JPH0138377B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0138377B2 JPH0138377B2 JP57132717A JP13271782A JPH0138377B2 JP H0138377 B2 JPH0138377 B2 JP H0138377B2 JP 57132717 A JP57132717 A JP 57132717A JP 13271782 A JP13271782 A JP 13271782A JP H0138377 B2 JPH0138377 B2 JP H0138377B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- base
- collector
- emitter
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/30—Devices controlled by electric currents or voltages
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアナログ信号の乗算処理、すなわち信
号の変調、復調、周波数変換などを容易ならしめ
る半導体可変抵抗素子に関するものである。
号の変調、復調、周波数変換などを容易ならしめ
る半導体可変抵抗素子に関するものである。
従来、アナログ信号を処理するために使用され
ている半導体可変抵抗素子として、バイポーラト
ランジスタあるいは電界効果トランジスタが用い
られている。これらは、そのコレクタ、エミツタ
間インピーダンス、あるいは、ドレイン、ソース
間インピーダンスが、ベース電流あるいはゲー
ト、ソース間電圧により変化する特性を有してお
り、一般には、可変減衰器、周波数変換器などに
利用されている。
ている半導体可変抵抗素子として、バイポーラト
ランジスタあるいは電界効果トランジスタが用い
られている。これらは、そのコレクタ、エミツタ
間インピーダンス、あるいは、ドレイン、ソース
間インピーダンスが、ベース電流あるいはゲー
ト、ソース間電圧により変化する特性を有してお
り、一般には、可変減衰器、周波数変換器などに
利用されている。
しかし、上記の可変インピーダンス（この場合
コレクタ、エミツタ間インピーダンスあるいはド
レイン、ソース間インピーダンス）の大きさと、
制御信号（この場合、ベース電流あるいはゲー
ト、ソース間電圧）の大きさとの間には単純な関
係式で結びつけられるような関係がなく、アナロ
グ信号の乗算処理を行なう素子としては不適切で
ある。
コレクタ、エミツタ間インピーダンスあるいはド
レイン、ソース間インピーダンス）の大きさと、
制御信号（この場合、ベース電流あるいはゲー
ト、ソース間電圧）の大きさとの間には単純な関
係式で結びつけられるような関係がなく、アナロ
グ信号の乗算処理を行なう素子としては不適切で
ある。
第１図は、アナログ信号の乗算処理に適用しう
る可変抵抗素子の持つべき特性を概念的に説明す
るためのものである。
る可変抵抗素子の持つべき特性を概念的に説明す
るためのものである。
第１図において、可変抵抗素子１は端子２より
加えられる制御電圧Vcまたは制御電流Icにより、
その抵抗値Ｒが制御されているものとする。この
可変抵抗素子１には信号源３により別の信号電圧
Vsが加えられているため、可変抵抗素子１に流
れる電流Is（Vs／Ｒ）で示される。いまここで、
可変抵抗素子１の抵抗値Ｒが制御電圧Vcまたは
制御電流Icに反比例するものとすれば、上記の電
流IsはVsとVcまたは、VsとIcの積に比例する。
加えられる制御電圧Vcまたは制御電流Icにより、
その抵抗値Ｒが制御されているものとする。この
可変抵抗素子１には信号源３により別の信号電圧
Vsが加えられているため、可変抵抗素子１に流
れる電流Is（Vs／Ｒ）で示される。いまここで、
可変抵抗素子１の抵抗値Ｒが制御電圧Vcまたは
制御電流Icに反比例するものとすれば、上記の電
流IsはVsとVcまたは、VsとIcの積に比例する。
本発明は上述のように、その抵抗値が制御信号
の大きさに反比例する可変抵抗素子を得んとする
ものである。
の大きさに反比例する可変抵抗素子を得んとする
ものである。
以下図面を用いて本発明の実施例につき説明す
る。
る。
第２図は本発明をバイポーラICプロセスに適
用した場合の素子を上面から見た平面図、すなわ
ち、いわゆるコンポジツトマスク図面であり、第
３図は第２図に示すＡ−A′部の断面図を示すも
のである。
用した場合の素子を上面から見た平面図、すなわ
ち、いわゆるコンポジツトマスク図面であり、第
３図は第２図に示すＡ−A′部の断面図を示すも
のである。
