JPS5951142B2 - デイジタルキヤパシタ - Google Patents

デイジタルキヤパシタ

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JPS5951142B2
JPS5951142B2 JP52126570A JP12657077A JPS5951142B2 JP S5951142 B2 JPS5951142 B2 JP S5951142B2 JP 52126570 A JP52126570 A JP 52126570A JP 12657077 A JP12657077 A JP 12657077A JP S5951142 B2 JPS5951142 B2 JP S5951142B2
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JP
Japan
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conductivity type
region
capacitive
capacitance
digital
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JP52126570A
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JPS53112074A (en
Inventor
勉 大岸
逸郎 西村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固定の容量値をもつ容量素子を複数個並列に設
けると共にこの容量素子の1つずつに対応してスイッチ
ング素子を配し前記スイッチング素子をディジタル制御
信号により選択的に作動させて前記容量素子の切換えを
行ない全体の容量値をディジタル的に変えるようにした
ディジタルキャパシタに関するものである。
このようなディジタルキャパシタは放送受信機の選局装
置はもちろんのこと、LC発振器やCR発振器に用いて
それらの周波数をディジタル的に変化させたり、水晶発
振器の周波数を微調したりすることができ、更にディジ
タル容量値を電圧値に変換するディジタル・アナログ変
換器にも使用することができるものである。
第1図はディジタルキャパシタを選局装置の同調回路に
使用した場合の具体的回路を示しており、ここではイン
ダクタンスコイルLに並列に容量素子Cl、C2、・・
・・・・、CnとスイッチングトランジスタTl、T。
、・・・・・・、Tnからなるディジタルキャパシタ1
が接続されており、スイツチングトラ・ンジスタT、、
T。、・・・・・・、Tnに抵抗R、、R。、・・・・
・・、Rnを通して選局記憶兼切換え信号供給回路2か
らのディジタル制御信号を加えるようになつている。と
ころで、このようなディジタルキャパシタをフ使つて多
くのチャンネルを選局できるようにするためには容量素
子の数が必然的に増えるのでIC化したいところである
本発明は斯る点に鑑み、IC化をはかると共に分解能の
高いディジタルキャパシタを提案するも5のである。
第2図はディジタルキャパシタをIC化した1つの例を
1つの容量素子Clと、そのスイツチング素子としての
トランジスタTll,Tll″についてのみ示している
図中、9は一導電型半導体基板(例えばP型シリコン半
導体基板であり、以下「P型半導体基板」という)で、
その比抵抗は20〜500cmである。容量素子C1は
前記P型半導体基板9の一面に設けた逆導電型領域10
(例えば、n領域であり、以下「n領域」という)と該
n領域10上に施した絶縁物層11を挟んで前記n領域
10から離間して形成される電極12とで構成し、一方
前記のように構成される容量素子C1の両側に前記P型
半導体基板9を共用して絶縁ゲート型トランジスタTl
l,Tll″を形成している。13,14は前記トラン
ジスタTll,Tll″のゲート電極で、これらはポリ
シリコン又はモリブデン、クロム、タンタル、チタン等
のリブラグトリメタル(耐熱金属)から作られている。
15,17はトランジスタTll,Tll″のソース、
16,18はドレインであり、これらは容量素子C1の
一方の電極用n領域10と同様、P型半導体基板9に形
成された高濃度不純物のn領域からなつている。
19は容量素子C1の他方の電極12に一定の直流電圧
