅极形成在源极与漏极之间。栅极包括绝缘体。该绝缘体通常是二氧化硅层。栅极导体被形成在栅极绝缘体的顶部。该栅极导体可以是例如金属层。在现代的集成电路中，MOS晶体管的栅极导体通常由重掺杂的多晶硅形成。金属硅化物层可以形成在掺杂多晶硅栅极的上表面上。许多集成电路应用需要电容器，在某些状况中，需要变容二极管。有时被称为可变电容器的变容二极管呈现出可调谐的电容值。变容二极管电容的大小可以通过控制变容二极管两端的电压大小而被控制。变容二极管可以应用在模拟或数字电路中(例如，用于调谐震动频率或其他电路参数)。

变容二极管可以由金属氧化物半导体(MOS)结构形成。MOS变容二极管结构的优势在于，这种类型的结构可以使用与用来在给定的金属氧化物半导体集成电路上形成金属氧化物半导体晶体管相同的加工技术形成。

变容二极管的特征可以通过品质因数得到体现，诸如品质因数(Q)和调谐范围(Cmax与Cmin之比)。变容二极管的良好运转要求在不牺牲品质因数特性的前提下具有可接受的调谐范围特性。因为部件尺寸与集成电路连续代(successive generations)收缩，所以将很难实现变容二极管的性能目标。

鉴于这些挑战，所期望的是能够提供经改进的金属氧化物半导体变容二极管。

发明内容

根据本发明，变容二极管可以具有与栅极相连接的第一端子。该栅极可以由栅极导体和栅极绝缘体形成。栅极导体可以由掺杂的半导体形成，如掺杂的多晶硅。p型掺杂剂可以用于掺杂该多晶硅。栅极绝缘体可以由一层绝缘体(如二氧化硅)形成。栅极绝缘体可以位于栅极导体和本体区域之间。变容二极管的本体可以由硅基质区域形成。

源极和漏极接触区域可以形成在本体中。该本体以及其中的源极和漏极可以由n型掺杂剂掺杂。变容二极管可以具有与n型源极和漏极相连接的第二端子。

控制电压可以被用来调节由位于第一端子和第二端子之间的变容二极管所产生的电容水平。正控制电压可以比负控制电压产生更大的电容。当正控制电压被施加到变容二极管时，p+多晶硅栅极导体比n+源极和漏极处于更高的电压，在该栅极中未生成有耗尽层，从而允许电容最大化。负控制电压的施加可以在p+多晶硅栅极层中生成耗尽层，这将有助于在变容二极管中减少最小的可得电容。

本发明进一步的特征，其性质和各种优势将借助附图和下文的详细说明得到更清晰的体现。

附图说明

图1是由p沟道金属氧化物半导体结构所形成的常规变容二极管的截面侧视图。

图2是显示图1中所示类型的常规p沟道金属氧化物半导体变容二极管中电容如何作为所施加电压的函数而变化的曲线图。

图3是由n沟道金属氧化物半导体晶体管所形成的常规变容二极管的截面侧视图。

图4是常规n型积累模式(accumulation mode)金属氧化物半导体变容二极管的截面侧视图。

图5是图4中所示类型的常规变容二极管的截面侧视图，其显示了正变容二极管偏压的施加如何导致多晶硅耗尽，这减少了用于变容二极管电容的最大可得值。

图6是图4中所示类型的常规变容二极管的截面侧视图，其显示了负变容二极管偏压的施加如何导致无多晶硅耗尽并由此最大化用于变容二极管电容的最小可得值。

图7是根据本发明一个实施例的说明性变容二极管的截面侧视图。

图8是根据本发明一个实施例的图7中所示类型的说明性变容二极管的截面侧视图，其显示了正变容二极管偏压的施加如何导致无多晶硅耗尽并由此最大化用于变容二极管电容的最大可得值。