具有電阻或電容的電路結(jié)構(gòu)及其操作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)揭示一種具有電阻或電容的電路結(jié)構(gòu)及其操作方法，該電路結(jié)構(gòu)包含：一半導(dǎo)體基板，置于該基板內(nèi)的一第一導(dǎo)電區(qū)，置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)及多個(gè)第三導(dǎo)電區(qū)，存在于該第一導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)中間的一第一耗盡區(qū)，存在于該第二導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)中間的一第二耗盡區(qū)，以及多個(gè)置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的分隔區(qū)，分隔該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)及第三導(dǎo)電區(qū)。該電路結(jié)構(gòu)的操作方法如下：施加一第一電壓于該分隔區(qū)以控制該電路結(jié)構(gòu)的電容或電阻；施加一第二電壓于該第一導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)，并且施加一第三電壓于該第二導(dǎo)電區(qū)以量測(cè)該電路結(jié)構(gòu)的電容或電阻。本發(fā)明專利技術(shù)減低對(duì)芯片面積的需求，且工藝也相容于公知金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種電路結(jié)構(gòu)，特別涉及一可調(diào)變電阻或電容。
技術(shù)介紹
近年來(lái)對(duì)混合信號(hào)集成電路(mixed mode IC)的需求快速攀升，該些電路包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、模擬-數(shù)字/數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，以及數(shù)字射頻芯片。有鑒 于無(wú)線通信及網(wǎng)絡(luò)科技的日新月異，這些電路更進(jìn)一步包含了移動(dòng)通信、軟體無(wú)線電、局域網(wǎng)絡(luò)或廣域網(wǎng)絡(luò)的路由器芯片。從集成電路制作的角度而言，半導(dǎo)體工藝在過(guò)去四十年以來(lái)一直致力于尺寸的縮小，而此趨勢(shì)仍然適用于當(dāng)今科技。其中互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)通常于數(shù)字功能及小尺寸上最為成熟，而雙極型晶體管(bipolar transistor)則最常被應(yīng)用于強(qiáng)調(diào)模擬功能的芯片上。然而，一直到十年前，產(chǎn)業(yè)科技一直無(wú)法在不損及經(jīng)濟(jì)考量且不影響運(yùn)作功能的條件下結(jié)合數(shù)字及模擬于一單一芯片設(shè)計(jì)。單就此觀點(diǎn)而言，小尺寸工藝以及置放數(shù)目更多的電阻及電容于一固定面積，將有效促進(jìn)更先進(jìn)的的電路設(shè)計(jì)，亦即，在固定或日益縮小的芯片面積上建構(gòu)密度更高的電路元件。電路中公知的電容為平行板電容，運(yùn)用高介電常數(shù)的材料諸如氧化硅、多晶硅氧化物、或由化學(xué)氣相沉積形成的氮化硅當(dāng)作介電層，該介電層夾在兩電極板間。該兩電極板可有許多組合及變化(例如金屬-金屬、多晶硅-多晶硅、金屬-多晶硅、金屬-擴(kuò)散層、多晶硅-擴(kuò)散層等。電路中公知的電阻為具有阻值的長(zhǎng)條狀材料，并具有接觸電極和周圍阻絕層。為了達(dá)到高電阻，高長(zhǎng)寬比的長(zhǎng)條狀材料將被運(yùn)用。習(xí)知的電阻及電容都奠基于平面/水平設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，該設(shè)計(jì)方法大量占用寶貴的芯片面積。為了解決此難題，新的垂直設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將揭露于本專利技術(shù)，并整合電阻及電容的元件結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一目的為提供一種電路結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一可調(diào)變電阻或電容。根據(jù)本專利技術(shù)一實(shí)施例的一種電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)包含一半導(dǎo)體基板；置于該基板內(nèi)的一第一導(dǎo)電區(qū)；置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)及多個(gè)第三導(dǎo)電區(qū)；存在于該第一導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)中間的一第一耗盡區(qū)；存在于該第二導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)中間的一第二耗盡區(qū)；以及多個(gè)置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的分隔區(qū)，分隔該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)及第三導(dǎo)電區(qū)。