JPH0567729A - Capacitor - Google Patents
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- JPH0567729A JPH0567729A JP25832691A JP25832691A JPH0567729A JP H0567729 A JPH0567729 A JP H0567729A JP 25832691 A JP25832691 A JP 25832691A JP 25832691 A JP25832691 A JP 25832691A JP H0567729 A JPH0567729 A JP H0567729A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサーに関し、
特にＰＩＮダイオードと同一のシリコンチップに形成さ
れたコンデンサーに関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a capacitor,
In particular, it relates to a capacitor formed on the same silicon chip as a PIN diode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】十分不純物濃度の高いＰ型拡散領域とＮ
型拡散領域の間に、十分不純物濃度の低い（抵抗値の高
い）Ｉ層の領域を挟んで形成されるＰＩＮダイオードに
ついては、従来からマイクロ波のアテネータなどに使用
されている。ＰＩＮダイオードは、逆バイアスでは容量
的にみえ、順バイアスでは純抵抗として扱える。即ち、
電気的な特性としては、静電容量と順直列抵抗を考慮す
る必要がある。ＰＩＮダイオードを高周波の回路におい
て用いる場合、回路としての特性の向上のためには、前
記順直列抵抗はできるだけ小さいことが望ましい。この
ＰＩＮダイオードの順直列抵抗を小さくするには、Ｐ及
びＮ型拡散層に挟まれたＩ層の距離を小さくすること、
または、ＰＩＮ接合の面積を大きくすることの２つの方
法がある。Ｉ層の距離を製造技術の限界まで小さくした
上で、チップの面積の大幅な拡大なしに接合面積を大き
くするようにして、低い順直列抵抗を実現し、かつ所望
の抵抗値を簡単に得られるものとして、図１に示すよう
なコの字状のパターンのＰＩＮダイオードがある。同図
（ａ）にＰＩＮダイオードの平面図を、（ｂ）にそのＡ
−Ａ’断面図を示す。同図において、11はＰ型拡散領
域、12はＮ型拡散領域、13及び14は電極用のアルミニウ
ムである。これらは、Ｉ層の基板10（同図（ｂ））に形
成されており、Ｐ型拡散領域11とＮ型拡散領域12にＩ層
が挟まれた構成のＰＩＮダイオードとなっている。これ
をパターンという観点から見ると、コの字状にしてつな
ぎ合わせて形成しており、ＰＩＮダイオードがジグザグ
状になり、効率よく、その接合面積を大きくできるよう
になっている。このジグザグの部分の長さを変えること
で、接合面積が変化するので、順直列抵抗値を変化させ
ることができる。各拡散領域上には、全面にわたって電
極用のアルミニウム13及び14が形成されている。ここで
は、コンタクトのための穴開け用のパターンは省略して
いるが、複数個の穴開けパターンによって、拡散領域と
電極の接続を行なっている。このようなＰＩＮダイオー
ドを作成する場合、例えば２０００Ωｃｍ以上の抵抗値
を持つＩ層の基板10にＰ型拡散領域11及びＮ型拡散領域
12を形成した後、ＳｉＯ2 などの絶縁性の薄膜15を形成
する。続いて、拡散領域とコンタクトを取るための穴開
けを行ない、電極のアルミニウム13及び14を形成する。
上述のように、アルミニウム13、14は拡散領域の全面に
形成されているが、一部に形成してその部分でコンタク
トを取るようにしてもよい。また、ＰＩＮダイオードの
パターンの形状としては、コの字状のほかに、渦巻き状
や櫛歯状のものもある。2. Description of the Related Art A P-type diffusion region having a sufficiently high impurity concentration and N
The PIN diode formed by sandwiching the region of the I layer having a sufficiently low impurity concentration (high resistance value) between the type diffusion regions has been conventionally used as a microwave attenuator or the like. The PIN diode looks like a capacitance in the reverse bias and can be treated as a pure resistance in the forward bias. That is,
As the electrical characteristics, it is necessary to consider capacitance and forward series resistance. When the PIN diode is used in a high frequency circuit, it is desirable that the forward series resistance be as small as possible in order to improve the characteristics of the circuit. In order to reduce the forward series resistance of the PIN diode, the distance between the I layer sandwiched between the P and N type diffusion layers is reduced.
Alternatively, there are two methods of increasing the area of the PIN junction. By reducing the distance of the I layer to the limit of the manufacturing technology and increasing the junction area without significantly increasing the chip area, a low forward series resistance is achieved and the desired resistance value can be easily obtained. There is a PIN diode having a U-shaped pattern as shown in FIG. A plan view of the PIN diode is shown in FIG.
-A 'sectional drawing is shown. In the figure, 11 is a P-type diffusion region, 12 is an N-type diffusion region, and 13 and 14 are electrodes for aluminum. These are formed on the substrate 10 of the I layer ((b) in the figure), and are PIN diodes having a configuration in which the I layer is sandwiched between the P type diffusion region 11 and the N type diffusion region 12. From the viewpoint of a pattern, it is formed in a U-shape and is connected to each other, and the PIN diode has a zigzag shape, so that the junction area can be efficiently increased. By changing the length of the zigzag portion, the junction area is changed, so that the forward series resistance value can be changed. Aluminum 13 and 14 for electrodes are formed over the entire surface of each diffusion region. Although the pattern for making holes for contacts is omitted here, the diffusion region and the electrodes are connected by a plurality of holes forming patterns. When manufacturing such a PIN diode, for example, a P-type diffusion region 11 and an N-type diffusion region are formed on the substrate 10 of the I layer having a resistance value of 2000 Ωcm or more.
