一种基于TSV的积累型MOS变容二极管及其制备方法-挂牌专利-西安知识产权运营服务平台

一种基于TSV的积累型MOS变容二极管及其制备方法 授权有效中;

专利(申请)号： CN201910419518.1
专利类型：发明;
主分类： H电学;
产业领域：电子元件
专利来源：高校;
申请日： 2019-05-20
原始申请人：西安理工大学
当前专利权人：西安理工大学
交易方式：转让; 许可;
其他交易方式：
参考价格（元）：￥面议
联系方式：李老师13998447730

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专利技术来自于西安理工自动化与信息工程学院；代理方：西安远诺技术转移有限公司-薛老师15249297273

专利详情

摘要

【中文摘要】本发明公开了一种基于TSV的积累型MOS变容二极管，包括P型硅衬底，硅衬底上开设有通孔，通孔中从内向外依次设置有金属柱和介质层，金属柱引出有端子a，靠近通孔端部的介质层与硅衬底之间设置有P型参杂区，P型参杂区的端面上引出有端子b。本发明还公开了一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，本发明基于TSV的积累型MOS变容二极管相比平面积累型MOS变容二极管具有更高的品质因数、更低的寄生电阻、更低的相位噪声和更好的调谐线性度。

【英文摘要】The invention discloses an accumulation type MOS varactor based on a TSV. The accumulation type MOS varactor based on the TSV comprises a P-type silicon substrate. A through hole is formed in the silicon substrate. A metal column and a dielectric layer are sequentially arranged in the through hole from inside to outside. A terminal a is led out of the metal column. A P-type doping area is arranged between the dielectric layer close to the end portion of the through hole and the silicon substrate. A terminal b is led out of the end face of the P-type doping area. The invention also discloses a preparation method of the accumulation type MOS varactor based on the TSV. Compared with a plane accumulation type MOS varactor, the accumulation type MOS varactor based on the TSV has the advantages of higher quality factor, lower parasitic resistance, lower phase noise and better tuning linearity.

技术摘要（来自于incoPat）

【用途】

元器件

二极管

积累型mos变容二极管

【技术功效】

技术功效句	有效节约了制作成本; 实现可集成的尺寸匹配的变容二极管; 保证了信号的完整性
技术功效短语	节约制作成本; 实现集成匹配; 保证信号完整性
技术功效1级	成本; 匹配; 完整性
技术功效2级	成本降低; 匹配; 完整性提高
技术功效3级	制作成本降低; 实现集成匹配; 信号完整性提高
技术功效TRIZ参数	39-生产率;

分类号

【技术分类】

主分类号

H01L29/93;

H 电学
H01
电气元件
H01L
不包括在H10类目中的半导体器件（使用半导体器件的测量入G01；一般电阻器入H01C；磁体、电感器、变压器入H01F；一般电容器入H01G；电解型器件入H01G9/00；电池组、蓄电池入H01M；波导管、谐振器或波导型线路入H01P；线路连接器、汇流器入H01R；受激发射器件入H01S；
机电谐振器入H03H；扬声器、送话器、留声机拾音器或类似的声机电传感器入H04R；一般电光源入H05B；
印刷电路、混合电路、电设备的外壳或结构零部件、电气元件的组件的制造入H05K；在具有特殊应用的电路中使用的半导体器件见应用相关的小类）
H01L29/00
专门适用于整流、放大、振荡或切换，并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的半导体器件；具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒，例如PN结耗尽层或载流子集结层的电容器或电阻器；半导体本体或其电极的零部件（H01L31/00至H01L33/00，H10K10/00，H10N优先；除半导体或其电极之外的零部件入H01L23/00；由在一个共用衬底内或其上形成的多个固态组件组成的器件入H01L27/00）〔2，6〕
*H01L29/66
按半导体器件的类型区分的[2006.01]
**H01L29/86
只能通过对一个或多个通有待整流，放大、振荡或切换的电流的电极供给电流的变化或施加电位的变化方可进行控制的（H01L29/96优先）[2006.01]
***H01L29/92
有电位跃变势垒或表面势垒的电容器[2006.01]
****H01L29/93
电容量可变的二极管，例如变容二极管[2006.01]

