JPS5853864A - 半導体可変容量素子 - Google Patents

半導体可変容量素子

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JPS5853864A
JPS5853864A JP15176781A JP15176781A JPS5853864A JP S5853864 A JPS5853864 A JP S5853864A JP 15176781 A JP15176781 A JP 15176781A JP 15176781 A JP15176781 A JP 15176781A JP S5853864 A JPS5853864 A JP S5853864A
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capacitance
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variable
variable capacitance
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JP15176781A
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Yoshio Hattori
服部 芳雄
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/92Capacitors having potential barriers
    • H01L29/93Variable capacitance diodes, e.g. varactors

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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】 本発明は半導体可変容量素子の破壊防止機構に関する。
半導体可変容量素子は半導体基板!1面に絶縁膜でおお
われ外部より絶縁された浮遊電極を持ち。
容量可変電極と基板との間に電圧を加えて、浮遊電極と
電荷のやりとりを行うこと虻よって容量を可変するもの
てめる。
従来の半導体可変容量素子の構成で#′i%容量を変化
させた後、可変電極を開放状態にすると、容量が自然に
変化したり、場合によって#ifg量が可変できなくな
る現象が多々発正した。
このようKll量の自然変化が発往し次のでは水晶時計
の発振回路など、秤量の安定性t−要求される用途には
従来の半導体可変容量素子は不適だった。
第1図(a)(b)は従来の半導体可変容量素子の構造
を示す図である。第1図(a)灯その平面図、第1図(
b) Fiその断面図を示し、1は半導体基板%2i1
を絶縁膜、5は浮遊電極、4Fi番量電極、5#iシー
ルド電極、6は第1の分離拡散層、7は第2の分離拡散
層、8は容量可変電極である。
容量可変電極8と半導体基板1の関Finpn  の接
合となっているため、正負いずれの電圧に対しても、容
量可変電極8と半導体基板1との間のインピーダンスは
極めて高い、従って、容量可変電極8に接続された配@
に誘導もしぐは静電気で発生したノイズ電圧は極めて大
きな値になる可能性があり、このノイズ電圧によって、
浮遊電極との関KW荷のやりとりが生じ、容量が変化し
fcの、場合によっては、浮遊電極5と容量可変電極8
の間の絶縁膜が破壊されて、容量が可変できなくなるこ
とがわかつfc。
従来、バイポーラトランジスタや、MO8FI!tTの
ソース・ドレインのように、拡散層で構成されたものに
は、静電気や誘導に対する保@ti必要ないと考えられ
てい九が、半導体可変容量素子の容量可変電極には充分
な保護機構が必要なことがわがつ良。
本発明は、前記従来の半導体可変容量素子の容量変動や
、不可逆的な変化の欠点tJ12O除き、小型で半導体
基板上に半導体可変容量素子と同時に作り込める半導体
可変容量素子の容量保護機構を実現するものである。
また本発明は、容量可変電極の外部からみたインピーダ
ンスを低くさげ、静電気や誘導によるノイズによって、
容量の変動や容量の不可逆的な変化を防ぐ、半導体可変
容量素子の保護機構t−集現するものである。
以下、本発明の詳細を図を用いて説明する。
第2自(a)Cb)Fi本発明の一実施例を示す囚であ
る。92図(IL)はその平面図、第2図(b)はその
断面図を示し、1lFi牛導体半導、12Fi絶縁展、
13は浮遊電極、14は容量電極、15はシールド電極
、16は容量7電極(n型拡散層)14と基板(n型)
11とを絶縁分離する第1の絶縁分離拡散層(P型拡散
層)、17#i容量可変電極(n型拡散層)、18と基
板(n型)11とを絶縁分離する第2の絶縁分離拡散層
(P型拡散層)、19d容量可変電極18と基板11と
の関に接続されたポリシリコン薄膜抵抗でるる。
ポリシリコン薄膜抵抗19のインピーダンス會約10に
Ω程度あるいけそれ以下の低インピーダンスに選べば、
たとえ容量可変電極18に長い配線を接続したとしても
、誘導あるいは静電気等のノイズによって大きな電圧が
容量可変電極18に発生することはない。
1+、ポリシリコン薄膜抵抗19は基板11上の絶縁膜
12中に作られているため、容量可変電極18に正負い
ずれのII!!に対してもほぼ同じインピーダンスをも
ち、正負いずれの方向のノイズに対しても有効なげかり
でなく、容量を変化させるために容量電極18に加える
、正負いずれの方向の容量変化電圧に対しても充分なイ
ンピーダンスとして働くので良好な可変が可能である。
本実施例によれば、秤量電極18に長い配線が接続され
ても、誘導賜しくは静電気等のノイズで、容量値の変化
はみられない。
第5図は本発明の油の実施例を示す図でおる。
第Ba!gC&)はその平面1、館51k (b) a
ソ(7)断面図を示し、21Fi牛導体基板(n型)、
22け絶縁膜、25は浮遊電極、24は容量電極、25
はシールド電極、26Fl容量電極(n型拡散層)24
と基板(n型)21とを絶縁分離する第1の絶縁分離拡
散層(P型拡散層)、27Fi答量可変電極(n!!!
