JPH02209776A

JPH02209776A - 半導体可変容量装置とラジオ受信機及び半導体可変容量装置の製造方法

Info

Publication number: JPH02209776A
Application number: JP3039989A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Omukae; 大迎　毅
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-02-09
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1990-08-21

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、ＦＭ、ＡＭ等のラジオ受信機に用いられる半
導体可変容量ダイオード（以下、バラクタと称す）に関
し、特に受信周波数に対するトラッキングエラーを小さ
くできるバラクタとラジオ受信機に関する。

（ロ）従来の技術従来、ラジオ受信機に使用される電子チューナのフロン
トエンド部分には、共振回路を構成する為に例えば特開
昭６２−６７８８１号（ＨＯＩＬ　２９／９３）に記載
されているようなバラクタが利用されている。バラクタ
は、半導体ＰＮ接合に逆バイアスを印加した時に生ずる
空乏層を容量とし前記逆バイアス電圧を制御することに
より容量値を変化させるものである。

一方、前記電子チューナのフロントエンド部分は、アン
テナ同調回路、局部発振回路及び混合回路の３つの回路
ブロックから成り、前記アンテナ同調回路の共振回路と
前記局部発振回路の共振回路に合計３〜４個のバラクタ
が用いられ、これら３〜４個のバラクタに同一の制御電
圧を加えることにより希望する周波数を選択して受信す
る様に構成きれている。従って同じセットに使われるバ
ラクタはＣ−Ｖ（Ｗ、圧−容量）特性が均一であること
が好ましく、この為３〜４個のバラクタ／１チツプを１
パツケージに封止した構造が提案きれている。

上記３〜４個のバラクタ／１チツプ構造は第９図に示す
如く、同一半導体チップ（１）の表面に同一サイズの矩
形パターン（２）から成るバラクタを複数個並設したも
ので、半導体ウェハーの近接した位置で作られる為１チ
ツプ内のばらつきが少なく、従って特性が揃ったバラク
タを選別作業無しで１パツケージに収納できるものであ
る。

そして、上記バラクタを第３図又は第４図に示すような
ＡＭチューナ回路のアンテナ同調回路（２６）と局部発
振回路（３２）に夫々組み込んでラジオ受信機を構成し
ていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、局部発振周波数信号の信号振幅が局部発
振回路（３２）の最適発振条件に従って数百ｍＶの振幅
で発振されるのに対し、同調周波数信号の信号振幅は、
アンテナからの入力信号（数十μＶ〜数ｍＶ）をトラン
ジスタ（２１）で増幅した信号で同調させるので、歪率
を考慮すると数十ｍＶまでしか増幅できず、両者の信号
振幅を一致きせることが難しい。

その為、各々のバラクタ（２４）（２５）（２８）が全
く同じＣ−■特性を持ち同じ直流制御電圧ＶＲを印加し
ても、上記信号振幅の差異によって実質的に局部発振回
路（３２）側のバラクタ（２８）の方が容量値が大きく
なる。具体的には、ｆ　＝　Ｉ　ＭＨｚ、局部発振回路
（３２）側の信号振幅Ｖ　ＲＦ＝　５００　ｍ　Ｖｒｍ
ｓ、アンテナ同調回路＜２６）側の信号振幅Ｖ＋ｒ＝　
２０　ｍＶｒｍｓとすると、第５図の様にＶｔｔ＝　５
００　ｍ　Ｖｒｍｓ時の容量値Ｃ６゜。とＶ＊ｐ＝　２
０　ｍＶｒｍｓ時の容量値Ｃ２゜とではＣ６゜。の方が
全体的に値が大きく、この状態での容量偏差ΔＣの最大
値は第６図に示すように直流制御電圧Ｖ、ｌ＝７．５Ｖ
の点で２．３％となる。

従って、上記実質的な容量値に差異によって、ＡＭ電子
同調時の受信周波数ｆ３．と（局部発振周波数ｒ。、。

−中間周波数ｆ’　ＩＦ）とのトラッキングエラー八ｆ
ｒが大きくなる欠点があった。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上記従来の課題に鑑み成されたもので、同一半
導体チップ（１１）上にバラクタを形成する矩形パター
ン（１９）を複数個並設したものにおいて、局部発振回
路（３２）側に使われるバラクタ（Ｏ３Ｃ）のパターン
サイズ（接合面積）をアンテナ同調回路（２６）（Ｊｌ
ｌに使われるものより小さくすることにより、トラッキ
ングエラーを小さくできる半導体可変容量装置を提供す
るものである。