第２図において、４はＮ型エミツタ拡散層（エ
ミツタ領域）を、５はＰ型ベース拡散層（ベース
領域）を、６はＮ型コレクタエピタキシヤル層
（コレクタ領域）を、７はＰ型分離拡散層または
誘電体分離層を、そして１０はアルミ配線層を示
す。また、８は半導体部とアルミ配線部１０を接
続するための半導体表面に設けられた酸化物絶縁
体９に空けられた窓部を示す。
ミツタ領域）を、５はＰ型ベース拡散層（ベース
領域）を、６はＮ型コレクタエピタキシヤル層
（コレクタ領域）を、７はＰ型分離拡散層または
誘電体分離層を、そして１０はアルミ配線層を示
す。また、８は半導体部とアルミ配線部１０を接
続するための半導体表面に設けられた酸化物絶縁
体９に空けられた窓部を示す。
また、Ｅ，Ｂ，Coはそれぞれエミツタ、ベー
ス、コレクタ電極を、そしてCR1，CR2は可変抵抗
素子として使用する場合の抵抗素子用電極を示
す。
ス、コレクタ電極を、そしてCR1，CR2は可変抵抗
素子として使用する場合の抵抗素子用電極を示
す。
一方、第３図は第２図に示すＡ−A′線の部分
の断面図を示すものである。
の断面図を示すものである。
次に本発明の動作原理につき、第３図を用いて
説明する。
説明する。
本発明では、通常のバイポーラトランジスタと
同様、エミツタ領域４のキヤリヤー濃度（不純物
濃度）をベース領域５のそれよりはるかに濃くし
ておき、エミツタ、ベース間に順方向バイアス電
圧を加えることにより、エミツタ直下のベース領
域５にエミツタ電流に比例した少数キヤリヤーを
注入する。この注入された少数キヤリヤーは主と
して下方のコレクタ、ベース接合部に向つて拡散
し、コレクタ接合部が零バイアスまたは逆バイア
スされている場合、この接合部を介してコレクタ
領域６に達する。いまここで、通常のバイポーラ
トランジスタと同様、エミツタ直下のエミツタ、
ベース接合面と、この接合面直下のコレクタ、ベ
ース接合面の距離、いわゆるベース幅を、ベース
に注入された少数キヤリヤーの拡散長より十分短
かい距離に保てば、エミツタ領域４よりベース領
域５に注入された少数キヤリヤーは、ベース領域
５にてほとんど消滅することなく、コレクタ領域
６に達する。
同様、エミツタ領域４のキヤリヤー濃度（不純物
濃度）をベース領域５のそれよりはるかに濃くし
ておき、エミツタ、ベース間に順方向バイアス電
圧を加えることにより、エミツタ直下のベース領
域５にエミツタ電流に比例した少数キヤリヤーを
注入する。この注入された少数キヤリヤーは主と
して下方のコレクタ、ベース接合部に向つて拡散
し、コレクタ接合部が零バイアスまたは逆バイア
スされている場合、この接合部を介してコレクタ
領域６に達する。いまここで、通常のバイポーラ
トランジスタと同様、エミツタ直下のエミツタ、
ベース接合面と、この接合面直下のコレクタ、ベ
ース接合面の距離、いわゆるベース幅を、ベース
に注入された少数キヤリヤーの拡散長より十分短
かい距離に保てば、エミツタ領域４よりベース領
域５に注入された少数キヤリヤーは、ベース領域
５にてほとんど消滅することなく、コレクタ領域
６に達する。
このようにして、コレクタ領域に達したキヤリ
ヤは、コレクタ領域中では多数キヤリヤとなり、
ベース、コレクタ接合面直下のコレクタ領域の電
気伝導度を増加させる。
ヤは、コレクタ領域中では多数キヤリヤとなり、
ベース、コレクタ接合面直下のコレクタ領域の電
気伝導度を増加させる。
いまここで、通常のバイポーラプロセスではエ
ピタキシヤル層で形成されるコレクタ領域のキヤ
リヤー濃度（不純物濃度）を十分低くしておけば
上記ベース、コレクタ接合面直下のコレクタ領域
の電気伝導度はエミツタよりベースを介してもた
らされた多数キヤリヤにほぼ比例して、すなわ
ち、エミツタ電流に比例して変化することにな
る。
ピタキシヤル層で形成されるコレクタ領域のキヤ
リヤー濃度（不純物濃度）を十分低くしておけば
上記ベース、コレクタ接合面直下のコレクタ領域
の電気伝導度はエミツタよりベースを介してもた
らされた多数キヤリヤにほぼ比例して、すなわ
ち、エミツタ電流に比例して変化することにな
る。
本発明は、このようなベース、コレクタ接合面
直下のコレクタ領域の電気伝導度をエミツタ電流
に比例して、すなわち、同領域の抵抗値がエミツ
タ電流に反比例して変化させることにより、その
抵抗値が制御信号に反比例する可変抵抗素子を得
んとするものである。
直下のコレクタ領域の電気伝導度をエミツタ電流
に比例して、すなわち、同領域の抵抗値がエミツ
タ電流に反比例して変化させることにより、その
抵抗値が制御信号に反比例する可変抵抗素子を得
んとするものである。
この目的を達するためには、可変抵抗素子を実
現する際に生ずる種々の寄生素子を極力排除しな
ければならない。
現する際に生ずる種々の寄生素子を極力排除しな
