具有增大的调谐范围的CMOS变容二极管制造技术

描述了一种变容二极管，其可以在CMOS中构建并且具有高调谐范围。在一些实施例中，所述变容二极管包括：阱；多个栅极，所述多个栅极形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电容性连接，所述栅极包括所述栅极的第一子组以及所述栅极的第二子组，所述栅极的第一子组是相邻且连续的并且耦合到激励振荡信号的正极，并且所述栅极的第二子组是相邻且连续的并且耦合到所述激励振荡信号的负极；以及多个源极/漏极端子，其形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电阻性连接，每个源极/漏极端子耦合到相应栅极以接收用于控制所述变容二极管的电容的控制电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增大的调谐范围的CMOS变容二极管
本说明书涉及集成电路CMOS结构中的可变电容器的领域。
技术介绍
变容二极管(varactor)提供了可变电容，该可变电容可以利用施加在变容二极管的端子上的控制电压来控制。变容二极管在射频电路中特别地有利地用于调谐电路以便以特定频率进行振荡，但变容二极管也用于许多其它应用中。电容器一般地并且变容二极管特别地以使用两个导电盘或表面以及其间的绝缘体为原则进行操作。变容二极管通常响应于端子中的一个端子(控制端子)上的电压电平而改变另一个端子(信号端子)上的电容。在CMOS(互补金属氧化物半导体)技术中，变容二极管通常用N型阱中的NMOS(n型CMOS)来构建。MOS器件的本征MOS栅极电容被用作变化的电容，栅极端子为信号端子并且N阱电势用于改变电容。源极和漏极端子电阻性地连接到N阱并且用作控制端子。CMOS变容二极管具有寄生电容的若干源。例如，存在从栅极到凸起的源极/漏极结构和从栅极到源极/漏极接触元件的边缘电容。这些边缘电容形成了不会由控制电压改变的固定电容并且在每个控制电压电平下使变容二极管电容增大一固定量。这些寄生电容增加了信号端子上所观察到的电容并且限制了如以Cmax/Cmin比(最大电容与最小电容比)度量的变容二极管器件的调谐范围。随着在更加先进的CMOS工艺中器件栅极长度的缩放，固定电容对总的变容二极管电容的相对贡献增大，从而降低了变容二极管的Cmax/Cmin。随着集成电路的特征的进一步缩放，沟道长度被减小。较小沟道的变容二极管由于变容二极管的电容中的相对更大的固定C边缘部件而具有较小的Cmax/Cmin比。附图说明通过示例的方式而不是限制的方式例示了本专利技术的实施例，在附图的图中，类似的附图标记指代相似的元件。图1是FinFET结构中的变容二极管的等距局部顶视图。图2是显示边缘电容的变容二极管的侧截面图。图3是根据实施例的多栅极变容二极管的侧截面图。图4是根据实施例的替代的多栅极变容二极管的侧截面图。图5是根据实施例的另一个替代的多栅极变容二极管的侧截面图。图6是根据实施例的另一个替代的多栅极变容二极管的侧截面图。图7是根据实施例的并入多栅极变容二极管的计算设备的框图。具体实施方式在实施例中，可以通过缩小变容二极管的凸起源极/漏极结构(例如，通过去除变容二极管的源极区和漏极区中的外延层)来减小变容二极管的边缘电容。通过缩小边缘电容部件，减小了变容二极管的最小电容。可以通过选择性地省略源极/漏极接触部并且通过使用奇偶模激励方案(evenandoddmodeexcitationscheme)的特定组合来得到进一步的减小。利用更高速的输入/输出系统，例如PCle(快速外围组件互连)、KTI(Keizer技术接口)、USB(通用串行总线)、DisplayPort以及Serdes(串行器解串器)，必须进一步减少抖动。宽调谐范围的变容二极管可以用于许多这样的高速I/O系统，并且作为LC-PLL(锁相环)的一部分，LC-PLL(锁相环)是微处理器和SOC(片上系统)计时中以及无线通信系统中的基本构建块。图1是形成在FinFET结构上的变容二极管120的等距视图。半导体鳍状物122形成在半导体条状物124的顶部部分上，半导体条状物124形成在硅衬底126之上。鳍状物位于STI(浅沟槽隔离)区域128之间，STI(浅沟槽隔离)区域128形成在位于鳍状物及鳍状物下方的沟槽两侧的衬底上。