專利名稱：電壓控制的半導體結(jié)構(gòu)、電阻器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明是關(guān)于一種電壓控制的半導體結(jié)構(gòu)、電阻器及其制造方法，更詳細地說，是關(guān)于一種電壓控制的半導體結(jié)構(gòu)及具有高電阻率的電阻器及其制造方法。
背景技術(shù)：
具有高電阻率的電阻器廣泛地被使用于許多電子產(chǎn)品中。當今，有二種主要的途徑來制造具有高電阻率的電阻器。其一是使用非摻雜的多晶硅作為電阻器。此型電阻器的電阻率約為1仟歐姆/單位面積。此途徑的優(yōu)點在于其所生產(chǎn)的電阻器的尺寸較小。然而，其制造過程中使用了額外的光掩模及工藝，頗費成本。
另一途徑是以一微摻雜阱區(qū)制造電阻器。以此途徑制造的電阻器的最高電阻率約為10仟歐姆/單位面積。既然具有較高摻雜濃度的阱區(qū)的電阻器呈現(xiàn)較低的電阻率，則可借助不同的阱區(qū)離子濃度來控制電阻器的電阻率。然而，所制作的電阻器尺寸仍大。
該二途徑皆有另一共同缺點，亦即兩種電阻器一旦制成，其電阻率都不能調(diào)整。
綜上所述，現(xiàn)今的二種途徑皆存在關(guān)鍵性的問題，因而限制電阻器在電路系統(tǒng)中的應用。因此，如何來同時克服該二問題是本發(fā)明的重點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供一種半導體結(jié)構(gòu)。該半導體結(jié)構(gòu)包含一基板、一第一摻雜阱區(qū)及一第二摻雜阱區(qū)。該基板摻雜一第一型離子。該第一摻雜阱區(qū)具有一第二型離子，且形成于該基板中。該第二摻雜阱區(qū)具有一第二型離子，且形成于該基板中。該第一型離子與該第二型離子是互補的。該第一摻雜阱區(qū)與該第二摻雜阱區(qū)之間形成一電阻器。該電阻器的電阻率與該第一摻雜阱區(qū)的一第一深度、該第二摻雜阱區(qū)的一第二深度及該第一摻雜阱區(qū)與該第二摻雜阱區(qū)之間的一距離相關(guān)。該電阻器的電阻率高于在具有該第二型離子的單一個摻雜阱區(qū)中所形成的阱區(qū)式電阻器的電阻率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電壓控制的電阻器。該電壓控制的電阻器包含二連接端分別連接于在一基板中形成的二摻雜阱區(qū)的連接端。該基板具有一第一型離子。這些摻雜阱區(qū)具有一互補的第二型離子。該二連接端分別連接于一高電壓及一低電壓。這些摻雜阱區(qū)是分裂的。
本發(fā)明的次一目的是提供一種電壓控制的電阻器。該電壓控制的電阻器包含二連接端分別連接于在一基板中形成的二摻雜阱區(qū)。該基板具有一第一型離子。這些摻雜阱區(qū)具有一互補的第二型離子。該二連接端分別連接于一高電壓及一低電壓。這些摻雜阱區(qū)是準連結(jié)的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種半導體制造方法，用以形成一具有高電阻率的半導體電阻器。該方法包含下列步驟形成二深阱區(qū)于一基板中，其中該二摻雜阱區(qū)與該基板所分別形成的耗盡區(qū)是連接的，這些深阱區(qū)與該基板的摻雜離子是互補的；形成一氧化物層；于每一這些深阱區(qū)中形成一重摻雜區(qū)；以及以導電材料形成二個導電連接端連接至這些重摻雜區(qū)的導電端。
本發(fā)明的再一目的是提供一種半導體結(jié)構(gòu)。該半導體結(jié)構(gòu)包含一基板及一阱區(qū)，該阱區(qū)形成于該基板中，且具有一裂口。該基板與該阱區(qū)的離子是互補的。在該阱區(qū)與該基板之間，根據(jù)一施于該阱區(qū)的差動電壓而調(diào)變一耗盡區(qū)，以控制該半導體結(jié)構(gòu)的電阻率。