After forming 12, an insulating thin film 15 such as SiO2 is formed. Subsequently, holes are formed for making contact with the diffusion region, and aluminum 13 and 14 of the electrodes are formed.
As described above, the aluminum 13 and 14 are formed on the entire surface of the diffusion region, but they may be formed on a part of the diffusion region and contact may be made at that part. Further, as the shape of the PIN diode pattern, in addition to the U-shape, there are a spiral shape and a comb-teeth shape.
【０００３】一方、このようなＰＩＮダイオードは、上
述のように高周波信号のスイッチやアテネータ、リミッ
タ等に使用される。その際、ＰＩＮダイオードの両端に
コンデンサーを接続した回路構成が取られることが多
い。このような回路構成を実現するためには、ＰＩＮダ
イオード１個とコンデンサー２個の部品を、プリント基
板などに実装する必要があった。On the other hand, such a PIN diode is used as a switch for high frequency signals, an attenuator, a limiter or the like as described above. At that time, a circuit configuration in which a capacitor is connected to both ends of the PIN diode is often adopted. In order to realize such a circuit configuration, it was necessary to mount components of one PIN diode and two capacitors on a printed circuit board or the like.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような実装は、手
間がかかり、しかも部品の数に対応して信頼性が問題に
なってしまう。同様に、部品の数に比例して、実装面積
が大きくなってしまうという欠点もあった。本発明は、
このような問題を解決し、実装の手間を省略でき、かつ
実装面積も小さくてすむようなコンデンサーを提供する
ことを目的とする。However, such mounting requires a lot of labor, and the reliability becomes a problem corresponding to the number of parts. Similarly, there is a drawback that the mounting area increases in proportion to the number of parts. The present invention is
An object of the present invention is to provide a capacitor which solves such a problem, can reduce the mounting labor, and can also reduce the mounting area.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のコンデンサーは、ＰＩＮダイオードの形成
された、シリコンチップ上に、強誘電膜と、前記強誘電
膜を挟んで成る一対の電極を設けることによって、形成
するようにしている。そして、前記電極の一方は、ＰＩ
Ｎダイオードの２つの電極のうちの一方の電極を共有し
ていてもよい。In order to achieve the above object, the capacitor of the present invention comprises a ferroelectric film and a pair of electrodes sandwiching the ferroelectric film on a silicon chip on which a PIN diode is formed. Are formed by providing. And, one of the electrodes is
One of the two electrodes of the N diode may be shared.
【０００６】[0006]
【作用】このようにすると、同一チップ上にＰＩＮダイ
オードとコンデンサーを形成することができるので、Ｐ
ＩＮダイオードとコンデンサーから成る回路について、
各部品を実装して構成する必要がなくなる。従って、実
装の手間が省け、しかも実装面積が小さくなる。By doing so, since the PIN diode and the capacitor can be formed on the same chip, P
Regarding the circuit consisting of IN diode and capacitor,
There is no need to mount and configure each part. Therefore, the time and effort for mounting can be saved and the mounting area can be reduced.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ、
説明する。図２の（ａ）に示したような回路が要求され
ているとする。（ｂ）に本発明を実施してＰＩＮダイオ
ード及びコンデンサーを形成したシリコンチップの断面
図を示す。同図において、図１と同様に、11はＰ型拡散
領域、12はＮ型拡散領域、13及び14は電極用のアルミニ
ウム、15はＳｉＯ2 などの絶縁性の薄膜である。これら
は、Ｉ層の基板10に形成されており、Ｐ型拡散領域11と
Ｎ型拡散領域12にＩ層が挟まれた構成のＰＩＮダイオー
ドとなっている。前記電極13及び14を一方の電極とする
コンデンサーをそれぞれ形成する場合、まず、電極13、
14及び絶縁膜15の上に、強誘電膜16をスパッタ等で形成
する。この強誘電膜16は、例えば、ＢａＴｉＯ3 、Ｐｂ
ＴｉＯ3 、ＰＺＴなどを使用している。その後、もう一
方の電極として17及び18を形成するが、これは電極13、
14と同様にアルミニウムを蒸着して形成されている。こ
のとき、電極17、18の面積を変えることで、コンデンサ
ーの容量が変えられ、所望の容量のコンデンサーが得ら
れる。この（ｂ）で示した構造を（ａ）と対応させる
と、ＰＩＮダイオードＰＤの両端のノードが電極13及び
14であり、コンデンサーＣ１の両端のノードは電極13と
電極17、コンデンサーＣ２の両端のノードは電極14と電
極18となり、（ａ）の回路は、（ｂ）の構造によって得
られる。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
explain. It is assumed that the circuit shown in FIG. 2A is required. A sectional view of a silicon chip in which a PIN diode and a capacitor are formed by implementing the present invention is shown in (b). In the figure, as in FIG. 1, 11 is a P-type diffusion region, 12 is an N-type diffusion region, 13 and 14 are aluminum for electrodes, and 15 is an insulating thin film such as SiO 2 . These are PIN diodes formed on the substrate 10 of the I layer and having the I layer sandwiched between the P type diffusion region 11 and the N type diffusion region 12. When forming a capacitor using the electrodes 13 and 14 as one electrode, first, the electrode 13,
A ferroelectric film 16 is formed on the insulating film 15 and the insulating film 15 by sputtering or the like. This ferroelectric film 16 is made of, for example, BaTiO 3 , Pb,
TiO 3 , PZT, etc. are used. Then, 17 and 18 are formed as the other electrodes, which are electrodes 13,
Similar to 14, it is formed by vapor deposition of aluminum. At this time, by changing the areas of the electrodes 17 and 18, the capacitance of the capacitor can be changed and a capacitor having a desired capacitance can be obtained. When the structure shown in (b) is made to correspond to (a), the nodes at both ends of the PIN diode PD are connected to the electrodes 13 and
14, the nodes at both ends of the capacitor C1 are the electrodes 13 and 17, and the nodes at both ends of the capacitor C2 are the electrodes 14 and 18, and the circuit of (a) is obtained by the structure of (b).