ければならない。
第２図のパターン配置は、上記の寄生素子を考
慮した結果得られたパターン配置の一実施例であ
る。
慮した結果得られたパターン配置の一実施例であ
る。
すなわち、第２図において生ずることが望まし
くない寄生素子として、抵抗素子用電極CR1，CR2
と、ベース領域５におおわれない部分のコレクタ
拡散領域６にて形成される抵抗部があり、この抵
抗部は望ましいベース領域直下のコレクタ領域で
形成される可変抵抗部と並列に入る。
くない寄生素子として、抵抗素子用電極CR1，CR2
と、ベース領域５におおわれない部分のコレクタ
拡散領域６にて形成される抵抗部があり、この抵
抗部は望ましいベース領域直下のコレクタ領域で
形成される可変抵抗部と並列に入る。
また、上記のベース領域直下のコレクタ領域か
ら抵抗素子用電極CR1，CR2までの抵抗部も望まし
くなり寄生素子であり、この抵抗部は望ましいベ
ース領域直下のコレクタ領域で形成される可変抵
抗部と直列に入る。
ら抵抗素子用電極CR1，CR2までの抵抗部も望まし
くなり寄生素子であり、この抵抗部は望ましいベ
ース領域直下のコレクタ領域で形成される可変抵
抗部と直列に入る。
これらの寄生素子の影響を極力さける具体的手
段につき若干説明する。すなわち、直列に入る寄
生抵抗素子はその抵抗値が極力小さくなるように
パターン上の工夫をしたり、また、抵抗素子用電
極CR1，CR2を含む周辺のコレクタ領域のキヤリヤ
濃度（不純物濃度）を濃くするコレクタウオール
のプロセスを付加するなどの工夫が有効であり、
また、並列に入る寄生抵抗素子に対しては、その
抵抗値が極力大きくなるように、ベース領域でお
おわれないコレクタ領域の幅を極力短かくし、そ
の長さを長くするようなパターン上の工夫が有効
となる。
段につき若干説明する。すなわち、直列に入る寄
生抵抗素子はその抵抗値が極力小さくなるように
パターン上の工夫をしたり、また、抵抗素子用電
極CR1，CR2を含む周辺のコレクタ領域のキヤリヤ
濃度（不純物濃度）を濃くするコレクタウオール
のプロセスを付加するなどの工夫が有効であり、
また、並列に入る寄生抵抗素子に対しては、その
抵抗値が極力大きくなるように、ベース領域でお
おわれないコレクタ領域の幅を極力短かくし、そ
の長さを長くするようなパターン上の工夫が有効
となる。
また、コレクタ領域に抵抗素子用電極CR1，CR2
と別個にコレクタ電極Coを設けた理由は、制御
信号であるエミツタ電流がこのコレクタ電極Co
を介して外部に取り去られ、抵抗素子用電極CR1，
CR2に制御信号による悪影響を与えないようにす
るためであり、図示のように、電極CR1，CR2と対
称的な位置に電極Coを配置するのが望ましい。
と別個にコレクタ電極Coを設けた理由は、制御
信号であるエミツタ電流がこのコレクタ電極Co
を介して外部に取り去られ、抵抗素子用電極CR1，
CR2に制御信号による悪影響を与えないようにす
るためであり、図示のように、電極CR1，CR2と対
称的な位置に電極Coを配置するのが望ましい。
同様の意味でベース電極Ｂも、電極CR1，CR2と
称対的な位置に配置するのが望ましいのは勿論で
ある。
称対的な位置に配置するのが望ましいのは勿論で
ある。
以上に詳述したように、本発明によれば、従来
のバイポーラICプロセスにより簡単に、制御信
号に反比例してその抵抗値が変化する可変抵抗素
子を得ることができ、種々のアナログ信号の乗算
処理に応用することができ、その実用的効果は極
めて大きいものである。
のバイポーラICプロセスにより簡単に、制御信
号に反比例してその抵抗値が変化する可変抵抗素
子を得ることができ、種々のアナログ信号の乗算
処理に応用することができ、その実用的効果は極
めて大きいものである。
第１図はアナログ信号の乗算処理に適用しうる
可変抵抗素子の特性を概念的に説明するための回
路図、第２図は本発明の一実施例の半導体可変抵
抗素子の平面図、第３図は第２図のＡ−A′線に
よる断面図である。 ４……エミツタ領域、５……ベース領域、６…
…コレクタ領域、７……Ｐ型分離拡散層とサブス
トレートあるいは誘電体分離層、９……酸化物絶
縁層、１０……アルミ配線層、Ｅ……エミツタ電
極、Ｂ……ベース電極、Co……コレクタ電極、
CR1，CR2……抵抗素子用電極。
可変抵抗素子の特性を概念的に説明するための回
路図、第２図は本発明の一実施例の半導体可変抵
抗素子の平面図、第３図は第２図のＡ−A′線に
よる断面図である。 ４……エミツタ領域、５……ベース領域、６…
…コレクタ領域、７……Ｐ型分離拡散層とサブス
トレートあるいは誘電体分離層、９……酸化物絶
縁層、１０……アルミ配線層、Ｅ……エミツタ電
極、Ｂ……ベース電極、Co……コレクタ電極、