栅极132形成在鳍状物的顶部之上并且在两侧130、134上延伸在鳍状物之上。鳍状物位于栅极之下的部分是变容二极管的沟道。源极区和漏极区136通过源极/漏极结构形成在鳍状物的相对侧上。变容二极管的栅极具有第一端子140和第二端子142，分别在栅极两侧上。公共控制电压输入端141可以连接到两个端子或连接到仅一个端子，从而允许另一个端子浮置。根据特定的实施方式，可以将相同或不同的电压施加到每个端子。可以通过在栅极之上沉积层并随后蚀刻掉所述层中的位于栅极之上的一些或全部来形成栅极。源极/漏极结构的侧壁通过电容耦合(电容式耦合)到栅极的侧壁130、134。图1的结构的部分的具体形状连接和相对尺寸可以被修改为适合不同的技术和应用约束并且满足各种性能需求。源极区和漏极区136通过形成在所示结构之上的各种金属线或再分布层(未示出)来连接。这被示出为连接到节点(被标记为S/D)的线。图1的示例是两个端子的变容二极管。两个源极/漏极端子通过器件的主体而被短路并且可以被认为是单个端子。图2是穿过两个源极/漏极端子和栅极所截取的第二变容二极管的侧截面图。示出了由CMOS技术产生的不同的寄生电容部件。边缘电容(C边缘)限制了变容二极管中的电容调谐比(Cmax/Cmin)。变容二极管具有从栅极232到下层N阱的本征MOS电容252。这是由施加到变容二极管控制端子的电压确定的主要电容。首先在栅极232与每个源极/漏极端子240、242之间存在边缘电容。这被指示为用于构建源极和漏极接触部的结构的边缘电容254。还存在从栅极232到扩散层或STI228在每侧上的凸起源极/漏极结构的边缘电容256。电容取决于在FinFET技术中构建的变容二极管内的物理参数、材料和任何隔离或阻挡层。图1和图2中所示的变容二极管构建块通常被组合在多个单元中以构建更大的变容二极管结构。类似于构建有多条管脚的大CMOS器件，较大的变容二极管构建有在相同的扩散部中布置的多个平行的栅极(也被称为管脚)，其中栅极与源极/漏极结构交错。可以通过在所示结构的一侧或两侧上添加更多的栅极和源极/漏极端子来扩展图1和图2的变容二极管。在FinFET结构中，每个器件管脚通常构建在许多平行的鳍状物上。下图示出了使用相同的N阱中的四个器件管脚而构建的变容二极管。可以通过形成一系列栅极和源极/漏极端子来在平面CMOS结构中制造相同的结构。实施例不限于任何特定的晶体管和栅极制造类型或结构。本文涉及源极/漏极结构、源极/漏极端子、源极/漏极阱以及其它源极/漏极元件。在实施例中，变容二极管由交替的掺杂扩散部和栅极形成。第一个扩散区用作源极并且最后一个扩散区用作漏极。在第一个扩散区与最后一个扩散区之间，掺杂扩散区可以用作源极或漏极。这些结构因此被称为源极/漏极结构或端子。术语源极/漏极用于指代源极或漏极或这两者的组合。根据下层结构，源极/漏极可以被形成为N阱之上的具有端子的掺杂扩散区或者源极/漏极可以采用另一种方式来形成。尽管本说明书被呈现为N阱中的N+掺杂结构，其中N阱是器件体或主体，但本文中所述的技术、方法和原则还可以应用于P阱中的P+掺杂结构。除其它修改以外，它们还可以应用于在P阱中被构建为N型器件以及在N阱中被构建为P型器件的变容二极管。图3是显示如何连接和驱动栅极以产生受控的电容的多栅极变容二极管的截面图。在该实施例中，变容二极管301嵌入在n阱340中。变容二极管由控制电压342控制，控制电压342被施加到变容二极管的两端处的源极/漏极端子322、330上的端子。变容二极管具有四个连续的栅极302、304、306、308。所述栅极均形成在五个掺杂的N+源极/漏极端子或结构312、314、316、318、320之间，从而使栅极和源极/漏极端子跨相应的栅极端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变容二极管，包括：阱；多个栅极，所述多个栅极形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电容性连接，所述栅极包括所述栅极的第一子组以及所述栅极的第二子组，所述栅极的第一子组是相邻且连续的并且耦合到激励振荡信号的正极，并且所述栅极的第二子组是相邻且连续的并且耦合到所述激励振荡信号的负极；以及多个源极/漏极端子，所述多个源极/漏极