JPS586181A - 可変容量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体チップの側面に容量読出部を設けるよ
うに構成した三端子を有する可変容量装置に関するもの
である。

可変容量装置として従来第１図のようなＰＮ接合素子を
利用することが行われている。同図において、ｌはＮ型
半導体層、２はＰ型半導体領域、３はＰＮ接合部、４お
よび５は上記Ｎ型層ｌおよびＰ型領域２に各々設けられ
た電極、６および７は上記電極４および５に各々設けら
れた引出し端子、８はＰＮ接合部３から主として不純物
濃度の低いＮ型層ｌ側に拡がる空乏層である。以上にお
いて、引出し端子６および７間に加えられる逆バイアス
ミ圧に応じて空乏層、８が伸縮し、これに基づ（容量変
化が引出し端子６および７間で読み出されるようになっ
ている。

しかしながら以上のようなＰＮ接合素子を利用した従来
の可変容量装置は以下のような欠点を有している。

（４）ＰＮ接合における空乏層容量のバイアス電圧依存
性を利用するため、最小容量値は半導体領域の不純物濃
度により決定され、一方最大容量値はコンダクタンス成
分の増大により決定される。

このためＱが大きい状態で容量変化中を大きくとること
は実用上不可能となり、また容量変化に伴うＱの変化が
大きくなるので回路設計上困難を伴なう。

（２）容量を変化させるためのバイアス電圧印加および
容量変化の読み出しｔ共通の引出し端子で行っているた
め、共振回路等に応用した時に入力信号電圧自体によっ
て不必要な容量変化を起こし易（なり信号劣化をもたら
す。また入力信号電圧とバイアス電圧との相互作用が少
なくなるような特別な回路構成が必要とされるので、用
途が限定されてしまう。

（３）空乏層容量を決定するための半導体領域の不純物
濃度が拡散法あるいはイオンインプランテーション法等
の制御手段により行われるが、一般に歩留りが悪いので
ＩＣ回路へ集積化することは実用上不可能である。

本発明は以上の問題に対処してなされたもので、一つの
表面に空乏層を発生させるための障壁を有する半導体基
板を用いこの基板の側面に容量読出部を設けることによ
り、実質的に容量続出部の平面的な面積を増加させるこ
となく容量変化を増加させるようにして従来欠点を除去
し得るように構成した可変容量装置を提供することを目
的とするものである。

以下図面を参照して本発明実施例を説明する。

第２図は本発明実施例による可変容量装置を示す断面図
で、９はＮ型層、１０はこのＮ型層９上に形成されたＰ
型層、１１は側面部でＰＮ接合部３との間に傾斜角θを
有している。１２は上記Ｎ型層９に設けられた空乏層制
御電極、１３は上記側面部１】に設けられた容量読出電
極（図示せず）を備えた容量続出部、１４は共通電極、
１５は絶縁膜である。

上記容量続出部１３の具体的構造は、第３図のように側
面部１１に選択的にＮ型領域１６を形成しこのＮ型領域
１６上に容量読出電極１７を設けるようにしたＰＮ接合
構造、第４図のよ゛うに側面部１】に絶縁膜１５を介し
て容量続出電極１７を設けるようにしたＭＩＳ構造ある
いは第５図のように側面部１１に容量読出電極を兼ねて
ショットキーノ（リアを形成し得る金属１８を設けるよ
うにしたショットキー接合構造のいずれかから構成され
る。

以上の構成において、空乏層制御電極１２と共通電極１
４との間に逆バイアス電圧ＶＲを印加すると、逆バイア
ス電圧の増加につれて空乏層８力ＳＰＮ接合３から主と
して不純物濃度の低いＰ型層ｌＯ側に拡がり始め七の巾
ｄが増加する。同時に側面部１１のスロープＡ下の空乏
層８の寸法りも増加し、一方スロープＡ下の空乏層８が
存在していない部分の寸法Ｂは徐々に減少していく。

すなわち、上記逆バイアス電圧ｖＲを可変することによ
り空乏層８の巾ｄが伸縮するので、空乏層８の端部にお
ける側面部１１との寸、法りも変化しこの部分の空乏層
の面積を変化させることができる。したがって、上記寸
法Ｂも変化しこの部分の面積は上記空乏層の面積の変化
に応じて制御されるようになる。この結果容量読出電極
１７あるいは１８とＰ型層ｌＯ間には上記寸法Ｂに対応
した面積を介した容量Ｃ１が形成されることになる。