（ホ）作用本発明によれば、局部発振回路（且４）側のバラクタの
接合面積が小さいので、同じ直流制御電圧ｖｌｌを印加
してもアンテナ同調回路（変）側のバラクタより容量値
が小さくなる。従って、上記信号振幅の差によって生ず
る容量値の差異を補償できる。

また、拡散パラメータ等は変えないので、夫々のＣ−■
特性の直線部分の傾きも同じとなる。

〈へ〉実施例以下に本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１図及び第２図は各々本発明の半導体可変容量装置を
示す平面図と拡大断面図である。同図において、（１１
）はＮ型シリコン半導体基板、（１２）はＮ型エピタキ
シャル層、（１３）はＰ型拡散領域、（１４）はＰ型ガ
ードリング、（１５）はＮ型アニュシリング、（１６）
は酸化膜、（１７）は電極パッド、（１８）はジノコン
窒化膜で、共通のエピタキシャル層（１２）表面にＰ型
拡散領域（１３）とガードリング（１４）が形成する矩
形パターン（１９）が合計３個並設されている。夫々の
バラクタはエピタキシャル層（１２）を共通カソードと
し、夫々のＰ型拡散領域（１３）とガードリング（１４
）がアノードとして構成され、各々のバラクタはアニユ
ラリング（１５）で実質的に分離されている。

組立は、上記３つの矩形パターン（１９）が形成された
半導体チップを共通タブ上に固着し、各矩形パターン（
１９〉の電極パッド（１７）と夫々対応するノード端子
とをボンディングワイヤで接続し、主要部を樹脂モール
ドすることにより行なわれる。

そして、回路構成上局部発振回路側に用いられるバラク
タ（ＲＦＩ）（ＲＦｌ）に対応する矩形パターン（１９
〉は、アンテナ同調回路側に用いられるバラクタ（Ｏ８
Ｃ）に対して、パターン面積を０．５〜１９．５％縮小
する。矩形パターン（１９）はＰ型拡散領域＜１３）と
ガードリング（１４）で形成され、ガードリング（１４
）がパターンの外周部分を形成するので、縮小はガード
リング（１４）のマスク変更により行う。

縮小程度は、局部発振回路側の信号振幅とアンテナ同調
回路側の信号振幅との差に応じて増減する。

ラジオ受信機の電子チューナ回路は、第３図又は第４図
に示す通り、図示せぬアンテナでとらえ入力トランジス
タ（２０）へ入力された振幅１０μＶ〜５ｍＶの入力信
号を増幅トランジスタ（２１）で振幅２０ｍＶ程度にま
で増幅し、増幅した入力信号から同調コイル（２２）（
２３）とその両端に並列接続したバラクタ（２４バ２５
）とで構成するアンテナ同調回路（２６）により希望す
る放送局の周波数信号だけを受信しく受信信号）、−力
場部発振コイル（２７）とその両端に並列接続したバラ
クタ（２８）（２９）、および調整用パディング容量（
３０）と抵抗（３１）とで構成する局部発振回路（３２
）で前記受信信号の周波数に対して例えばＡＭ放送なら
ば４５０　ＫＨｚだけ高い振幅が５００ｍＶ程度の周波
数信号を発振しく局部発振周波数信号）、前記受信信号
と局部発振周波数信号とを例えばＬＡ１１３５（三洋電
機社製）なるＡ　Ｍ　＊子同調チューナ用ＩＣに内蔵さ
れた混合回路で混合し、混合した結果得られた４５ＯＫ
Ｈｚの中間周波数信号から中間周波数増幅・検波して音
声信号を出力する様に構成されている。

また、第４図は他の回路例を示し、局部発振回路（３２
）側に２個のバラクタ（２８）（２９）を使用した例で
ある。

そして、同一パッケージに封止された３〜４個のバラク
タ（２４）（２５）（２Ｂ＞（２９）のアノードに対し
て１〜８Ｖの制御電圧ＶＲを共通印加し、その時のバラ
クタ（２４）（２５）のキャパシタンスと同調コイル＜
２２）（２３）のインダクタンスによって同調周波数が
、バラクタ（２ｇ）（２９）とパディング容量（３０）
のキャパシタンスと発振コイル（２７）のインダクタン
スによって局部発振周波数が夫々決定される。