在參閱附圖及隨后描述的實施方式后，該技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者便可了解本發(fā)明的上述和其他目的，以及本發(fā)明的技術(shù)手段及實施態(tài)樣。


圖1繪示本發(fā)明的一第一具體實施例；圖2繪示本發(fā)明的一第二具體實施例；圖3繪示本發(fā)明的一第四具體實施例；圖4繪示本發(fā)明的二電阻器實施例的二電阻率對電壓曲線；及圖5繪示本發(fā)明二電阻器實施例的二電流對電壓曲線。
具體實施例方式
本發(fā)明是關(guān)于一種電壓控制的半導體結(jié)構(gòu)及具有高電阻率的電阻器及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明是提供途徑來產(chǎn)生小尺寸電阻器而無額外的工藝及成本。此外，本發(fā)明所產(chǎn)生的電阻器的電阻率可借助施于這些電阻器的差動電壓來控制。
圖1示出本發(fā)明的一第一具體實施例，其為一電壓控制的電阻器。該電阻器包含一P基板11及二深N阱區(qū)12及13。二N+區(qū)17及18分別形成于該二深N阱區(qū)12及13中，作為該電阻器的端點。該二深N阱區(qū)12及13是形成于該P基板11，且是分裂的。在該二深N阱區(qū)12及13之間形成一等效電阻器14。該深N阱區(qū)12和該P基板11間形成一耗盡區(qū)15，其邊界是由二條虛線示出。同理，該深N阱區(qū)13和該P基板11間形成一耗盡區(qū)16，其邊界是由二條虛線示出。該二耗盡區(qū)15與16是連接的。
經(jīng)由這些N+區(qū)17及18，對該電阻器施以一差動電壓，而于P型摻雜區(qū)如該P基板11與N型摻雜區(qū)如這些深N阱區(qū)12及13之間，造成一反向偏壓。該反向偏壓影響該耗盡區(qū)15，連同影響了P型摻雜區(qū)與N型摻雜區(qū)的接面，該差動電壓因此控制了該耗盡區(qū)的電性特征。在該第一具體實施例中，該電阻器的電阻率主要是由這些效電阻器14的電阻率決定，且當施于這些N+區(qū)17及18處的差動電壓增高而在這些摻雜阱區(qū)之間造成貫穿(punch-through)之后，該電阻器的電阻率實質(zhì)上減小。貫穿發(fā)生時，流過這些效電阻器14的離子遽增，而致使電阻率減小。該機制是由所施的差動電壓控制，以實現(xiàn)一電壓控制的電阻器。在此具體實施例中，每一這些摻雜阱區(qū)的離子濃度范圍是每平方厘米自1E12至5E13，每一這些深阱區(qū)的深度范圍是自2微米至10微米。
每一區(qū)的幾何形狀及離子濃度影響耗盡區(qū)特性，這些效電阻器14的電阻率與該深N阱區(qū)12的一第一深度、該深N阱區(qū)13的一第二深度和該二深N阱區(qū)12與13間的一距離相關(guān)。該第一深N阱區(qū)12與該第二深N阱區(qū)13之間的距離，是根據(jù)該第一深N阱區(qū)12的一第一離子濃度、該第二深N阱區(qū)13的一第二離子濃度和該基板11的一第三離子濃度而設(shè)定。該電阻器14的電阻率高于在具有一第二型離子的單一個摻雜阱區(qū)中所形成的現(xiàn)有阱區(qū)式電阻器的電阻率。
該P基板11和該二深N阱區(qū)12及13能替換為一N基板和二深P阱區(qū)，致使該替換形成該第一具體實施例的互補結(jié)構(gòu)，而仍有作用。此外，施于該互補結(jié)構(gòu)的電壓需可在實際電阻器區(qū)域中這些P型摻雜與N型摻雜區(qū)之間形成反向偏壓。
圖2示出本發(fā)明的一第二具體實施例，其是一電壓控制的電阻器。該電阻器包含一P基板21及二深N阱區(qū)22及23。二N+區(qū)27及28分別形成于該二深N阱區(qū)22及23中，作為該電阻器的端點。此具體實施例與第一具體實施例的差異，是該二深N阱區(qū)22及23為準連結(jié)(quasi-link)而非分裂的。該二深N阱區(qū)22及23之間形成一等效電阻器24。當一施于該電阻器的差動電壓增高時，該二深N阱區(qū)22及23間的連接中斷。
