JP2003282723A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2003282723A
JP2003282723A JP2002088328A JP2002088328A JP2003282723A JP 2003282723 A JP2003282723 A JP 2003282723A JP 2002088328 A JP2002088328 A JP 2002088328A JP 2002088328 A JP2002088328 A JP 2002088328A JP 2003282723 A JP2003282723 A JP 2003282723A
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JP
Japan
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gate electrode
semiconductor device
gate
capacitance
varicap
Prior art date
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Application number
JP2002088328A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshisuke Yatsuyanagi
俊祐 八柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To widen the variable range of frequency by freely increasing the capacitance ratio of a semiconductor device (variable capacitive element), e.g. a quartz oscillation circuit, used in a portable apparatus or the like. <P>SOLUTION: In the semiconductor device having an MOS type transistor structure and using the capacity between a gate electrode 23 and an impurity diffusion layer 24 as a varicap, a short channel effect can be utilized by constituting a gate width (GW) formed in a channel region beneath the gate electrode 23 in a multistage. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、更に言えば、携帯機器等に使用される電圧制御水晶
発振回路における周波数の可変範囲を広げる技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique for expanding a variable range of frequency in a voltage controlled crystal oscillation circuit used in a portable device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の半導体装置について図面を
参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor device will be described below with reference to the drawings.

【0003】図8は従来の半導体装置の一例として、水
晶発振回路を示す構成回路図である。
FIG. 8 is a structural circuit diagram showing a crystal oscillation circuit as an example of a conventional semiconductor device.

【0004】例えば、携帯機器等に使用される電圧制御
水晶発振回路(VCXO:VoltageControlled Xtal Osc
illator)型水晶発振回路51は、図8に示すように外
部に接続される水晶発振子52を接続するための外部接
続端子53及び54を有する。また、CMOSインバー
タ55を有し、当該CMOSインバータ55は、その入
力側端子56と出力側端子57との間に接続されたバイ
アス抵抗Raと一体で増幅回路を構成する。
For example, a voltage controlled crystal oscillator (VCXO) used in portable equipment and the like.
The illator) type crystal oscillation circuit 51 has external connection terminals 53 and 54 for connecting a crystal oscillator 52 connected to the outside, as shown in FIG. Further, it has a CMOS inverter 55, and the CMOS inverter 55 constitutes an amplifier circuit integrally with the bias resistor Ra connected between the input side terminal 56 and the output side terminal 57 thereof.

【0005】また、外部接続端子54には容量Caが接
続され、外部接続端子53には容量Cbを介して可変容
量素子(PN接合ダイオード)58、抵抗Rcが接続さ
れ、当該抵抗Rcの他端がVc端子である。
A capacitance Ca is connected to the external connection terminal 54, and a variable capacitance element (PN junction diode) 58 and a resistor Rc are connected to the external connection terminal 53 via a capacitance Cb, and the other end of the resistor Rc is connected. Is the Vc terminal.

【0006】尚、このような水晶発振回路51は、例え
ば内部回路に所望のクロック信号を供給するクロック信
号発生回路等に用いられ、図示した説明は省略するが、
当該水晶発振回路51の出力を矩形波に整形する複数段
のインバータを介して所望の周波数のクロック信号を出
力可能にする。
Incidentally, such a crystal oscillation circuit 51 is used, for example, in a clock signal generating circuit for supplying a desired clock signal to an internal circuit, and the description thereof is omitted here.
A clock signal of a desired frequency can be output through a plurality of stages of inverters that shape the output of the crystal oscillation circuit 51 into a rectangular wave.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記VCXO型水晶発
振回路51において、その可変容量素子58としてバラ
クタダイオード(PN接合)が用いられる場合が多い。
In the above VCXO type crystal oscillation circuit 51, a varactor diode (PN junction) is often used as the variable capacitance element 58.

【0008】現在、上記PN接合ダイオードに印加する
逆方向電圧を制御することで容量を変化させ、例えば2
7MHzの水晶発振回路の場合において、水晶の発振周
波数を±100ppm〜200ppm程度変化させてい
る。
At present, the capacitance is changed by controlling the reverse voltage applied to the PN junction diode, for example, 2
In the case of the 7 MHz crystal oscillation circuit, the oscillation frequency of the crystal is changed by about ± 100 ppm to 200 ppm.

