[发明专利]优化RF MOS变容器布局的方法和RF MOS变容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，特别涉及一种优化RF MOS变容器布局的方法和采用所述优化方法形成的RF MOS变容器。

背景技术

在典型的通信系统中，发射器将信息信号调制，并且放在高频载波上进行传输。发射器利用高频载波，将信息信号传播出去。接收器需使用压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)将信息信号从高频载波中分离出来。在VCO中，含有电感和变容器所组成的LC电路，所述VCO就是利用变容器的电容随着电压改变而改变的特性，从而实现VCO的振荡频率随之改变。

通常应用于射频领域(Radio Frequency，RF)变容器包括金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)变容器和PN结变容器。PN结变容器调谐范围小，品质因子低，难以与标准的MOS工艺匹配；而相比之下，MOS变容器调谐范围大，品质因子高，容易与标准的MOS工艺匹配。因此，MOS变容器成为目前的主流变容器。

一般地，应用于射频领域的MOS(RF MOS)变容器包括栅极、栅介质层以及半导体衬底。栅极作为电容器的一极，半导体衬底作为电容器的另一极。当电压施加给栅极时，引起半导体衬底电荷的积聚或消耗，从而改变RF MOS变容器的电容。随着半导体衬底上电荷的积聚，RF MOS变容器达到最大电容值“C_max”。随着半导体衬底上电荷的消耗，RF MOS变容器达到最小电容值“C_min”。如图1所示，图1为RF MOS变容器的电容随着电压变化的特性曲线图。随着加在RF MOS变容器栅极的电压Vg从-2V增加到+2V，RF MOS变容器的电容值从“C_min”增加到“C_max”。“C_max”与“C_min”之比决定了调谐范围(Tuning Ratio)。

本领域技术人员一直致力于扩大RF MOS的调谐范围。例如申请号为200510078351.5的中国专利提供了一种RF MOS变容器结构。如图2所示，所述RF MOS变容器包括：半导体衬底21，位于半导体衬底21上的金属栅极22，位于金属栅极22和半导体衬底21之间的有源半导体板(active semiconductorplate)25、置于金属栅极22和有源半导体板25之间的介质层26，位于有源半导体板25和半导体衬底21之间的下部绝缘层23。其中所述金属栅极22与电容器介电层26相接触。所述金属栅极22与介质层26相互对齐。所述有源半导体板25包括轻掺杂区24l、重掺杂区24h。所述重掺杂区24h作为有源半导体板25a的地电极。下部绝缘层23用于使RF MOS变容器与半导体衬底21绝缘。

在应用中发现，上述布局的RF MOS变容器在高频(大于1GHz)时电容值衰减严重(degradition)，影响实际使用。因此，需要一种优化的RF MOS变容器的布局。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种优化RF MOS变容器布局的方法和RF MOS变容器，抑制了高频时RF MOS变容器电容值衰减(degradition)。

为解决上述问题，本发明提供一种优化RF MOS变容器布局的方法，包括：

根据RF MOS变容器的栅极面积，确定RF MOS变容器栅极条数目预定值；

根据栅极条数目预定值，测试栅极条长度为不同值时对应的电容值随频率变化的衰减率，根据电容值的衰减率的范围确定栅极条长度范围；

在栅极条长度范围内选取栅极条长度数值，测试栅极条数目为不同值时对应的电容值随频率变化的衰减率，根据电容值的衰减率的范围确定栅极条数目范围。

可选的，所述电容值的衰减率的范围为大于等于80％。

可选的，所述方法还包括步骤：在栅极条长度范围内选取栅极条长度数值，测试栅极条数目为不同数值时对应的调谐范围，根据调谐范围的范围优化栅极条的数目范围。

可选的，所述调谐范围为大于等于4.8。

可选的，所述方法还包括步骤：在栅极条长度范围内选取栅极条长度数值，测试栅极条数目为不同数值时对应的品质因子，根据品质因子的范围优化栅极条的数目范围。

可选的，所述品质因子范围为大于4.9。