变容二极管及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种变容二极管及其形成方法，所述变容二极管包括形成于一半导体衬底上的第一导电层以及形成于所述第一导电层上第二导电层；所述第一导电层和所述第二导电层相隔离，所述第一导电层连接至一第一端子，所述第二导电层和所述半导体衬底可连接至同一端子。即，本发明专利技术提供的变容二极管中，通过所述第二导电层不仅可实现多电极的同时引出，以缩减所述变容二极管的尺寸；并且，所述第二导电层和第一导电层还可构成一附加电容，有利于增加所述变容二极管的最大电容值Cmax，进而可改善其调谐范围。

【技术实现步骤摘要】
变容二极管及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种变容二极管及其形成方法。
技术介绍
变容二极管是射频(RF)电路中的一重要组成部分，例如应用于压控振荡器(voltage‐controlledoscillator，VCO)中。并且，集成在半导体器件中的变容二极管通常是一种MOS变容二极管。电容值的调谐范围是用于衡量变容二极管性能的重要指标之一，变容二极管通常需要有宽的调谐范围。因此，如何增大变容二极管的调谐范围至关重要。此外，变容二极管越来越多的被集成于半导体器件中，随着半导体器件的集成度越来越高，变容二极管的尺寸也需不断优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变容二极管，以改善现有的变容二极管的调谐范围。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种变容二极管，包括：一半导体衬底；一形成于所述半导体衬底上的第一导电层；一形成于所述第一导电层上的绝缘层；一形成于所述绝缘层上的第二导电层；所述第一导电层和所述第二导电层通过所述绝缘层相隔离，并且，所述第一导电层连接至一第一端子，所述半导体衬底连接至一第二端子，所述第二导电层连接至一第三端子。可选的，所述第二端子和所述第三端子为同一端子，所述第二导电层延伸至所述半导体衬底上，并与所述半导体衬底接触以连接至同一端子。可选的，所述第一导电层和所述第二导电层均为掺杂的半导体材料层。可选的，所述第一导电层的掺杂浓度小于所述第二导电层的掺杂浓度。可选的，所述第一导电层的掺杂浓度为1e13～1e17atom/cm3；所述第二导电层的掺杂浓度为1e17～1e20atom/cm3。可选的，所述第一导电层和所述第二导电层均为第一掺杂类型，所述半导体衬底为第二掺杂类型，所述第二掺杂类型与第一掺杂类型相反。可选的，所述第一导电层和所述第二导电层均为掺杂的多晶硅层。可选的，所述半导体衬底中形成有一源极区和一漏极区，所述源极区和所述漏极区分别位于所述第一导电层的两侧，所述源极区和所述漏极区均连接至所述第二端子。可选的，所述第二端子和所述第三端子为同一端子，所述第二导电层延伸至所述半导体衬底上，所述源极区和所述漏极区均与所述第二导电层接触并连接至同一端子。可选的，所述绝缘层包括：位于所述第一导电层侧壁上的侧墙，以及位于所述第一导电层上的硬掩膜层。另外，本专利技术还提供一种变容二极管的形成方法，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有一第一导电层和一绝缘层；在所述绝缘层上形成一第二导电层，所述第二导电层与所述第一导电层相隔离；分别形成一第一端子、一第二端子和一第三端子，所述第一导电层连接至所述第一端子，所述半导体衬底连接至所述第二端子，所述第二导电层连接至所述第三端子。可选的，所述第二导电层延伸至所述半导体衬底上，并与所述半导体衬底接触以连接至同一端子。可选的，在形成第二导电层之后，还包括：执行离子注入工艺，对所述第一导电层和所述第二导电层进行离子掺杂。可选的，所述第一导电层和所述第二导电层均为第一掺杂类型，所述半导体衬底为第二掺杂类型，所述第二掺杂类型与第一掺杂类型相反。可选的，在离子注入工艺中，还包括：对所述第一导电层两侧的半导体衬底进行离子掺杂，分别形成一源极区和一漏极区，所述源极区和所述漏极区均连接至所述第二端子。可选的，所述第二端子和所述第三端子为同一端子，所述第二导电层延伸至所述半导体衬底上，所述源极区和所述漏极区均与所述第二导电层接触并连接至同一端子。可选的，所述第一导电层和所述绝缘层的形成方法包括：在所述半导体衬底上依次形成一第一导电材料层和一图形化的硬掩膜层；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜刻蚀所述第一导电材料层，形成第一导电层；在所述第一导电层的侧壁上形成侧墙，所述侧墙和所述硬掩膜层构成所述绝缘层。可选的，所述第一导电层和所述第二导电层均为多晶硅层。在本专利技术提供的变容二极管中，包括形成于半导体衬底上的第一导电层，以及与第一导电层隔离的第二导电层，进而使第一导电层和第二导电层构成一附加电容，有利于提高变容二极管的总电容值，使所述变容二极管的最大电容值Cmax更大。进一步的，可通过将所述第二导电层与半导体衬底以及其他电极接触并连接至同一端子，以实现多电极的同时引出，从而可有效缩减所述变容二极管的尺寸。更进一步的，所述第二导电层可以为轻掺杂的半导体材料层，如此一来，当沟道处于耗尽状态时，所述第二导电层也可发生电荷耗尽，进而可使变容二极管的最小电容值Cmin更小，进一步改善了所述变容二极管的调谐范围。此外，本专利技术中在形成所述变容二极管时，保留了第一导电层上的膜层，不仅可简化工艺，并且还可避免光刻或蚀刻的精度偏差对变容二极管的性能造成影响。