【0009】ここで、上記バラクタダイオードは、0〜
5Vの範囲で容量比(変化比)が2〜3倍である。尚、
濃度プロファイルを工夫しても5倍程度しか得られず、
周波数の可変範囲が狭かった。
Here, the varactor diode is 0 to
The capacity ratio (change ratio) is 2 to 3 times in the range of 5V. still,
Even if you devise the density profile, you can get only about 5 times,
The variable range of frequency was narrow.

【0010】また、低電圧化すると更に容量比が小さく
なるため、低電圧化し難い。更に、空乏層容量が小さい
ため、パターン面積が大きくなる。また、交流振幅が大
きい場合にあって、コントロール電圧が小さいと、順方
向電流が流れる等の問題がある。
Further, when the voltage is lowered, the capacity ratio is further reduced, so that it is difficult to reduce the voltage. Further, since the depletion layer capacitance is small, the pattern area is large. Further, when the AC amplitude is large and the control voltage is small, there is a problem that a forward current flows.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑み
本発明の半導体装置は、本発明の半導体装置は、MOS
型トランジスタ構造で、ゲート電極と不純物拡散層間の
容量をバリキャップとして用いるものにおいて、前記ゲ
ート電極下のチャネル領域に形成されたゲート幅を多段
階に構成することで、狭チャネル効果を利用することを
特徴とするものである。
In view of the above problems, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device according to the present invention.
In a type transistor structure using a capacitance between a gate electrode and an impurity diffusion layer as a varicap, a narrow channel effect can be utilized by configuring a gate width formed in a channel region under the gate electrode in multiple stages. It is characterized by.

【0012】更に、前記ゲート電極下のチャネル領域に
形成されたゲート幅が、当該ゲート電極の中央部で最も
狭くなるように形成されていることを特徴とするもので
ある。
Further, the invention is characterized in that the gate width formed in the channel region under the gate electrode is formed so as to be narrowest in the central portion of the gate electrode.

【0013】また、前記ゲート電極下のチャネル領域に
形成されたゲート幅が、当該ゲート電極の中央部で最も
狭く、ゲート電極の両端部で最も広くなるように形成さ
れていることを特徴とするものである。
Further, the gate width formed in the channel region under the gate electrode is formed so as to be narrowest at the center of the gate electrode and widest at both ends of the gate electrode. It is a thing.

【0014】更に、本発明の半導体装置は、MOS型ト
ランジスタ構造で、ゲート電極とソース・ドレイン間の
容量をバリキャップとして用いるものにおいて、しきい
値電圧の異なる複数のトランジスタを有することを特徴
とするものである。
Further, the semiconductor device of the present invention has a MOS type transistor structure and uses a capacitance between the gate electrode and the source / drain as a varicap, and has a plurality of transistors having different threshold voltages. To do.

【0015】そして、前記複数のトランジスタは、それ
ぞれゲート幅が異なることを特徴とするものである。
The plurality of transistors have different gate widths.

【0016】また、本発明の半導体装置は、MOS型ト
ランジスタ構造で、ゲート電極と不純物拡散層間の容量
をバリキャップとして用いるものにおいて、活性領域上
に形成される前記ゲート電極を細分化することで、短チ
ャネル効果を利用することを特徴とするものである。
Further, in the semiconductor device of the present invention, which has a MOS type transistor structure and uses the capacitance between the gate electrode and the impurity diffusion layer as a varicap, the gate electrode formed on the active region is subdivided. , Is characterized by utilizing the short channel effect.

【0017】そして、前記細分化されたゲート電極は、
それぞれゲート長が異なることを特徴とするものであ
る。
The subdivided gate electrode is
Each is characterized by a different gate length.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置に係る
一実施形態について図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1において、水晶発振回路1は外部に接
続される水晶発振子2を接続するための外部接続端子3
及び4を有する。また、CMOSインバータ5を有し、
当該CMOSインバータ5は、その入力側端子6と出力
側端子7との間に接続されたバイアス抵抗Raと一体で
増幅回路を構成する。
In FIG. 1, a crystal oscillator circuit 1 has an external connection terminal 3 for connecting a crystal oscillator 2 connected to the outside.
And 4. Also, having a CMOS inverter 5,
The CMOS inverter 5 constitutes an amplifier circuit integrally with the bias resistor Ra connected between the input side terminal 6 and the output side terminal 7.

