JPS586182A - 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続出部を設けるよ
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１およびＰ型頭域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
電圧に応じて空乏層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
ｈ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な有している。

（ＩＩＰＮ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太き（と−るこ
とば実用上不可能となり、また容量変化に伴５Ｑ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を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続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ものであ
る。

以下第２図を参照して本発明実施例による可変容量装置
を説明する。同図にケいて、９はＮ１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ｌ
】に設けられた例えばオーミック電極から成る容量続出
電極、１４はオーミック電極、１５は絶縁膜である。

以上の構成において、空乏層制御電極１２と電極１４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がＰＮ接合３から主として不
純物濃度の低いＰ型層１０側に拡がり始めその巾ｄが増
加する。同時に側面部１１のスロープ（＃４斜面）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
（。

これにより容量読出電極１３と空乏層制御電極１２との
間に空乏層８を介したコンデンサが形成されて容量変化
が生じ、空乏層中ｄおよび寸法りが拡がる程上記電極１
３および１２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、容量読出
電極１３と空乏層制御電極１２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。この容量読出電極１３
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１３の有」 効面積はその角度ｒとした時、平面上の面積の”／ｓｉ
ｎθ倍と太き（することができる。したかつて平面的に
同−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−−小さくなる程容量変化の倍率を太き（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１］の角度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を達成するこ
とができる。

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ｌＯ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ＭＩＳ構造、ショット
キー接合構造等を選択しても良い。また容量読出電極１
３もオーミック電極に限らずそれらのいずれかで構成し
ても良い８以上のようにして得られる王、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
を用い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続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図および第２図は従来および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・・・容量読出電
極、１５・・・絶縁膜。 特許出願人　　クラリオフ株式会社

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
   容量読出部と空乏層制御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、上記容量読出部がオーミック電極構造、Ｐ−Ｎ接合
   構造、ＭＩ８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項又は第２項
   記載の可変容量装置。 ４、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３項のいずれかに記載の
   可変容量装置。