また容量続出電極、１７あるいは１８とＮ型層９間にお
いては、上記容量Ｃ１と空乏層８上下面間の容量Ｃ２と
の直列分容量に、容量読出電極１７あるいは１８と上記
寸法りに対応した面積を介したＮ型層９との間で形成さ
れる容量Ｃ３が並列接続された容量Ｃが形成される。

以上により上記容量読出電極１７．１８と共通電極１４
との間に容量変化が生じ、空乏層８の巾ｄが拡がる程寸
法Ｂが小さくなるので上記電極１７．１８および１４間
で読み出される容量変化は小さくなり、逆バイアス電圧
の変化に対応した容量変化が読み出されるようになる。

すなわち空乏層制御電極１２と共通電極１４との間に印
加される逆バイアス電圧によって、容量続出電極１７．
１８と共通電極１４との間で読み出される容量変化は制
御されることになる。この容量続出電極１７．１８で読
み出される容量は、上記空乏層８による容量の他に絶縁
膜１５による容量も含まれる。

上記側面部１】に設けられた容量読出電極１７．１８の
有効面積はその角度なｒとした時、平面上の面積の’／
ｓｉｎθ倍と大きくすることができる。したがって平面
的に同一寸法のチップサイズとした場合でも、より大き
な容量変化を読み出すことができ、同じ容量変化を読み
出す場合は小さなチップサイズで事足りることができる
。角度θが小さくなる程容量変化の倍率を大きくするこ
とができるが、このθの値は目的に応じて任意に選択す
ることができる。

側面部１１０角度θを形成する手段は周知の異方性エツ
チングを利用することによって容易に目的空乏層制御電
極１２を設けて空乏層８を発生させるための障壁として
は、実施例ではＰ型層１０とＮ型層９とのＰＮ接合構造
を利用する場合について説明したが、何らこれに限定さ
れることなく例えばＭＩ８構造、ショットキー接合構造
等を選択しても良い。

以上のようにして得られる三端子の可変容量装置は、例
えばＡＭラジオフロントエンド部の電子同調回路をＩＣ
化する際に同時に組み込むことができ、上記ＩＣ製造プ
ロセスをそのまま利用して形成することが可能となる。

この点従来の可変容量装置では、ＩＣ製造プロセスをそ
のまま利用してＩＣ化することが困難であったため、外
付は部品として別個に同調回路に接続する必要があった
。

以上説明して明らかなように本発明によれば、一つの表
面に空乏層を発生させ、るための障壁を有する半導体基
板をｍ−この基板の側面に容量続出部を設けることによ
り、実質的に容量読出部の平面的な面積を増加させるこ
となく容量変化を増加させるように構成するものである
から、単に逆バイアス電圧による平面的な空乏層容量を
利用する場合に比べ容易に容量を増加させることができ
る。

また空乏層制御部と容量読出部とが独立した三端子構造
となっているために、入力信号による悪影響を避けるこ
とができる。さらに半導体領域の不純物濃度だけで空乏
層容量を決定する必要はないので、不純物濃度を正確に
制御するための複雑な手段は不要となるため、歩留り低
下なしに集積化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図乃至第５図はいず
れも本発明実施例を示す断面図である。 ３・・・ＰＮ接合部、８・・・空乏層、１１・・・側面
部、１２・・空乏層制御電極、１３・・・容量読出部、
１４・・・共通電極、１５・・・絶縁膜、１７・・・容
量読出電極、１８・・・金属。 特許出願人　　タラリオン株式会社 代理人　弁理士　　永　１）武　三　部第１− 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、−表面と空乏層を発生させるための障壁を備えた油
   表面および側面とを有する半導体基板の、上記油表面に
   空乏層制御部を側面に容量続出部を各々設け、上記空乏
   層制御部を逆バイアスすることにより上記障壁がら空乏
   層を上記側面に到達させ、これにより上記容量続出部か
   ら容量変化を読み出すように構成したことを特徴とする
   可変容量装置。 ２、上記側面が傾斜面であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の可変容量装置。 ３、上記半導体基板の一表面に共通電極部を設け、この
   共通電極部と上記容量続出部間で容量変化を読み出すよ
   うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の可変容量装置。 ４、上記容量読出部がＰ−Ｎ接合構造、ＭＩＳ構造、シ
   ョットキー接合構造のいずれかであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の可
   変容量装置。 ５、上記空乏層制御部がＰ−Ｎ接合構造、ＭＩＳ構造、
   ショットキー接合構造のいずれかであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の
   可変容量装置。