【0020】また、外部接続端子4には容量Caが接続
され、外部接続端子3には容量Cbを介して可変容量素
子8、抵抗Rcが接続され、当該抵抗Rcの他端がVc
端子である。
A capacitance Ca is connected to the external connection terminal 4, a variable capacitance element 8 and a resistor Rc are connected to the external connection terminal 3 via a capacitance Cb, and the other end of the resistor Rc is Vc.
It is a terminal.

【0021】尚、このような水晶発振回路1は、例えば
内部回路に所望のクロック信号を供給するクロック信号
発生回路等に用いられ、図示した説明は省略するが、当
該水晶発振回路1の出力を矩形波に整形する複数段のイ
ンバータを介して所望の周波数のクロック信号を出力可
能にする。
The crystal oscillating circuit 1 as described above is used, for example, in a clock signal generating circuit for supplying a desired clock signal to an internal circuit, and although the illustration is omitted, the output of the crystal oscillating circuit 1 is omitted. A clock signal of a desired frequency can be output through a plurality of stages of inverters that are shaped into a rectangular wave.

【0022】本発明では、先ず、従来の可変容量素子5
8として用いられていたバラクタダイオードに変えて、
MOS型トランジスタ構造を採用し、ゲート電極とソー
ス・ドレイン間の容量をバリキャップとして使用する。
このとき、ゲート電圧が、しきい値電圧以下ではオーバ
ーラップ容量のみとなり、またゲート電極が、しきい値
電圧以上ではチャネルがソース・ドレインと導通し、ゲ
ート面積分のゲート酸化膜容量に相当する大容量が得ら
れる。そのため、従来構成に比して大きな容量比を自由
に得ることができる。
In the present invention, first, the conventional variable capacitance element 5 is used.
Instead of the varactor diode used as 8,
The MOS transistor structure is adopted, and the capacitance between the gate electrode and the source / drain is used as a varicap.
At this time, when the gate voltage is equal to or lower than the threshold voltage, only the overlap capacitance is present. When the gate voltage is equal to or higher than the threshold voltage, the channel is electrically connected to the source / drain, which corresponds to the gate oxide film capacitance corresponding to the gate area. Large capacity can be obtained. Therefore, a large capacity ratio can be freely obtained as compared with the conventional configuration.

【0023】しかし、上記したようなチャネル濃度が一
定で、しきい値電圧が一つである構成を採用した場合に
おいて、図3に点線で示すように容量変化が、しきい値
電圧(Vt)付近で急峻に変化してしまい、容量の電圧
制御がし難いという問題が発生する。
However, in the case where the above-mentioned configuration in which the channel concentration is constant and the threshold voltage is one is adopted, the change in capacitance as shown by the dotted line in FIG. 3 is caused by the threshold voltage (Vt). A sudden change occurs in the vicinity, which causes a problem that it is difficult to control the voltage of the capacitor.

【0024】そこで、本発明の半導体装置(可変容量素
子)の特徴は、上記MOS型トランジスタ構造のゲート
電極とソース・ドレイン間の容量をバリキャップとして
使用するものであって、ゲート電極下のチャネル領域の
不純物濃度に勾配を持たせたことである。
Therefore, a characteristic of the semiconductor device (variable capacitance element) of the present invention is that the capacitance between the gate electrode and the source / drain of the MOS type transistor structure is used as a varicap, and the channel below the gate electrode is used. That is, the impurity concentration in the region has a gradient.

【0025】図2において、11は例えばP型の半導体
基板で、当該基板11上に酸化膜等の絶縁物12を介し
てポリシリコン膜や高融点金属シリサイド膜から成るゲ
ート電極13が形成され、当該ゲート電極13に隣接す
るように基板表面にN型拡散層(ソース・ドレイン)1
4が形成されている。そして、ゲート電極下のチャネル
領域15のP型不純物濃度に勾配を持たせている。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a P-type semiconductor substrate, for example, on which a gate electrode 13 made of a polysilicon film or a refractory metal silicide film is formed via an insulator 12 such as an oxide film, An N-type diffusion layer (source / drain) 1 is formed on the substrate surface so as to be adjacent to the gate electrode 13.
4 are formed. Then, the P-type impurity concentration of the channel region 15 under the gate electrode is provided with a gradient.