經(jīng)由這些N+區(qū)27及28，對該電阻器施以一差動電壓，而在該P基板21與這些N阱區(qū)22及23之間，造成一反向偏壓。該反向偏壓影響了沿著P型摻雜區(qū)與N型摻雜區(qū)接面形成的一耗盡區(qū)，該差動電壓因此控制了該耗盡區(qū)的電性特征。在該第二具體實施例中，該電阻器的電阻率主要是由這些效電阻器24的電阻率決定，且當施于這些N+區(qū)27及28處的差動電壓增高而在準連結(jié)區(qū)附近造成夾止(pinch-off)之后，該電阻器的電阻率實質(zhì)上增高。夾止發(fā)生時，這些N阱區(qū)22及23在準連結(jié)區(qū)附近的連接由耗盡區(qū)25及26所中斷，且流過這些效電阻器24的離子遽減，而致使電阻率增大。該機制是由所施的差動電壓控制，以實現(xiàn)一電壓控制的電阻器。在此具體實施例中，每一這些摻雜阱區(qū)的離子濃度范圍是每平方厘米自1E12至5E13，每一這些深阱區(qū)的深度范圍是自2微米至10微米。
每一區(qū)的幾何形狀及離子濃度影響耗盡區(qū)特性，該第一深N阱區(qū)22與該第二深N阱區(qū)23的距離，是根據(jù)該第一深N阱區(qū)22的一第一離子濃度、該第二深N阱區(qū)23的一第二離子濃度和該基板21的一第三離子濃度而定。該電阻器24的電阻率則與該第一深N阱區(qū)22的一第一深度、該深N阱區(qū)23的一第二深度和該二深N阱區(qū)22與23間的一距離相關(guān)。該電阻器24的電阻率高于在具有一第二型離子的單一個摻雜阱區(qū)中所形成的現(xiàn)有阱區(qū)式電阻器的電阻率。
此具體實施例中的P基板21和該二深N阱區(qū)22及23能替換為一N基板和二深P阱區(qū)，致使該替換形成該第一具體實施例的互補結(jié)構(gòu)，而仍有作用。此外，施于該互補結(jié)構(gòu)的電壓需可在實際電阻器區(qū)域中這些P型摻雜與N型摻雜區(qū)之間形成反向偏壓。
本發(fā)明的一第三具體實施例，其是一半導體結(jié)構(gòu)具有實質(zhì)上等同于第一及第二具體實施例的等效電阻器區(qū)域。該第三具體實施例包含一基板及一形成于該基板中而具有一裂口的深阱區(qū)，此意指該第三具體實施例是應用制造具有一裂口的深阱區(qū)的工藝，以實現(xiàn)第一具體實施例的貫穿結(jié)構(gòu)或第二具體實施例的夾止結(jié)構(gòu)。該基板與該深阱區(qū)的離子型態(tài)是互補的。在該深阱區(qū)與該基板之間，根據(jù)一施于該深阱區(qū)的電壓而變更一耗盡區(qū)，以控制該半導體結(jié)構(gòu)的電阻率。形成該貫穿結(jié)構(gòu)及該夾止結(jié)構(gòu)時，都是以單一個光掩模工藝來形成深阱區(qū)，此意指深阱區(qū)形成的工藝僅需一道光掩模來定義該深阱區(qū)。
本發(fā)明的一第四具體實施例，其是一用以形成一具有高電阻率的半導體電阻器的半導體制造方法。所對應的流程圖示于圖3。首先，執(zhí)行步驟31，形成二深阱區(qū)于一具有互補離子的基板中，其中該二摻雜阱區(qū)分別與該基板所形成的耗盡區(qū)相連接。該步驟31包含于攝氏1000度至攝氏1200度下，熱驅(qū)動達6小時至12小時。然后，執(zhí)行步驟32，形成一氧化物層。執(zhí)行步驟33，于這些深阱區(qū)其中的每一個中形成一重摻雜區(qū)。最后，執(zhí)行步驟34，形成二以導電材料連接于這些重摻雜區(qū)的導電端。
除上述步驟外，亦可在深阱區(qū)形成之前，形成重摻雜區(qū)。此即，步驟31可后于步驟33執(zhí)行。因此，前述步驟順序僅作范例之用，并非用以限制本發(fā)明。