IPC分类号

H01L29/93; H01L29/94; H01L21/329;

CPC分类号

H01L29/93; H01L29/94; H01L29/66181; Y02D30/70;

【行业分类】

国民经济行业分类	制造业 C3976;C3979;C3972;C3951;C3973;C4028;C3974;C3975;C3569;C3824;C3825;C3562;C3563;C3421;C3073;
国民经济行业(主)	制造业 C3976;C3979;C3972;C3951;C3973;C4028;C3974;C3975;C3569;C3824;C3825;C3562;C3563;C3421;C3073;
新兴产业分类	电子核心产业 1.2;
新兴产业(主)	电子核心产业 1.2;
知识密集型分类	信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业 104; 106; 301; 305; 306; 402; 403;
学科分类	工程 A030201; A120101;
清洁能源产业	风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业 2.1.2; 3.1.0; 3.2.0; 5.1.0; 6.2.0;
数字经济核心产业	数字产品制造业数字技术应用业数字要素驱动业 010306; 010501; 010502; 010503; 010508; 010509; 010510; 010513; 010516; 010517; 030401; 040703;

专利历程

2019-05-20
申请日
CN201910419518.1(当前专利)
申请号
2019-08-09
首次公开日
CN110112223A
首次公开号
2022-05-20
授权公告日
CN110112223B(当前专利)
授权公告号
2039-05-20
预估到期日
计算因素

其他著录项

代理机构	西安弘理专利事务所 61214
代理人	罗笛
申请语言	汉语
审查员	李海龙

权利要求

1.一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在P型硅衬底(5)上通过反应离子的方式刻蚀出竖直通孔(6)；
步骤2，在通孔(6)的内表面通过常压化学气相淀积法制备介质层(2)；
步骤3，对硅衬底(5)的上下表面进行化学机械抛光，待表面平整后，运用离子注入法在靠近硅衬底(5)上下端的介质层(2)外侧制备P型掺杂区(4)；
步骤4，采用热氧化工艺在硅衬底(5)的上端面生长二氧化硅层，在P型掺杂区(4)顶部的二氧化硅层上刻蚀环形通孔，在所述环形通孔内沉积金属液形成金属层(3)，运用RDL技术在金属层(3)上引出端子b(8)；
步骤5，采用物理气相淀积法在环形介质层(2)内部制备金属柱(1)；
步骤6，运用重布线层RDL技术在金属柱(1)的上端面引出端子a(7)，即得所述基于TSV的积累型MOS变容二极管，包括P型硅衬底(5)，硅衬底(5)上开设有通孔(6)，通孔(6)中从内向外依次设置有金属柱(1)和介质层(2)，金属柱(1)引出有端子a(7)，靠近通孔(6)端部的介质层(2)与硅衬底(5)之间设置有P型参杂区(4)，P型参杂区(4)的端面上引出有端子b(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤1的具体工艺过程为：采用氟化物或氯化物反应气体，在辉光放电中分解出氟原子或氯原子，与硅衬底(5)表面的硅原子反应生成气态产物，完成竖直通孔(6)的刻蚀。

3.根据权利要求2所述的一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀通孔的过程中，反应气体压强为14～31Pa，反应气体流量为11～42毫升/分钟，射频功率范围为210～360W。

4.根据权利要求2所述的一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀通孔的过程中，采用氦气冷却技术对硅衬底(5)进行温度控制，确保整个硅衬底(5)在刻蚀过程中的温度均匀，并稳定在145℃左右。

5.根据权利要求2所述的一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，常压化学气相淀积法为高密度等离子体化学气相淀积或等离子体增强化学气相淀积。

6.根据权利要求5所述的一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，所述制备介质层(2)的过程中，硅衬底(5)的温度保持在240～450℃，反应气体流速为180～280毫升/分钟，等离子体压强为54～124帕斯卡，射频功率范围为380～530W。

7.根据权利要求2所述的一种基于TSV的积累型MOS变容二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，热氧化工艺的温度为900～1200℃。

专利文本