【0026】即ち、基板11(絶縁物12)上に図示し
ないフォトレジスト膜を形成し、当該フォトレジスト膜
に形成した開口部(図中のC領域に対応)を介して当該
C領域のみに、不純物をイオン注入し、その後の高温熱
処理工程によって不純物を拡散させ、濃度に勾配(グラ
デーション)を持たせることができる。
That is, a photoresist film (not shown) is formed on the substrate 11 (insulator 12), and only the C region is exposed through the opening (corresponding to the C region in the drawing) formed in the photoresist film. Impurities can be ion-implanted, and the impurities can be diffused by a high temperature heat treatment process thereafter to give a gradient in concentration.

【0027】尚、本実施形態では、例えばボロンイオン
をおよそ80KeVの加速電圧で、およそ1×1015
cm2の注入量でイオン注入し、その後、およそ115
0℃で4時間熱処理を施すことで濃度勾配を持たせてい
る。図2に示すC領域が最も不純物濃度が濃く、続いて
当該C領域と隣り合うB領域の不純物濃度が濃く、当該
B領域と隣り合い、N型拡散層14に接するA領域の不
純物濃度が最も低くなっている。尚、前述したように不
純物層に濃度勾配を持たせるための熱処理工程は、半導
体装置の製造工程で通常行われているN型ウエルやP型
ウエル形成用の熱処理工程と同時に行うことで、徒に製
造工程数が増大することはない。
In the present embodiment, for example, boron ions are accelerated at an accelerating voltage of approximately 80 KeV and approximately 1 × 10 15 /
Ion implantation with a dose of cm 2 and then about 115
A heat treatment is performed at 0 ° C. for 4 hours to give a concentration gradient. The C region shown in FIG. 2 has the highest impurity concentration, the B region next to the C region has the highest impurity concentration, and the A region adjacent to the B region and in contact with the N-type diffusion layer 14 has the highest impurity concentration. It's getting low. As described above, the heat treatment process for giving the impurity layer a concentration gradient is performed simultaneously with the heat treatment process for forming the N-type well and the P-type well, which is usually performed in the semiconductor device manufacturing process. Moreover, the number of manufacturing steps does not increase.

【0028】このように本発明では、チャネル濃度が勾
配を持ち、複数のしきい値電圧が存在する構成を採用す
ることで、N型拡散層14に近い側から反転層がゲート
電圧と共に徐々に形成されるため、従来のように容量変
化がしきい値電圧付近で急峻に変化することなく、緩や
かな容量変化が得られる。
As described above, according to the present invention, by adopting the structure in which the channel concentration has a gradient and a plurality of threshold voltages exist, the inversion layer gradually increases with the gate voltage from the side near the N-type diffusion layer 14. Since it is formed, a gradual capacitance change can be obtained without a sharp capacitance change near the threshold voltage as in the conventional case.

【0029】図3の実線は、上記構成を採用したMOS
型バリキャップにおけるシミュレーション結果を示して
おり、上述したように緩やかに容量変化することが証明
された。
The solid line in FIG. 3 is a MOS adopting the above configuration.
The simulation result of the mold varicap is shown, and it was proved that the capacity changes gently as described above.

【0030】以下、本発明の他の実施形態について図面
を参照しながら説明する。
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】先ず、図4(a)は本発明の第2の実施形
態の半導体装置(可変容量素子)を示す平面図である。
First, FIG. 4A is a plan view showing a semiconductor device (variable capacitance element) according to a second embodiment of the present invention.

【0032】図4(a)に示すように、第2の実施形態
の特徴は、ゲート電極23下に形成する不純物拡散層2
4の幅(つまり、ゲート幅)が多段階に構成されている
ことである。当該第2の実施形態ではゲート電極下の拡
散層24の形状を工夫することで、複数のしきい値電圧
を持ったMOS型トランジスタ構造を実現していること
である。
As shown in FIG. 4A, the feature of the second embodiment is that the impurity diffusion layer 2 formed below the gate electrode 23 is formed.
That is, the width of 4 (that is, the gate width) is configured in multiple stages. In the second embodiment, by devising the shape of the diffusion layer 24 under the gate electrode, a MOS type transistor structure having a plurality of threshold voltages is realized.

