[发明专利]电压控制变容器结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压控制变容器结构。

背景技术

锁相环在模拟电路和射频电路中有着极其广泛的应用。而电压控制变容器是锁相环中的一个关键器件，其电容值可调节范围对锁相环的性能起着至关重要的影响。

现有技术中主要有两种电压控制变容器结构。一种是采用MOS电容，其中半导体衬底S(例如硅)经过轻掺杂，在金属/多晶硅栅和衬底间加上偏压，衬底形成耗尽层，电压调节耗尽宽度从而调节变容器电容值。另一种是采用PN结结构，通过其反向偏压调节结耗尽区的宽度来调节变容器的电容值。这两种变容器的调节范围都能通过改变结构来改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是电压控制变容器结构，其具有较大的电容值可调范围。

为解决上述技术问题，本发明的电压控制变容器结构，为在所述变容器的衬底上至少具有一个沟槽，所述沟槽侧壁和底部以及衬底表面覆盖有氧化硅，所述沟槽内和位于所述沟槽两侧的衬底上设有由多晶硅构成的“T”字结构，所述衬底连接金属形成所述变容器的一个电极，所述多晶硅连接金属形成所述变容器的另一个电极，所述金属盒所述衬底及所属多晶硅之间由层间膜隔离开来。

本发明还公开了一种电压控制变容器结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)光刻并刻蚀衬底，在所述衬底上至少形成一个沟槽。

(2)在所述衬底表面、沟槽侧壁和底部形成氧化硅层。

(3)在衬底上淀积多晶硅，以填充沟槽，之后光刻并刻蚀所述多晶硅，使多晶硅在沟槽内和沟槽两侧的衬底表面形成“T”字型结构；

(4)淀积层间膜，之后光刻定义出衬底接触孔和多晶硅接触孔的位置，接着淀积通孔金属形成衬底接触和多晶硅接触；

(5)淀积互连金属，而后光刻刻蚀，通过金属线分别与衬底接触和多晶硅接触形成所述变容器的两个电极。

本发明的电压控制变容器结构中，因沟槽的设置使得两电极间的氧化硅面积变大，故电容值调节范围变大。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的一个实例中电压控制变容器的结构示意图；

图2为本发明的电压控制变容器的制备流程示意图；

图3为实施本发明的流程中多晶硅淀积后的结构示意图；

图4为实施本发明的流程中刻蚀多晶硅后的结构示意图；

图5为最终形成的电压控制变容器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的电压控制变容器结构(见图1)，为在变容器的衬底上至少具有一个沟槽，沟槽侧壁和底部以及衬底表面覆盖有氧化硅，沟槽内和位于沟槽两侧的衬底上设有由多晶硅构成的“T”字结构，衬底连接金属形成变容器的一个电极，多晶硅连接金属形成变容器的另一个电极，所述金属和衬底及多晶硅之间由层间膜隔离开来。

上述结构中，沟槽的深度可为0.1-50微米，宽度可为0.1-50微米。多晶硅在衬底上表面之上的厚度可为0.1-5微米。多晶硅的掺杂浓度为：10¹⁴-10¹⁶原子/cm²，衬底的掺杂浓度为：10¹²-10¹⁴原子/cm²。衬底通过欧姆接触和金属连接形成变容器的一个电极，多晶硅同样通过欧姆接触和金属连接形成变容器的另一个电极。

本发明的电压控制变容器结构的制备方法，可包括如下步骤(见图2)：

(1)在轻掺杂的硅衬底上进行光刻、干刻至少形成一个沟槽，最后去除光刻胶；沟槽的刻蚀一般采用干法刻蚀工艺。沟槽的大小和个数可通过所需要的变容器电压调节范围来设置。

(2)在沟槽内和衬底上形成氧化硅层。具体可采用热氧氧化法，使沟槽侧壁、底部和衬底表面的硅氧化生成氧化硅。

(3)淀积多晶硅(见图3)，以填充沟槽，并在衬底上有富余厚度，之后对多晶硅进行光刻刻蚀，在沟槽内和两侧的衬底上形成T字结构(见图4)。该多晶硅为重掺杂的多晶硅层，可在淀积的同时进行掺杂，也可为先淀积为未掺杂多晶硅，之后采用离子注入进行掺杂。多晶硅的淀积一般采用化学气相淀积法。

(4)淀积层间膜(通常为氧化硅)，之后通过光刻和刻蚀在层间膜中形成接触孔(为衬底接触孔和多晶硅接触孔)，进行接触离子束入并热退火；淀积接触金属，回刻或化学机械研磨接触金属至层间膜表面；淀积金属，光刻及刻蚀金属形成连接金属线。至此，多晶硅通过欧姆接触与金属连接形成变容器的一个电极(见图5)，衬底通过欧姆接触与金属连接形成变容器的另一个电极(见图1)。

本发明的电压控制变容器结构中，因沟槽的设置使得两电极间的氧化硅面积变大，故电容值调节范围变大。