前述した様に、設計値通りのパターンサイズを有するア
ンテナ同調回路（２６）側のバラクタ（２４）（２５）
には振幅が２０　ｍ　Ｖｒｍｓ程の交流信号が与えられ
る。一方、アンテナ同調回路（２６）側より縮小したパ
ターンサイズを有する局部発振回路（３２）側のバラク
タ（２ｇ）（２９）へは振幅が５００　ｍ　Ｖｒｍｓ程
の交流信号が与えられる。前記交流信号の振幅の差は、
実質的に局部発振回路（３２）側のバラクタ（２８）（
２９）の容量値を大きくする。一方、前記パターンサイ
ズの縮小は、／スラクタダイオードを形成するＰＮ接合
の接合面積が減るので、局部発振回路（３２）側のバラ
クタ（２ｇ＞（２９）の容量値を小さくする。

不純物濃度プロファイルは同じなので、Ｃ−■特性の傾
きは変わらない。従って、前記振幅の差による容量値の
増大を、前記パターンサイズの縮／ＪＳによる容量値の
減少と相殺することにより、容量偏差の少ない構成とす
ることができる。

第６図は、３個のバラクタ（２４）（２５）（２ｇ）が
全く同サイズの矩形パターン（１９）から成る従来のも
のと、局部発振回路（３２）側のパターンサイズを１％
縮小したものとの容量偏差を比較した図である。

容量偏差ΔＣは、アンテナ同調回路（２６）（ＩＩＩＪ
のバラクタ（２４）（２５）に直流制御電圧Ｖ、とさら
に２０ｍＶ　ｒｍｓの交ＷＥ信号（ｆ＝ＩＭＨｚ）を印
加した時の容量値をＣ１゜、局部発振回路（３２）側の
バラクタ（２８）に直流制御電圧ｖ３とさらに５００　
ｍ　Ｖｒｍｓの交流信号（ｆ’＝ｔＭｕｚ）を印加した
時の容量値を０６゜。

として、 ΔＣ−（Ｃ６゜。−Ｃ３゜）／Ｃ２゜で算出しである。同図から明らである如く、パターンサ
イズが全く同じ従来のものがＶ、＝１〜１０Ｖの範囲で
＋１％前後の値をとるのに対し、パターンサイズによっ
て調整した本願のものは全体的に抑えられ、より０％に
近い値で変化している。

この時、アンテナ同調回路（翻）側の同調周波喀をｆ’
ＲＦ、局部発振回路（３２）側の局部発振周波数をｆ’
ｏｓ。、中間周波数をｆ’ｌＦとした時のトラッキング
エラーΔｒは Δｆ’　＝（ｆｏｓｃｆ’＋Ｆ）　　ｆ＊Ｆで与えられ
、同調コイル（２２）（２３）、発振コイル（２７）、
パディング容量（３０）、抵抗（３１）の各素子定数を
一定とした場合の従来と本願発明のトラッキングエラー
八ｆは第７図に示す特性を夫々示す。

スーパーヘテロダイン方式の場合は受信周波数範囲内で
最高付近、最低付近、およびその中間の周波数の３点で
トラッキングエラー八ｒが零となるように調整するので
、ＡＭチューナの場合は６００ＫＨｚ、　１０００ＫＨ
ｚ、および１６００　Ｋｔｌｚ付近でトラッキングエラ
ー八ｆが零となり、各点の中間でトラッキングエラー八
ｒが最大となる。そして、本願出願のものは、前記トラ
ッキングエラ△ｒが最大になる点でも従来よりずれ量が
小さく、全体的にドラッギングエラーΔｒを小さくでき
ることが明らかである。

また、第８図に示すように電波の最小受信レベルを表ず
感度Ｓも、トラッキングエラーΔｒを小さくできるので
従来より全体的に小さい値を示し、従って従来より低い
レベルの受信信号まで検波・増幅できる。