【0033】即ち、図4(a)に示すようにゲート電極
23の中心部で当該拡散層24の幅サイズが最も狭く、
ゲート電極23の両端部で拡散層24の幅サイズが最も
広くなるように構成している。25は活性領域を示して
いる。
That is, as shown in FIG. 4A, the width of the diffusion layer 24 is the smallest at the center of the gate electrode 23,
The width size of the diffusion layer 24 is widest at both ends of the gate electrode 23. Reference numeral 25 indicates an active region.

【0034】これにより、本実施形態では、図4(b)
に示すように、しきい値電圧の狭チャネル効果により、
チャネル中央に向け、徐々にしきい値電圧が高くなるこ
とを利用している。
As a result, in this embodiment, as shown in FIG.
As shown in, due to the narrow channel effect of the threshold voltage,
The fact that the threshold voltage gradually increases toward the center of the channel is used.

【0035】尚、図4(c)に示すようにゲート電極2
3Aに対して拡散層24Aの幅サイズが紙面左側(もし
くは紙面右側)から狭くなるように多段階に構成される
ものであっても構わない。25Aは活性領域を示してい
る。
As shown in FIG. 4C, the gate electrode 2
It may be configured in multiple stages such that the width size of the diffusion layer 24A becomes narrower from the left side of the drawing (or the right side of the drawing) with respect to 3A. 25A indicates an active region.

【0036】また、図5は本発明の第3の実施形態の半
導体装置(可変容量素子)を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a semiconductor device (variable capacitance element) according to the third embodiment of the present invention.

【0037】図5に示すように、第3の実施形態の特徴
は、複数の異なるしきい値電圧を有するMOS型トラン
ジスタ(A),(B),(C)を複数個備えて成る可変
容量素子を構成したことである。
As shown in FIG. 5, the characteristic feature of the third embodiment is that it has a variable capacitance including a plurality of MOS transistors (A), (B), (C) having a plurality of different threshold voltages. That is, the element is configured.

【0038】即ち、図5に示すようにゲート電極33と
ソース(S)・ドレイン(D)領域34から成るMOS
型トランジスタ(A),(B),(C)を構成してい
る。尚、前記MOS型トランジスタ(A)のゲート幅
(GW)は最も広く、前記MOS型トランジスタ(C)
のゲート幅は最も狭く、前記MOS型トランジスタ
(B)のゲート幅はその中間である。35は活性領域を
示している。
That is, as shown in FIG. 5, a MOS comprising a gate electrode 33 and a source (S) / drain (D) region 34.
Form transistors (A), (B), and (C). The gate width (GW) of the MOS type transistor (A) is the widest, and the MOS type transistor (C) is
Has the narrowest gate width, and the gate width of the MOS transistor (B) is in the middle. Reference numeral 35 indicates an active region.

【0039】このように異なるしきい値電圧を持ったM
OSトランジスタを構成することで、第2の実施形態と
同様のバリキャップ特性を有する可変容量素子を実現で
きる。
As described above, M having different threshold voltages
By configuring the OS transistor, a variable capacitance element having the same varicap characteristics as in the second embodiment can be realized.

【0040】更に、図6(a)は本発明の第4の実施形
態の半導体装置(可変容量素子)を示す平面図で、図6
(b)は図6(a)中のA−A線断面図である。
Further, FIG. 6A is a plan view showing a semiconductor device (variable capacitance element) according to a fourth embodiment of the present invention.
6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

【0041】図6(a)、(b)に示すように、第4の
実施形態の特徴は、チャネル領域上に構成するゲート電
極43が細分化されている(ゲート長サイズが均一でな
い)ことである。当該第4の実施形態ではゲート電極4
3を細分化構成することで、複数のしきい値電圧を持っ
たMOS型トランジスタ構造を実現していることであ
る。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the feature of the fourth embodiment is that the gate electrode 43 formed on the channel region is subdivided (the gate length size is not uniform). Is. In the fourth embodiment, the gate electrode 4
3 is subdivided to realize a MOS transistor structure having a plurality of threshold voltages.

【0042】即ち、図6(a)、(b)に示すようにゲ
ート電極43の中心部が最もゲート長(GL)サイズが
長く、ゲート電極43の端部に向かうに従ってゲート長
サイズが短くなるように構成している。44は不純物拡
散層で、45は活性領域を示している。
That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, the center length of the gate electrode 43 has the longest gate length (GL) size, and the gate length size becomes shorter toward the end of the gate electrode 43. Is configured as follows. Reference numeral 44 is an impurity diffusion layer, and 45 is an active region.