CR1，CR2……抵抗素子用電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エミツタ領域を形成するキヤリヤー濃度（不
純物濃度）の濃いＮ型（またはＰ型）半導体部
と、このエミツタ領域と接してベース領域を形成
するキヤリヤー濃度（不純物濃度）の薄いＰ型
（またはＮ型）半導体部と、このベース領域と接
してコレクタ領域を形成するキヤリヤー濃度（不
純物濃度）の薄いＮ型（またはＰ型）半導体部と
から成り、上記エミツタ領域からベース領域に注
入された少数キヤリヤーがほとんど消滅すること
なしにコレクタ領域に達するよう上記ベース幅を
十分狭くしておき上記コレクタ領域部を上記ベー
ス領域部と接する部分の両側に拡張し、この拡張
して設けたコレクタ領域部に、上記コレクタ領域
部の上記エミツタ直下の上記ベース領域部と接す
る部分を抵抗素子として使用するための２つの抵
抗用電極を設け、さらに、上記コレクタ領域部
を、上記２つの抵抗用電極を形成するために拡張
した方向と別の方向に拡張し、この部分にコレク
タ電極を設け、さらに、上記ベース領域部、エミ
ツタ領域部に夫々、ベース電極、エミツタ電極を
設けたことを特徴とする半導体可変抵抗素子。 ２ ベース領域部と接するコレクタ領域部の両側
に拡張して設けたコレクタ領域部のキヤリヤー濃
度（不純物濃度）を、ベース領域部と接する上記
コレクタ領域部のキヤリヤー濃度（不純物濃度）
より濃くしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体可変抵抗素子。 ３ エミツタ電極、ベース電極間に順方向バイア
スを与え、ベース電極、コレクタ電極間に零バイ
アスまたは逆方向バイアスを与え、上記エミツ
タ、ベース間に与えた順方向バイアスを変化さ
せ、あるいはエミツタ電流を変化させ、エミツタ
領域からベース領域に注入されたキヤリヤーがベ
ース領域を介してコレクタ領域に達し、上記ベー
ス領域に接するコレクタ領域の伝導度を可変にす
ることにより、上記２つの抵抗用電極間の抵抗値
を可変にすることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体可変抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57132717A JPS5922362A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 半導体可変抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57132717A JPS5922362A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 半導体可変抵抗素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5922362A JPS5922362A (ja) | 1984-02-04 |
| JPH0138377B2 true JPH0138377B2 (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=15087926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57132717A Granted JPS5922362A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 半導体可変抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922362A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593863B2 (ja) * | 1975-03-31 | 1984-01-26 | 富士通株式会社 | ハンドウタイソウチノセイゾウホウホウ |
| JPS586310B2 (ja) * | 1975-03-31 | 1983-02-03 | 富士通株式会社 | ハンドウタイソウチ |
| JPS593866B2 (ja) * | 1975-03-31 | 1984-01-26 | 富士通株式会社 | ハンドウタイソウチノセイゾウホウホウ |
-
1982
- 1982-07-28 JP JP57132717A patent/JPS5922362A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5922362A (ja) | 1984-02-04 |
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