附图说明图1为一种MOS变容二极管的结构示意图；图2为一种具有较小尺寸的变容二极管的结构示意图；图3为本专利技术一实施例中的变容二极管的结构示意图；图4为图2所示的变容二极管的电容和电压特性曲线的示意图；图5为本专利技术一实施例中的变容二极管的电容和电压特性曲线的示意图；图6为本专利技术一实施例中的变容二极管的形成方法的流程示意图；图7a‐7d为本专利技术一实施例中的变容二极管的形成方法在其制作过程中的结构示意图。具体实施方式如何增加变容二极管的调谐范围是本领域的一个重要的研究课题。图1为一种MOS变容二极管的结构示意图，如图1所示，变容二极管通常包括：一半导体衬底11；以及，形成于所述半导体衬底11上的一导电层12；所述导电层12连接至一第一端子，所述半导体衬底连接至一第二端子。当改变所述第一端子和第二端子之间的电压时，可使导电层12下方的电荷逐渐聚集或者使所述导电层12下方的电荷逐渐消耗，从而改变了变容二极管的电容值。随着电荷的聚集，变容二极管达到其最大电容值Cmax；随着电荷的逐渐消耗，变容二极管达到其最小电容值Cmin，最大电容值Cmax和最小电容值Cmin决定了变容二极管的调谐范围。然而，图1所示的变容二极管的电容值的调谐范围有限，仍需进一步改善。为解决上述技术问题，一种具有较小尺寸的变容二极管被提出。图2为一种具有较小尺寸的变容二极管的结构示意图，如图2所示，所述变容二极管包括一半导体衬底21；形成于所述半导体衬底21上的一第一导电层22；位于所述第一导电层22两侧的半导体衬底21中的源极区24和漏极区25；以及，位于所述第一导电层22上的第二导电层23；所述第一导电层22暴露出进而可连接至一第一端子，所述第二导电层23与半导体衬底21、源极区24和漏极区25接触并连接至一第二端子。即，图2所示的变容二极管中，所述第二导电层23构成一接触层，其可与需连接至同一端子上的电极连接，例如，所述第二导电层23与半导体衬底21、源极区24和漏极区25均连接，从而可直接从第二导电层23上引出并与第二端子B相连，而无需分别为半导体衬底21、源极区24和漏极区25的导电插塞预留空间，进而有效缩减了变容二极管的尺寸。这种变容二极管虽然可有效缩减变容二极管的尺寸，然而，并不能改善其调谐范围。此外，在将第一导电层22连接至第一端子上时，通常通过光刻和蚀刻工艺去除第一导电层22上方的膜层，以暴露出所述第一导电层22，然而，在此过程中，需保证光刻和蚀刻的精度，以确保第一导电层22可完全暴露出，并且不会刻蚀到其他区域上的膜层。有鉴于此，本专利技术提供了一种能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变容二极管，其特征在于，包括：一半导体衬底；一形成于所述半导体衬底上的第一导电层；一形成于所述第一导电层上的绝缘层；一形成于所述绝缘层上的第二导电层；所述第一导电层和所述第二导电层通过所述绝缘层相隔离，并且，所述第一导电层连接至一第一端子，所述半导体衬底连接至一第二端子，所述第二导电层连接至一第三端子。

【技术特征摘要】
1.一种变容二极管，其特征在于，包括：一半导体衬底；一形成于所述半导体衬底上的第一导电层；一形成于所述第一导电层上的绝缘层；一形成于所述绝缘层上的第二导电层；所述第一导电层和所述第二导电层通过所述绝缘层相隔离，并且，所述第一导电层连接至一第一端子，所述半导体衬底连接至一第二端子，所述第二导电层连接至一第三端子。2.如权利要求1所述的变容二极管，其特征在于，所述第二端子和所述第三端子为同一端子，所述第二导电层延伸至所述半导体衬底上，并与所述半导体衬底接触以连接至同一端子。3.如权利要求1所述的变容二极管，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层均为掺杂的半导体材料层。4.如权利要求3所述的变容二极管，其特征在于，所述第一导电层的掺杂浓度小于所述第二导电层的掺杂浓度。5.如权利要求3所述的变容二极管，其特征在于，所述第一导电层的掺杂浓度为1e13～1e17atom/cm3；所述第二导电层的掺杂浓度为1e17～1e20atom/cm3。6.如权利要求3所述的变容二极管，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层均为第一掺杂类型，所述半导体衬底为第二掺杂类型，所述第二掺杂类型与第一掺杂类型相反。7.如权利要求3所述的变容二极管，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层均为掺杂的多晶硅层。8.如权利要求1所述的变容二极管，其特征在于，所述半导体衬底中形成有一源极区和一漏极区，所述源极区和所述漏极区分别位于所述第一导电层的两侧，所述源极区和所述漏极区均连接至所述第二端子。9.如权利要求8所述的变容二极管，其特征在于，所述第二端子和所述第三端子为同一端子，所述第二导电层延伸至所述半导体衬底上，所述源极区和所述漏极区均与所述第二导电层接触并连接至同一端子。10.如权利要求1所述的变容二极管，其特征在于，所述绝缘层包括：位于所述第一导电层侧壁上的侧墙，以及位于所述第一导电层上的硬掩膜层。11.一种变容二极管的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，潘梓诚，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31