其中該第一導(dǎo)電區(qū)、該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)、該多個(gè)第三導(dǎo)電區(qū)、該第一耗盡區(qū)、該第二耗盡區(qū)，以及該多個(gè)分隔區(qū)形成一可調(diào)變電容或一可調(diào)變電阻。該電路結(jié)構(gòu)的操作方法如下施加一第一電壓于該分隔區(qū)，以控制該電路結(jié)構(gòu)的電容或電阻。根據(jù)本專利技術(shù)另一實(shí)施例的一種電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)包含一半導(dǎo)體基板；一置于該基板內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)；以及置于該導(dǎo)電區(qū)內(nèi)、多個(gè)包含導(dǎo)體的分隔區(qū)，其中該導(dǎo)電區(qū)以及該多個(gè)分隔區(qū)形成一電容，該導(dǎo)電區(qū)以及該半導(dǎo)體基板形成一電阻。該電路結(jié)構(gòu)的操作方法如下施加一第一電壓于該分隔區(qū)的導(dǎo)體以控制該電路結(jié)構(gòu)的電容或電阻。本專利技術(shù)的有益效果在于，本專利技術(shù)所揭示的電阻及電容不同于公知技術(shù)，惟于公知技藝中需要沉積相異的材料，故工藝中將有額外的光刻步驟。本專利技術(shù)利用金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管工藝中的離子布植技術(shù)達(dá)到垂直整合的電容電阻元件結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)不但減低對(duì)芯片面積的需求，且工藝也相容于公知金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管領(lǐng)域。更有甚者，施加一外部電壓于本電路結(jié)構(gòu)將能夠調(diào)變?cè)摻Y(jié)構(gòu)的電容值和電阻值。附圖說(shuō)明圖I顯示本專利技術(shù)一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)剖面圖，實(shí)現(xiàn)可調(diào)變的電阻或電容；圖2顯示本專利技術(shù)一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)俯視圖，實(shí)現(xiàn)可調(diào)變的電阻或電容；圖3顯示本專利技術(shù)另一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)剖面圖，實(shí)現(xiàn)一電阻或電容；以及圖4顯示本專利技術(shù)另一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)俯視圖，實(shí)現(xiàn)一電阻或電容。 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10、30電路結(jié)構(gòu)11,31半導(dǎo)體基板12,36淺溝槽隔離13第一導(dǎo)電區(qū)14,35分隔區(qū)15第二導(dǎo)電區(qū)16、34絕緣層17第三導(dǎo)電區(qū)18、32導(dǎo)體19第一耗盡區(qū)19;第二耗盡區(qū)20、40電路布局21第一導(dǎo)電區(qū)電極23第一導(dǎo)電區(qū)電極21'、23'、25'、41'、43'導(dǎo)電板33導(dǎo)電區(qū)41導(dǎo)體區(qū)電極具體實(shí)施例方式圖I顯示一根據(jù)本專利技術(shù)一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)10。該電路結(jié)構(gòu)10包含具有淺溝槽隔離12的一半導(dǎo)體基板11，一置于該半導(dǎo)體基板11內(nèi)的第一導(dǎo)電區(qū)13,置于該第一導(dǎo)電區(qū)13內(nèi)的多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)15，置于該第一導(dǎo)電區(qū)13內(nèi)的多個(gè)第三導(dǎo)電區(qū)17，及置于該第一導(dǎo)電區(qū)13內(nèi)的多個(gè)分隔區(qū)14。該第一導(dǎo)電區(qū)13及該第三導(dǎo)電區(qū)17中間存在一第一耗盡區(qū)19，該第二導(dǎo)電區(qū)15及該第三導(dǎo)電區(qū)17中間存在一第二耗盡區(qū)19'。該多個(gè)分隔區(qū)14置于該第一導(dǎo)電區(qū)13內(nèi)，分隔該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)15及第三導(dǎo)電區(qū)17。根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例，各分隔區(qū)14包含一導(dǎo)體18以及一絕緣層16，該絕緣層16將該第一導(dǎo)電區(qū)13、第二導(dǎo)電區(qū)15、及第三導(dǎo)電區(qū)17與該導(dǎo)體18分隔絕緣。根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例，該第一導(dǎo)電區(qū)13、該第二導(dǎo)電區(qū)15、該第三導(dǎo)電區(qū)17、該第一耗盡區(qū)19、該第二耗盡區(qū)19'，以及該分隔區(qū)14形成一可調(diào)變電容。