JPS58103169A - 半導体可変抵抗素子 - 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、アナログ信号の乗算処理、すなわち信号の変
調、復調２周波数変換などを容易ならしめる半導体可変
抵抗素子を得ることを目的とする。

従来、アナログ信号を処理するために使用されている半
導体可変抵抗素子として、バイポーラトランジスタある
いは電界効果トランジスタが用いられている。これらは
、そのコレクタ、エミッタ間インピーダンス、あるいは
、ドレイン、ソース間インピーダンスが、ペース電流あ
るいはゲート。

ソース間電圧により変化する特性を有しており、一般に
は、可変減衰器として利用されている場合が多い。

しかし、上記の可変インピーダンス（この場合コレクタ
、エミッタ間インピーダンスあるいはドレイ７、　　ソ
ース間インピーダンス）の大キサト、制御信号（この場
合、ペース電流あるいはゲート。

ソース間電圧）の大きさとの間には単純な関係式で結び
つけられるような関係がなく、アナログ信号の乗算処理
を行なう素子としては不適切である。

第１図は、アナログ信号の乗算処理に適用しうる可変抵
抗素子の持つべき特性を概念的に説明するためのもので
ある。

第１図において、可変抵抗素子１は端子２より加えられ
る制御電圧ｖＧによりその抵抗値Ｒが制御されているも
のとする。この可変抵抗素子１には信号源３により別の
信号電圧ｖｓが加えられているため、可変抵抗素子１に
流れる電流Ｉ、は（Ｖａ／Ｒ）で示される。いまここで
、可変抵抗素子１の抵抗値Ｒが制御電圧ｖｃに反比例す
るものとすれば、上記の電流Ｉｓはｖｓとｖｃの積に比
例する。

本発明は上述のように、その抵抗値が制御信号の大きさ
に反比例する可変抵抗素子を得んとするものである。

以下、図面を用いて本発明の実施例につき説明する。

第２図は本発明をバイポーラＩＣプロセスに適用した場
合の素子を上面から見た平面図、すなわち、いわゆるコ
ンポジットマスク図面であり、第３図は第２図に示すム
ーム′部の断面図を示すものである。

第２図において、Δ印で示している部分４はＮ型エミッ
タ拡散層（エミッタ領域）を、Ｘ印で示している部分６
はＰ型ベース拡散層（ペース領域）を、○印で示してい
る部分６はｙ型コレクタ気相成長層（コレクタ領域）を
、ドツトで示している部分７はＰ型分離拡散層を示す。

また破線で囲んで示している部分８は半導体部とアルミ
配線部を接続するための半導体表面に設けられた酸化物
絶縁体９に空けられた窓部を示し、無印の線で囲まれて
いる空白部１０はアルミ配線部を示す。また、ＩＣ，Ｂ
、　　Ｏはそれぞれエミッタ、ペース、コレクタ電極を
、そして、”１　ｔ　　Ｂ１０は可変抵抗素子として使
用する場合の抵抗素子用電極を示す。

一方、第３図は第２図に示すムーム′線の部分の断面図
を示すものであり、Δ、×、○を示し九部分４．５．６
は第２図に示したものと同じ部分である。また、ドツト
で示している部分７はＰ型分離拡散層と共にＰ型すブス
トレート部を示し、斜線で示している部分はアルミ配線
層１０を、そして、細かいたて線で埋められている部分
は酸化物絶縁層９を示している。

次に本発明の動作原理につき、第３図を用いて説明する
。

本発明では、通常のバイポーラトランジスタと同様、エ
ミッタ領域４のキャリヤー濃度をペース領域６のそれよ
りはるかに濃くしておき、エミッタ、ペース間に順方向
バイアス１圧を加えることにより、エミッタ直下のペー
ス領域６にエミッタ電流に比例した少数キャリヤーを注
入する。この注入された少数キャリヤーは主として下方
のコレクタ、ペース接合部に向って拡散し、コレクタ。

ベース接合部が零バイアスまたは逆バイアスされている
場合、この接合部を介してコレクタ領域６に達する。い
まことで、通常のバイポーラトランジスタと同様、エミ
ッタ直下のエミッタ、ペース接合面と、この接合面直下
のコレクタ、ペース接合面の距離、いわゆるペース幅を
、ペースに注入された少数キャリヤーの拡散長よシ十分
短かい距離に保てば、エミッタ領域４よりペース領域６
に注入された少数キャリヤーはペース領域６にては７・ とんと消滅することなく、コレクタ領域６に達する。

上述のようにエミッタ領域４のキャリヤー濃度をペース
領域５のそれより十分濃くシ、いわゆるペース幅を十分
短かくシ、さらに、コレフタルベース接合部を零バイア
スまたは逆バイアスに保つことにより、エミッタ領域直
下のペース領域６に存在するキャリヤーを、はとんど、
エミッタ領域４から注入された少数キャリヤーとなすこ
とができ、しかも、この少数キャリヤーは、上記のエミ
ッタ直下のペース領域６内ではほとんど消滅しな、いよ
うになすことができる。

このような少数キャリヤーが存在しているペース領域６
では、キャリヤーの童に比例してその電気伝導度が増加
する。

一方、上記少数キャリヤーの量は、エミッタ領域直下の
ペース領域中で、エミッタ、ペース接合部からコレクタ
、ペース接合部に向ってその濃度分布が低下するが、こ
のベース領域６全体に存在する少数キャリヤーのＩは、
エミッタ電流の広い８・−７ 範囲にわたり（注入効率が低下しない範囲で）エミッタ
電流に比例する。