拡散層)18と基板(n型)21とを絶縁分離するII
2の絶縁分離拡散層(P型拡散層)2?Fiウ工ル拡散
層(P型)、50は第1のMO日−IP罵Tのドレイン
領域(nl!4E散層)、51は第1のMO811丁の
ソース領域<nm拡散層)、!2Fi第117)MO8
1FI’rのゲート電極、!!Fi第2のMO8νEテ
のドレイン領域(p型拡散層)54Fi第2のMOB1
1丁のソース領域(p型拡散層)、35#i第2のMO
81FETのゲート電極である。
第1のMO8IFFiTのゲート電極52はドレイン領
域30に接続され、ソース領域31はウェル拡散層50
に接続され、さらにソース領域31Fi第2のMOEI
FETのドレイン領域53に接続されている。第2のM
O8FICTのゲート電極55はドレイン領域55に接
続され、ソース領域34は基板21に接続されている。
第4図は容量可変電極に負の電圧が加わつ九場合の第3
図に示した、第1のMO8Fm丁、第2のMO8FKT
の等価回路である。第1のMOB−νIT のドレイン
領域30とウェル絋散層29#i順バイアスとなり、第
1のMO87FIIiTとして働かず単なるダイオード
41となり、第2のMOB−Fl!1T42のみがP!
!i’rとして働く。
第5図Fi容量電極に正の電圧が加わった場合の第5図
に示し念、第1のMOBνFjT、腑2のMOBIPW
TV)等価回路で6る。5LijLi間に示した第1の
MO871!!?、52は第1のドレイン領域(n型)
30とウェル拡散層(p型)29と基板(n型)21に
よって構成される第1のバイポーラトランジスタ、53
#i第1のソース領域(n型)51とウェル拡散層(p
型)29と基板(n型)21によって構成される@2の
バイポーラトランジスタ、54.55はウェル絋散層2
9内の抵抗成分である。
第61は第5図の容量可変電極28に加えた電圧と電流
の関係を示す図である。たて軸は電流、よこ軸は電圧で
ある。正の電圧の場合、 V、 −[L5Vより電流が
増加をはじめ、電圧の2乗に比例して電fItは増加す
る。負の電圧の場合、V=!Vτ■2(第2のMO8F
IIi丁のしきい値電圧)−α5v(ダイオードの順バ
イアス電圧)より電流が増加をはじめ、電圧の2乗に比
例して増加する。
電流増加の傾きaJlilのMO87罵τの寸法により
s Ll @ Lmのように変光られる。
第6図から明らかなように、容量電極に加わるノイズ電
圧が大きい程、第S図の容量可変電極28のインピーダ
ンスは低(なり、ノイズによって容量の変動は全くみら
れない、ま友、第4−1第5図から明らかなように、容
量変化の為に、第3図の容量可変電極28に加える正負
いずれの方向の容量変化電圧に対して、充分なインピー
ダンスとして働く。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、半導体
可変容量素子の容量可変電極の外部から見たインピーダ
ンスを低げることにより、静電気や誘導によるノイズに
よって、容量の変動や容量の不可逆的変化すなわち破壊
を防ぐ構造を持つ実用的な半導体可変容量素子が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は従来の半導体可変容量素子の平面図であ
り、第1図(b)はその断面図である。 第2図(a)は本発明の一実施例の平面図で、第2図(
1))はその断面図である。 第5図(a)Id本発明の池の実施例の平面図で、第3
図(b) #iその断面図である。 第4図は第3図に示した実施例の一方の郷価回路図であ
り。 II!5図は他方の等価回路である。 第6図は、第’ 11g1e第5囚の等価回路の電圧電
流特性を示すグラフでbる。 1・・・・・・半導体基板、   5・・・・・・浮遊
電極、4・・・・・・容量電極、    8・・・・・
・容量可変電極、11・・・浮遊電極、    14−
・・容量電極、1B・・・容量可変電極、 19・・・ポリシリコン薄膜抵抗、 21・・・半導体基板   2 :Jllll−浮遊電
極、24・・・容量電極、    28・・・容量可変
電極、50・・・第1のドレイン領域、 31・・・第1のソース領域、 52・・・第1のゲート電極、 55−・・第2のドレイン領域、 54・・・第2のソース領域、 35・・・第2のゲート電極、 41・・・ダイオード1 42−・・第2のMO81FET。 51・・・第1のMCIIFIテ、 52・・・第1のトランジスタ、 5S・・・第2のトランジスタ、 54.55・・・抵抗成分、′ 以   上 出願人 株式会社 第二精工台 第1図(α) 第II¥1(し)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に絶縁膜でおおわれ外部より絶縁さ
    れ喪浮遊電極を有する半導体可変容量素子において、浮
    遊電極と電荷をやりとりする容量可変電極と半導体基板
    との間に抵抗を接続した半導体可変容量素子。
  2. (2)浮遊電極と電荷をやりとりする容量可変電極と半
    導体基板との間の抵抗として、基板表面の絶縁膜上に形
    成した薄膜抵抗管用いた特許請求の範囲M1項記載の半
    導体可変容量素子。
  3. (3)半導体基板表面に半導体基板とは逆の導電型を持
    つ不純物拡散層をもうけ、前記不純物拡散層内の基板表
    面に構成した第1のMO81FBTと、さらに、半導体
    基板上[lK構成し喪第1のM O8−P1丁とは逆の
    導電型を有する第2のMO81FleTからなる抵抗素
    子を容量可変電極と半導体基板との関の抵抗として用い
    た仁とを特徴とする特許請求のl11m1項記載の半導
    体可変容量素子。
  4. (4)浮遊電極と電荷をやりとりする容量電極と基板と
    の間を接続する抵抗が同一!n上に構成された特許請求
    の範囲第1項から第3項記載の半導体可変容量素子。
JP15176781A 1981-09-25 1981-09-25 半導体可変容量素子 Granted JPS5853864A (ja)

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