該第一導(dǎo)電區(qū)13及該第二導(dǎo)電區(qū)15可為具有同摻雜極性的擴(kuò)散區(qū)；該第二導(dǎo)電區(qū)15及該第三導(dǎo)電區(qū)17可為具有不同摻雜極性的擴(kuò)散區(qū)(例如，一擴(kuò)散區(qū)為P型摻雜，而另一擴(kuò)散區(qū)為N型摻雜)。根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例，如圖I所示，該第一耗盡區(qū)19形成于該第一導(dǎo)電區(qū)13與該第三導(dǎo)電區(qū)17之間；該第二耗盡區(qū)19'形成于該第二導(dǎo)電區(qū)15與該第三導(dǎo)電區(qū)17之間，此現(xiàn)象肇因于P-N接面的物理接觸。在穩(wěn)定狀態(tài)下，由載子梯度造成的一擴(kuò)散電流被一漂移電流所抵消。該漂移電流的產(chǎn)生是由于固定離子形成的電場(chǎng)所引發(fā)，而該固定離子亦是該擴(kuò)散電流流動(dòng)的結(jié)果，因此，在該P(yáng)-N接面形成了一段載子含量相當(dāng)?shù)偷暮谋M區(qū)。該耗盡區(qū)的截面平行于該P(yáng)-N接面，且相對(duì)應(yīng)的截面積恰為該P(yáng)-N接面的截面積；該耗盡區(qū)的長(zhǎng)度垂直于該P(yáng)-N接面的方向，并可通過(guò)一施加于該分隔區(qū)14上的該導(dǎo)體18的可變電壓Vl控制其長(zhǎng)短。值得注意的是，該耗盡區(qū)長(zhǎng)度為該電容的厚度。于本專利技術(shù)中，三個(gè)外加電壓施加于該電路結(jié)構(gòu)10的不同區(qū)域 I) 一可變電壓Vl施加在該分隔區(qū)14上的該導(dǎo)體18 ；2) 一固定操作電壓V2施加在該第一導(dǎo)電區(qū)13 ;以及3) 一固定操作電壓V3施加在該第二導(dǎo)電區(qū)15。圖2顯示一根據(jù)本專利技術(shù)一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)俯視圖。一第一導(dǎo)電區(qū)電極21沿著出紙面方向垂直連接該第一導(dǎo)電區(qū)13與一導(dǎo)電板21',該導(dǎo)電板21'即作為一外加偏壓的電極；一第二導(dǎo)電區(qū)電極23沿著出紙面方向垂直連接該第二導(dǎo)電區(qū)15與一導(dǎo)電板23'，該導(dǎo)電板23'即作為另一外加偏壓的電極；任一該分隔區(qū)14上的該導(dǎo)體18直接接觸一導(dǎo)電板25',該導(dǎo)電板25'即作為另一外加偏壓的電極。如圖2所示，在該電路結(jié)構(gòu)10中當(dāng)作量測(cè)電壓及電容的兩電極為該導(dǎo)電板2Γ及另一導(dǎo)電板23'，其中V2及V3分別施加于其上。如圖I所示，根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例，該第一導(dǎo)電區(qū)13及該第二導(dǎo)電區(qū)15由N型摻雜的半導(dǎo)體組成，而該第三導(dǎo)電區(qū)17由P型摻雜的半導(dǎo)體組成。當(dāng)兩固定操作電壓V2及V3維持在一固定值，此時(shí)施加一可變電壓Vl將會(huì)I)稍微增加第一耗盡區(qū)19及第二耗盡區(qū)19'的長(zhǎng)度；或2)在該絕緣層16與該第三導(dǎo)電區(qū)17之間產(chǎn)生一極薄的反型層(deltainversionlayer)。根據(jù)外加電壓Vl的極性及大小，上述第I種或第2種情況相應(yīng)發(fā)生。該第一耗盡區(qū)19長(zhǎng)度及該第二耗盡區(qū)19'長(zhǎng)度的增加會(huì)造成V2及V3之間量測(cè)到的電容值下降本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電路結(jié)構(gòu)，包含：一半導(dǎo)體基板；一第一導(dǎo)電區(qū)，置于該基板內(nèi)；多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)，置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)；多個(gè)第三導(dǎo)電區(qū)，置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)并位于該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)下方；一第一耗盡區(qū)，存在于該第一導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)中間；一第二耗盡區(qū)，存在于該第二導(dǎo)電區(qū)及該第三導(dǎo)電區(qū)中間；以及多個(gè)分隔區(qū)，置于該第一導(dǎo)電區(qū)內(nèi)，并分隔該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)及第三導(dǎo)電區(qū)；其特征在于該第一導(dǎo)電區(qū)、該多個(gè)第二導(dǎo)電區(qū)、該多個(gè)第三導(dǎo)電區(qū)、該第一耗盡區(qū)、該第二耗盡區(qū)，以及該多個(gè)分隔區(qū)形成一可調(diào)變電容或一可調(diào)變電阻。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：章正欣，陳逸男，劉獻(xiàn)文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南亞科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：