【0043】これにより、本実施形態では、図6(c)
に示すように、しきい値電圧の短チャネル効果により、
チャネル中央に向け、徐々にしきい値電圧が高くなるこ
とを利用している。
As a result, in the present embodiment, as shown in FIG.
As shown in, due to the short channel effect of the threshold voltage,
The fact that the threshold voltage gradually increases toward the center of the channel is used.

【0044】尚、第5の実施形態として、図7に示すよ
うに、例えばチャネル領域上に構成する、細分化された
ゲート電極43Aのゲート長サイズが均一ではなく、図
6(a),(b)に示す実施形態とは逆に、その中央部
に配置されるゲート長が最も狭くなるように構成するも
のであっても構わない。44Aは不純物拡散層で、45
Aは活性領域を示している。
As a fifth embodiment, as shown in FIG. 7, for example, the gate length size of the subdivided gate electrode 43A formed on the channel region is not uniform, and FIG. Contrary to the embodiment shown in b), the gate length arranged in the central portion may be the shortest. 44A is an impurity diffusion layer, 45
A indicates an active region.

【0045】尚、第1、第2、第3、第4及び第5の実
施形態の説明では、本発明をNチャネルMOS型トラン
ジスタ構造に適用した一例を紹介してが、PチャネルM
OS型トランジスタ構造に適用するものであっても同等
の効果が得られる。
In the description of the first, second, third, fourth and fifth embodiments, an example in which the present invention is applied to an N channel MOS type transistor structure is introduced.
Even if it is applied to the OS type transistor structure, the same effect can be obtained.

【0046】更に、本実施形態では、水晶発振回路に限
らず、セラミック発振回路、LC発振回路等の他の発振
回路等に適用可能なものである。
Further, the present embodiment is applicable not only to the crystal oscillation circuit but also to other oscillation circuits such as a ceramic oscillation circuit and an LC oscillation circuit.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、MOS型
トランジスタ構造で、ゲート電極と不純物拡散層間の容
量をバリキャップとして用いるものにおいて、前記ゲー
ト電極下のチャネル領域に形成されたゲート幅(GW)
を多段階に構成することで、狭チャネル効果を利用する
ことで、携帯機器等に使用される水晶発振回路等の半導
体装置(可変容量素子)における容量比を自由に大きく
することで、周波数の可変範囲を広くするができる。
According to the semiconductor device of the present invention, in the MOS transistor structure in which the capacitance between the gate electrode and the impurity diffusion layer is used as a varicap, the gate width () formed in the channel region under the gate electrode ( GW)
By making use of the narrow channel effect by arranging multiple stages, the capacitance ratio in a semiconductor device (variable capacitance element) such as a crystal oscillation circuit used in a mobile device can be freely increased, The variable range can be widened.

【0048】また、本発明の半導体装置によれば、MO
S型トランジスタ構造で、ゲート電極と不純物拡散層間
の容量をバリキャップとして用いるものにおいて、しき
い値電圧の異なる複数のトランジスタを有することで、
携帯機器等に使用される水晶発振回路等の半導体装置
(可変容量素子)における容量比を自由に大きくするこ
とで、周波数の可変範囲を広くするができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the MO
In the S-type transistor structure which uses the capacitance between the gate electrode and the impurity diffusion layer as a varicap, by having a plurality of transistors having different threshold voltages,
The variable range of the frequency can be widened by freely increasing the capacitance ratio in the semiconductor device (variable capacitance element) such as a crystal oscillation circuit used in a portable device or the like.

【0049】更に、本発明の半導体装置によれば、MO
S型トランジスタ構造で、ゲート電極と不純物拡散層間
の容量をバリキャップとして用いるものにおいて、活性
領域上に形成される前記ゲート電極を細分化すること
で、携帯機器等に使用される水晶発振回路等の半導体装
置(可変容量素子)における容量比を自由に大きくする
ことで、周波数の可変範囲を広くするができる。
Furthermore, according to the semiconductor device of the present invention, the MO
In an S-type transistor structure that uses a capacitance between a gate electrode and an impurity diffusion layer as a varicap, by subdividing the gate electrode formed on an active region, a crystal oscillation circuit or the like used in a portable device or the like By freely increasing the capacitance ratio in the semiconductor device (variable capacitance element), it is possible to widen the variable range of the frequency.