端子形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电阻性连接以接收用于控制所述变容二极管的电容的控制电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种变容二极管，包括：阱；多个栅极，所述多个栅极形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电容性连接，所述栅极包括所述栅极的第一子组以及所述栅极的第二子组，所述栅极的第一子组是相邻且连续的并且耦合到激励振荡信号的正极，并且所述栅极的第二子组是相邻且连续的并且耦合到所述激励振荡信号的负极；以及多个源极/漏极端子，所述多个源极/漏极端子形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电阻性连接以接收用于控制所述变容二极管的电容的控制电压。2.根据权利要求1所述的变容二极管，其中，所述第一子组的连续栅极耦合到所述正极而不存在耦合到负极的任何中间栅极。3.根据权利要求1或2所述的变容二极管，还包括位于所述变容二极管的中心的中心源极/漏极端子，并且其中，所述第一组的所述栅极位于所述中心源极/漏极端子的一侧上并且所述第二组的所述栅极位于所述中心源极/漏极端子的另一侧上。4.根据权利要求1、2或3所述的变容二极管，其中，所述多个栅极中的每个栅极形成在FinFET结构的鳍状物之上。5.根据权利要求1所述的变容二极管，其中，所述多个栅极中的每个栅极形成在平面结构的相应管脚之上。6.根据以上权利要求中的任何一项或多项所述的变容二极管，其中，所述栅极的所述第一子组包括位于所述变容二极管的一侧上的两个相邻管脚上的两个栅极，并且所述栅极的所述第二子组包括位于所述变容二极管的另一侧上的两个其它的相邻管脚上的两个栅极。7.根据以上权利要求中的任何一项或多项所述的变容二极管，还包括：所述栅极的第三子组，所述栅极的第三子组是相邻且连续的并且耦合到激励振荡信号的正极；以及所述栅极的第四子组，所述栅极的第四子组是相邻且连续的并且耦合到所述激励振荡信号的负极，其中，所述第一子组和所述第二子组是相邻的并且所述第三子组和所述第四子组是相邻的。8.根据以上权利要求中的任何一项或多项所述的变容二极管，其中，所述第一子组和所述第二子组均包括一对栅极，所述变容二极管包括栅极的附加对，其中，对于每个相应的对而言所述对在极性上是交替的。9.根据以上权利要求中的任何一项或多项所述的变容二极管，其中，所述第一子组和所述第二子组均包括三个栅极，所述变容二极管包括三个栅极的附加子组，其中，对于每个相应的子组而言所述子组在极性上是交替的。10.一种计算设备，包括：电路板；封装管芯，其耦合到所述电路板，所述管芯包括激励振荡信号源、控制电压源和变容二极管，所述变容二极管包括：阱；多个栅极，所述多个栅极形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电容性连接，所述栅极包括所述栅极的第一子组以及所述栅极的第二子组，所述栅极的第一子组是相邻且连续的并且耦合到来自所述激励振荡信号源的激励振荡信号的正极，并且所述栅极的第二子组是相邻且连续的并且耦合到所述激励振荡信号的负极；以及多个源极/漏极端子，所述多个源极/漏极端子形成在所述阱之上并且具有至所述阱的电阻性连接以从所述控制电压源接收用于控制所述变容二极管的电容的控制电压。11.根据权利要求10所述的计算设备，还包括栅极的附加子组，每个子组具有两个相邻栅极并且在相邻子组之间在极性上交替。12.根据权利要求10或11所述的计算设备，还包括：所述栅极的第三子组，所述栅极的第三子组是相邻且连续的并且耦合到激励振荡信号的正极；以及所述栅极的第四子组，所述栅极的第四子组是相邻且连续的并且耦合到所述激励振荡信号的负极，其中，所述第一子组和所述第二子组是相邻的并且所述第三子组和所述第四子组是相邻的。13.一种方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·埃尔塔纳尼，P·帕坎，J·维德梅尔，A·梅直巴，范永平，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US