【０００８】図３に、図２に示したものよりさらに容量
の大きなコンデンサーを形成する場合の構造を示す。こ
の場合、コンデンサーの電極の面積、ここでは電極13と
17、電極14と18の面積をそれぞれ大きくすればよい。但
し、チップ自体の面積が大きくなることは望ましくない
ので、同図に示すように、電極を積み上げるようにして
形成するようにしている。そのため、絶縁膜15と強誘電
膜16及び電極用のアルミニウム13、14、17、18の形成の
工程は、繰り返し行なわれる。FIG. 3 shows a structure for forming a capacitor having a larger capacity than that shown in FIG. In this case, the area of the capacitor electrodes, here electrode 13
The areas of the electrodes 17 and the electrodes 14 and 18 may be increased. However, since it is not desirable that the area of the chip itself be large, as shown in the figure, the electrodes are formed by stacking. Therefore, the steps of forming the insulating film 15, the ferroelectric film 16, and the aluminum 13, 14, 17, 18 for electrodes are repeated.
【０００９】[0009]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一シリコンチップ上にＰＩＮダイオードとコンデンサ
ーを形成しているため、ＰＩＮダイオードとコンデンサ
ーから成る回路構成を実現する際、各部品を実装する必
要がなくなる。従って、実装に際して生じる信頼性の問
題は考慮しなくてよくなり、また、実装面積も小さくて
すむ。さらに、ＰＩＮダイオードとコンデンサーの組み
合わせが簡単に変えられ、設計及び生産が容易であると
いう長所もある。As described above, according to the present invention,
Since the PIN diode and the capacitor are formed on the same silicon chip, it is not necessary to mount each component when realizing the circuit configuration including the PIN diode and the capacitor. Therefore, it is not necessary to consider the reliability problem that occurs during mounting, and the mounting area can be small. In addition, the combination of the PIN diode and the capacitor can be easily changed, and the design and production are easy.
【図１】 ＰＩＮダイオードの平面図及び断面図。FIG. 1 is a plan view and a sectional view of a PIN diode.
【図２】 ＰＩＮダイオードとコンデンサーから成る回
路図と、本発明を実施してそれを実現した構造を示す断
面図。FIG. 2 is a circuit diagram including a PIN diode and a capacitor, and a cross-sectional view showing a structure in which the present invention is implemented and realized.
【図３】 容量の大きなコンデンサーを形成した構造を
示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a structure in which a capacitor having a large capacity is formed.
10 Ｉ層基板 11 Ｐ型拡散領域 12 Ｎ型拡散領域 13 電極のアルミニウム 14 電極のアルミニウム 15 絶縁膜 16 強誘電膜 17 電極のアルミニウム 18 電極のアルミニウム ＰＤ ＰＩＮダイオード Ｃ１ コンデンサー Ｃ２ コンデンサー 10 I-layer substrate 11 P-type diffusion region 12 N-type diffusion region 13 Electrode aluminum 14 Electrode aluminum 15 Insulating film 16 Ferroelectric film 17 Ferroelectric film 17 Electrode aluminum 18 Electrode aluminum PD PIN diode C1 capacitor C2 capacitor
Claims (2)
ンチップ上に、 強誘電膜と、 前記強誘電膜を挟んで成る一対の電極を設けることによ
って、 形成することを特徴とするコンデンサー。1. A capacitor, which is formed by providing a ferroelectric film and a pair of electrodes sandwiching the ferroelectric film on a silicon chip on which a PIN diode is formed.
２つの電極のうちの一方の電極を共有していることを特
徴とする請求項１に記載のコンデンサー。2. The capacitor according to claim 1, wherein one of the electrodes shares one of the two electrodes of the PIN diode.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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