【0050】そして、これらの半導体装置によれば、低
電圧化しても大きな容量比が得られる。また、得たい容
量をパターン面積で制御できる。
According to these semiconductor devices, a large capacitance ratio can be obtained even if the voltage is lowered. Also, the desired capacitance can be controlled by the pattern area.

【0051】更には、ダイオードのように順方向電流が
流れないといった利点がある。
Further, there is an advantage that a forward current does not flow unlike a diode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明が適用された水晶発振回路を示す構成回
路図である。
FIG. 1 is a configuration circuit diagram showing a crystal oscillation circuit to which the present invention is applied.

【図2】本発明の第1の実施形態の可変容量素子を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a variable capacitance element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係る電圧変化に対する容量値の変化に
関する特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram relating to changes in capacitance value with respect to changes in voltage according to the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態の可変容量素子を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a variable capacitance element according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態の可変容量素子を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a variable capacitance element according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態の可変容量素子を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a variable capacitance element according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施形態の可変容量素子を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a variable capacitance element according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】従来の水晶発振回路を示す構成回路図である。FIG. 8 is a configuration circuit diagram showing a conventional crystal oscillation circuit.

【符号の説明】 1 水晶発振回路 2 水晶振動子 5 CMOSインバータ 8 可変容量素子 23 ゲート電極 24 拡散層 25 活性領域[Explanation of symbols] 1 Crystal oscillator circuit 2 Crystal oscillator 5 CMOS inverter 8 Variable capacitance element 23 Gate electrode 24 Diffusion layer 25 Active area

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MOS型トランジスタ構造で、ゲート電
極と不純物拡散層間の容量をバリキャップとして用いる
半導体装置において、 前記ゲート電極下のチャネル領域に形成されたゲート幅
を多段階に構成することで、狭チャネル効果を利用する
ことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a MOS type transistor structure and using a capacitance between a gate electrode and an impurity diffusion layer as a varicap, wherein a gate width formed in a channel region under the gate electrode is configured in multiple stages, A semiconductor device characterized by utilizing a narrow channel effect.
【請求項2】 前記ゲート電極下のチャネル領域に形成
されたゲート幅が、当該ゲート電極の中央部で最も狭く
なるように形成されていることを特徴とする請求項1に
記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate width formed in the channel region under the gate electrode is formed so as to be narrowest in the central portion of the gate electrode.
【請求項3】 前記ゲート電極下のチャネル領域に形成
されたゲート幅が、当該ゲート電極の中央部で最も狭
く、ゲート電極の両端部で最も広くなるように形成され
ていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の半導体装置。
3. The gate width formed in the channel region under the gate electrode is narrowest at the center of the gate electrode and widest at both ends of the gate electrode. The semiconductor device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 MOS型トランジスタ構造で、ゲート電
極とソース・ドレイン間の容量をバリキャップとして用
いる半導体装置において、 しきい値電圧の異なる複数のトランジスタを有すること
を特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor device having a MOS type transistor structure and using a capacitance between a gate electrode and a source / drain as a varicap, wherein the semiconductor device has a plurality of transistors having different threshold voltages.
【請求項5】 前記複数のトランジスタは、それぞれゲ
ート幅が異なることを特徴とする請求項4に記載の半導
体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the plurality of transistors have different gate widths.
【請求項6】 MOS型トランジスタ構造で、ゲート電
極と不純物拡散層間の容量をバリキャップとして用いる
半導体装置において、 活性領域上に形成される前記ゲート電極を細分化するこ
とで、短チャネル効果を利用することを特徴とする半導
体装置。
6. In a semiconductor device having a MOS transistor structure and using a capacitance between a gate electrode and an impurity diffusion layer as a varicap, a short channel effect is utilized by subdividing the gate electrode formed on an active region. A semiconductor device comprising:
【請求項7】 前記細分化されたゲート電極は、それぞ
れゲート長が異なることを特徴とする請求項6に記載の
半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the subdivided gate electrodes have different gate lengths.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7268636B2 (en) 2004-07-14 2007-09-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Voltage controlled oscillator
US8188542B2 (en) 2007-02-05 2012-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Field effect transistors including variable width channels and methods of forming the same

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