圖4示出本發(fā)明所制成的二電阻器的電阻率對電壓曲線。x軸代表電壓，y軸代表電阻率，單位為歐姆/單位面積。曲線401代表二分裂深阱區(qū)所形成的一電阻器的電阻率。點A附近的位置表示貫穿實際上發(fā)生的所在處。其對應的電壓值表示貫穿發(fā)生所需的電壓值。貫穿之后，該曲線幾乎是平的，此意指該電阻器的電阻率是穩(wěn)定的。
曲線403表示二準連結(jié)深阱區(qū)所形成的一電阻器的電阻率。點B附近的位置表示夾止實際上發(fā)生的所在處。其對應的電壓值表示夾止發(fā)生所需的電壓值。同樣，夾止之后，該曲線幾乎是平的。
值得一提的是，此具體實施例中兩電阻器的電阻率都大于100仟歐姆/單位面積。該數(shù)值甚大于先前技術(shù)中的電阻器的電阻率。在貫穿或夾止發(fā)生后，電阻率與電壓關(guān)聯(lián)是數(shù)是小的。前述曲線僅作范例的用，并非用以限制本發(fā)明。
值得一提的是，造成貫穿的差動電壓可大于、等同于或小于造成夾止的差動電壓，視N+區(qū)和深N阱區(qū)的幾何形狀及離子濃度而定。
圖5表示本發(fā)明所制成的二電阻器的電流對電壓曲線。曲線51代表一具有二準連結(jié)深阱區(qū)的電阻器。點C代表夾止實際上發(fā)生的點。夾止之后，該電阻器的電阻率遽增，一旦電壓持續(xù)增高，電流便非常緩慢地增加。同樣，曲線52的點D代表貫穿實際上發(fā)生的所在處。過點D之后，該電阻器的電阻率遽減，一旦電壓持續(xù)增高，電流便非?？焖俚卦黾?。同樣，造成貫穿的差動電壓可大于、等同于或小于造成夾止的差動電壓。
根據(jù)以上說明，本發(fā)明能夠提供具有高電阻率的電壓控制的電阻器及半導體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明也提供對應的半導體制造方法。本發(fā)明所產(chǎn)生的電阻器能施以差動電壓來控制。本發(fā)明能以標準的制造方法來實現(xiàn)其目的，而無需額外的工藝及成本。
以上的發(fā)明揭示是關(guān)于其詳細的技術(shù)內(nèi)容及發(fā)明特點。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可基于上述發(fā)明揭示及建議，在不脫離其特征下，進行各種等同的修改及替換。雖然如此的修改及替換未完整揭示于以上說明但仍應涵蓋于后附的本申請權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導體結(jié)構(gòu)，其包含一基板，摻雜一第一型離子；一第一摻雜阱區(qū)，具有一第二型離子，且形成于該基板中；以及一第二摻雜阱區(qū)，具有一第二型離子，該第一型離子與該第二型離子互補，且第二摻雜阱區(qū)形成于該基板中；其中，該第一摻雜阱區(qū)與該第二摻雜阱區(qū)之間形成一電阻器，該電阻器的電阻率與該第一摻雜阱區(qū)的一第一深度、該第二摻雜阱區(qū)的一第二深度及該第一摻雜阱區(qū)與該第二摻雜阱區(qū)之間的一距離相關(guān)；以及該電阻器的電阻率高于在具有該第二型離子的單一個摻雜阱區(qū)中所形成的阱區(qū)式電阻器的電阻率。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一摻雜阱區(qū)及第二摻雜阱區(qū)是分裂的，而由該第一摻雜阱區(qū)和該基板及由該第二摻雜阱區(qū)和該基板所分別形成的二耗盡區(qū)連接；且該第一摻雜阱區(qū)與該第二摻雜阱區(qū)之間的該距離是根據(jù)該第一摻雜阱區(qū)的一第一離子濃度、該第二摻雜阱區(qū)的一第二離子濃度和該基板的一第三離子濃度而設(shè)定。