（ト）発明の効果以上に詳述した通り、本発明によれば振幅が異る交流信
号が印加されるアンテナ同調回路（２６）と局部発振回
路り３２）とで、夫々に使用されるバラクタ（２４）（
２５＞（２ｇ）の接合面積を上記光る振幅に対応して増
減したので、１パツケージに収納したバラクタ（２４）
（２５）（２８）の実質的な容量偏差ΔＣを小きくでき
る。

従って、実質的な容量偏差へ〇が小さいので、トラッキ
ングエラー八ｆの小さい、ノイズの少ない電子チューナ
を構成できる。

また、トラッキングエラー八ｆを小さくできるので、従
来より低いレベルの電波まで検波・増幅できる、感度の
優れた電子チューナを構成できる利点を有する。

きらに、バラクタ（２４）（２５）（２８）の接合面精
はガードリング（１４）のマスク変更で任意に行なえる
ので、マスク変更によりチューナ回路の最適化設計がで
きる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明を説明する為の平面図と拡大断
面図、第３図と第４図はＡＭチューナ回路例を示す回路
図、第５図はアンテナ同調回路（２６）イＩＩのバラク
タ（２４）（２５）と局部発振回路（３２）側のバラク
タ（２８）のＣ−■特性を示す特性図、第６図は従来と
本願の容量偏差へ〇を示す特性図、第７図は従来と本願
のトラッキングエラー八ｆを示す特性図、第８図は従来
と本願の感度Ｓを示す特性図、第９図は従来例を説明す
る為の平面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）同一半導体チップ上に同一パターンから成る複数
個の可変容量素子が作り込まれた半導体可変容量素子に
おいて、前記複数個の可変容量素子のうちのいくつかは、他の可
変容量素子とはパターンサイズが異ることを特徴とする
半導体可変容量装置。
（２）同一半導体チップ上に同一パターンから成る複数
個の可変容量素子が作り込まれた半導体可変容量素子に
おいて、前記複数個の可変容量素子のうちのいくつかは、他の可
変容量素子よりもパターンサイズが小さいことを特徴と
する半導体可変容量装置。
（３）前記いくつかの可変容量素子は、前記他の可変容
量素子と比べて接合面積が０．５〜１．５％小さいこと
を特徴とする請求項第２項に記載の半導体可変容量装置
。
（４）同一半導体チップ上に、アンテナ同調回路用の可
変容量素子と局部発振回路用の可変容量素子とが同一パ
ターンで複数個作り込まれた半導体可変容量素子におい
て、前記局部発振回路用の可変容量素子のパターンサイズが
、前記アンテナ同調回路用の可変容量素子のものに比べ
て小さいことを特徴とする半導体可変容量装置。
（５）同調コイルと少なくとも１個の可変容量素子を有
し同調周波数を決定するアンテナ同調回路と、少なくとも１個の可変容量素子を有し前記受信周波数に
対してＩＦ（中間周波数）信号分だけ高い又は低い局部
発振周波数で発振する局部発振回路と、前記受信周波数と前記局部発振回路とを混合してＩＦ（
中間周波数）信号を出力する混合回路とを具備し、前記アンテナ同調回路用の可変容量素子と前記局部発振
回路用の可変容量素子とが同一半導体チップに同一パタ
ーンで作り込まれたラジオ受信機において、前記局部発振回路用の可変容量素子のパターンサイズが
前記アンテナ同調回路用の可変容量素子のものより小さ
いことを特徴とするラジオ受信機。
（６）前記同調周波数信号の信号振幅が前記局部発振周
波数信号の信号振幅より小さいことを特徴とする請求項
第４項又は第５項に記載の半導体可変容量素子又はラジ
オ受信機。
（７）同一半導体チップ上に、アンテナ同調回路用の可
変容量素子と局部発振回路用の可変容量素子とが同一パ
ターンで複数個作り込まれ、前記局部発振回路の局部発振周波数信号の信号振幅より
前記アンテナ同調回路の同調周波数信号の信号振幅が小
さく、前記アンテナ同調回路用の可変容量素子と前記局部発振
回路用の可変容量素子とに夫々同じ直流制御電圧と異る
振幅の交流信号とが印加される半導体可変容量装置の製
造方法において、前記アンテナ同調回路側の可変容量素子のパターンサイ
ズに対して、前記局部発振回路側の可変容量素子のパタ
ーンサイズを増減することにより、前記異る振幅に起因
する容量値のずれを補償したことを特徴とする半導体可
変容量装置の製造方法。