したがって、上記エミッタ直下のペース領域６の電気伝
導度はエミッタ電流に比例して変化することになり、す
なわちこのペース領域６の抵抗はエミッタ電流に反比例
して減少する。

本発明は、このような上記ペース領域６の抵抗がエミッ
タ電流に反比例して変化することを利用し、その抵抗値
が制御信号に反比例する可変抵抗素子を得んとするもの
である。

この目的を達するためには、可変抵抗素子を実現する際
に生ずる種々の寄生素子を極力排除し、さらに、制御信
号成分が可変抵抗素子として使用するための抵抗素子用
電極ＢＲ，，１１２間に極力、現われないように配慮す
ることが望ましい。

第２図のパターン配置は、上記のことを配慮した結果、
得られたパターン配置の一実施例である。

すなわち、第２図において、生ずることが望ましくない
寄生素子として、抵抗素子用電極ＢＲ１゜Ｂ１０と、エ
ミッタ領域４におおわれない部分のペース拡散領域６に
て形成される抵抗部があり、この抵抗部は望ましいエミ
ッタ領域直下のペース領域６で形成される可変抵抗部と
並列に入る。

また、上記のエミッタ領域直下のペース領域６の境界線
から、抵抗素子用電極ＢＲ１，Ｂ１０までの抵抗部も望
ましくない寄生素子であり、この抵抗部は望ましいエミ
ッタ領域直下のペース領域６で形成される可変抵抗部と
直列に入る０ これら寄生素子の影響を極力さける具体的手段につき若
干説明する。すなわち、直列に入る寄生抵抗素子はその
抵抗値が極力小さくなるようにパターン上の工夫をした
り、また、抵抗素子用電極ＢＲ，，ＢＲ２を含む周辺の
ペース領域５のキャリヤー濃度を濃くする等の方法が有
効であり、また、並列に入る寄生抵抗素子に対しては、
その抵抗値が極力大きくなるように、エミッタ領域４で
おおわれないペース領域６の幅を極力短かくシ、その長
さを長くするようなパターン上の工夫が有効となる。

１０　　。

するための抵抗素子用電極ＢＲ１，１１２間に極力、現
われないようにするには、たとえば、第２図に示すよう
に、エミッタ、ペース、コレクタ電極！。

Ｂ、　　Ｏを抵抗素子用電極ＢＲ１，Ｂ１０に対して対
称型に配置することが望ましく、さらに、可変抵抗部と
して使用するエミッタ直下のペース領域６と、ペース電
極８間のインピーダンスを高くシ、ペース電極に接続さ
れる制御信号源のインピーダンスの影響を極力受けなく
するようなパターン上の工夫も大切である。

以上に詳述したように、本発明によれば、従来のバイポ
ーラＸＣプロセスにより簡単に、制御信号に反比例して
その抵抗値が変化する可変抵抗素子を得ることができ、
種々のアナログ信号の乗算処理に応用することができ、
その実用的効果は極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はアナログ信号の乗算処理に適用しうる可変抵抗
素子の特性を概念的に説明するための回抗素子の平面図
、第３図は第２図のム−に線による断面図である。 ４・・・・・・エミッタ領域、６・・・・・・ペース領
域、６・・・・・・コレクタ領域、９・・団・酸化物絶
縁層、１ｏ・・団・アルミ配線層、ト旧・・エミッタ電
極、Ｂ・・・・・・ベース電極、Ｃ・・・・・・コレク
タ電極、ＢＲｌ、　　Ｂ１０・・・・・・抵抗素子用電
極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）エミッタ領域を形成するキャリヤー濃度の濃いＮ
   型（またはＰ型）半導体部と、このエミッタ領域と接し
   てベース領域を形成するキャリヤー濃度の薄いＰ型（ま
   たはＮ型）半導体部と、このペース領域と接してコレク
   タ領域を形成するＮ型（！たはＰ型）半導体部とから成
   シ、上記ベース領域部を上記エミッタ領域部と接する部
   分の両側に拡張し、この拡張して設けたペース領域部に
   、上記ペース領域部の上記エミッタ領域部と接する部分
   を抵抗素子として使用するための２つの抵抗用電極を設
   け、さらに、上記ペース領域部を、上記２つの抵抗用電
   極を形成するために拡張した方向と別の方向に、高いイ
   ンピーダンスを有するようにして拡張し、この部分に、
   上記ペース領域部と上記エミッタ領域部に順方向バイア
   スを与えるためのベース電極を設け、さらに、上記エミ
   ッタ領域部、コレクタ領域部にそれぞれエミッタ電極、
   コレクタ電極を設けたことを特徴とする半導体可変抵抗
   素子。 ＠）エミッタ領域部と接するペース領域部の両側に拡張
   して設けたペース領域部のキャリヤー濃度を、エミッタ
   領域部と接するペース領域部のキャリヤー濃度より濃く
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体可変抵抗素子。 （３）エミッタ電極、ベース電極間に順方向バイアスを
   与え、ベース電極、コレクタ電極間に零バイアスまたは
   逆方向バイアスを与え、上記エミッタ、ベース間に与え
   た順方向バイアスを変化させ、エミッタ領域に接するペ
   ース領域の伝導度を可変にすることにより、上記２つの
   抵抗用電極間の抵抗値を可変にすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体可変抵抗素子。