3.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一摻雜阱區(qū)與第二摻雜阱區(qū)是準連結(jié)的，而當施于該電阻器的一差動電壓增高時，該第一與第二摻雜阱區(qū)間的連結(jié)中斷；且該第一摻雜阱區(qū)與該第二摻雜阱區(qū)間的該距離，是根據(jù)該第一摻雜阱區(qū)的一第一離子濃度、該第二摻雜阱區(qū)的一第二離子濃度和該基板的一第三離子濃度而設(shè)定。
4.一種電壓控制的電阻器，其包含二連接端分別連接于在一基板中形成的二摻雜阱區(qū)，該基板具有一第一型離子，這些摻雜阱區(qū)具有一互補的第二型離子，其中該二連接端分別連接于一高電壓及一低電壓，且這些摻雜阱區(qū)是分裂的。
5.如權(quán)利要求4所述的電壓控制的電阻器，其特征在于當該高電壓與該低電壓的電壓差造成這些摻雜阱區(qū)之間貫穿后，該電阻器的電阻率減小。
6.如權(quán)利要求4所述的電壓控制的電阻器，其特征在于每一這些摻雜阱區(qū)的一離子濃度范圍是每平方厘米自1E12至5E13。
7.如權(quán)利要求4所述的電壓控制的電阻器，其特征在于每一這些摻雜阱區(qū)的深度范圍是自2微米至10微米。
8.一種電壓控制的電阻器，其包含二連接端分別連接于在一基板中形成的二摻雜阱區(qū)，該基板具有一第一型離子，這些摻雜阱區(qū)具有一互補的第二型離子，其中該二連接端分別連接于一高電壓及一低電壓，且這些摻雜阱區(qū)是準連結(jié)的。
9.如權(quán)利要求8所述的電壓控制的電阻器，其特征在于當該高電壓與該低電壓之差造成這些摻雜阱區(qū)之間夾止后，該電阻器的電阻率增大。
10.如權(quán)利要求8所述的電壓控制的電阻器，其特征在于每一這些摻雜阱區(qū)的離子濃度范圍是每平方厘米自1E12至5E13。
11.如權(quán)利要求8所述的電壓控制的電阻器，其特征在于每一這些摻雜阱區(qū)的深度范圍是自2微米至10微米。
12.一種用以形成一具有高電阻率的半導體電阻器的半導體制造方法，包含下列步驟形成二深阱區(qū)于一基板中，其中該二摻雜阱區(qū)與該基板所分別形成的耗盡區(qū)是連接的，這些深阱區(qū)與該基板的摻雜離子是互補的；形成一氧化物層；于每一這些深阱區(qū)中形成一重摻雜區(qū)；以及以導電材料形成二導電連接端連接至這些重摻雜區(qū)。
13.如權(quán)利要求12所述的半導體制造方法，其特征在于該形成二深阱區(qū)的步驟還包含下列步驟在攝氏1000度至攝氏1200度下，熱驅(qū)動達6小時至12小時。
14.一種半導體結(jié)構(gòu)，包含一基板；及一阱區(qū)，具有一裂口，且形成于該基板中，其中該基板與該阱區(qū)的離子型態(tài)是互補的；其中，根據(jù)施于該阱區(qū)的差動電壓改變一耗盡區(qū)，以控制該半導體結(jié)構(gòu)的電阻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電壓控制的半導體結(jié)構(gòu)、電壓控制的電阻器及其制造方法。該半導體結(jié)構(gòu)包含一基板、一第一摻雜阱及一第二摻雜阱。該基板摻雜一第一型離子。該第一摻雜阱具有一第二型離子，且形成于該基板中。該第二摻雜阱具有一第二型離子，且形成于該基板中。該第一型離子與該第二型離子是互補的。在該第一摻雜阱與該第二摻雜阱之間形成一電阻器。該電阻器的電阻率由一差動電壓所控制。該電阻器的電阻率與該第一摻雜阱的一第一深度、該第二摻雜阱的一第二深度和及該第一摻雜阱與該第二摻雜阱之間的一距離相關(guān)。該電阻器的電阻率高于在具有該第二型離子的單一個摻雜阱中所形成的阱式電阻器的電阻率。
文檔編號H01L21/822GK101022108SQ20061013740
公開日2007年8月22日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者蔣秋志, 黃志豐 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司