を与えるための導体でアルミニウムを蒸着して形成した
ものである。
トランジスタTll,Tll″のソース15,17をア
ースに導くための導体20,21も同様のアルミニウム
材料から作成されている。前記P型半導体基板9の他面
には金をアロイさせた物質層22を設け、これをアース
に接続する。尚、IC化する場合には、この第2図のI
C構造とは別に第3図、第4図のようにすることも可能
である。
第3図では、P型半導体基板9に寄生トランジスタ防止
用の酸化膜層41,42,43を形成すると共にリンを
不純物としてドープしたポリシリコン層44,45,4
6を形成し、このドープしたポリシリコン層からリンを
P型半導体基板9に拡散しが領域を形成する。続いて、
前記P型半導体基板9の露出表面及び前記ポリシリコン
層44,45,46表面上に0.1μの厚さの絶縁膜4
7を形成し、アルミニウム蒸着により電極48,49を
形成して絶縁ゲート型トランジスタTll,Tll″を
作成すると同時に電極50を形成してコンデンサC1を
作る。電極51,52は絶縁ゲート型トランジスタTl
l,Tll″のソース取り出し電極である。次に第4図
では、単結晶サフアイア基板53上にP型シリコンを0
.4μの厚さにエピタキヤル成長させてP型シリコン層
54〜58を形成し、その上にリンを拡散させて高濃度
n+領域54,56,58を形成すると共に、シリコン
層に0.1μ厚の絶縁膜59を形成し、続いてアルミニ
ウムを蒸着して絶縁ゲート型トランジスタTll,Tl
/のゲート電極60,61を形成し、同様に電極62を
作ることによつてコンデンサC1を形成したものである
。尚、電極63,64は絶縁ゲート型トランジスタTl
l,Tll″のソースの取り出し電極である。以上のよ
うな種々のIC構造でデイジタルキヤパシタ1をIC化
することができる。
ところで洞調回路にあつては容量素子の微小容量変化△
Cに対して微小周波数変化△fを生じる。
デイジタルキヤパシタを使つた同調回路では周波数は段
階的にしか調整できないから同調すべき正規の周波数F
に対し、FO+△FOなる如く△FOのずれが残る。そ
こで回路動作上決る最大許容ずれ△FOmaxに対し最
小必要容量変化△COminが決まる。従つてn個の容
量素群の最小単位は少くとも△COminより小さい値
にしなければならない。本発明はこの値を△COとして
、このようにn個の容量素子の値を選択することを1つ
の特徴とする。
このようにすると容量素子群の容量は△COきざみで△
CO〜(1+2+4+・・・・・・+21−り△COま
での全ての容量値を実現できる。例えば、これを途中ま
で示せば次のようになつて△COきざみで順次全ての容
量値が実現できることが明瞭に分るで゛あろう。
尚、ここで゛〔 〕内は左の容量値を得るのに動作させ
るべき容量素子の組合せを示している。八r (ρ) このようにChc2・・・・・・Cnについて一定の比
をもつように容量値を選定すると選択すべき容量値1が
好適に多数得られるが、ここで問題となるのはIC化に
おいては製造上このような関係を容量素子に精度よくも
たせることが困難であるということである。
例えば容量Cは電極間距離をd、電極間に介在,する絶
縁物層の誘電率をε、真空中の誘電率をε。
電極の幅をw、長さを1とすると一般に、 で表わされるから、Cの値を2倍にしたい場合には理論
上ε、1、w、dを適当に変えればよいが、εを変える
ことは別のIC材料を使うことになつて不都合であり、
またdを変えていくことも.困難である。
そこで一般にはCを変える場合に、wを変えることが行
なわれるが、これを本デイジタルキヤパシタに適用する
ことは適当でない。この点について、少し詳細に説明す
ると容量を形成する電極の寸法誤差の発生原因としては
、まず、エツチングに先立つ光での焼き付け工程でホト
レジスト上に枠マスクを予め密着しておくが、この枠マ
スクが光の当る量によつて変形すること、及び光が枠マ
スクで隠されているホトレジスト部分にもまわり込むこ
と、更にエツチング時においてエツチング時間の長短に
よる影響等があることなどである。従つて1ミクロン程
度の誤差は避けられないところであるが、この場合長さ
(l)方向の誤差△lは全体の容量に対し僅かであり
無視できるが、幅(w)方向の誤差△wは全体の容量に
対しても大きく影響することは第2図イからも容易に理
解できよう。そして、この誤差△wがChC。、・・・
・・・、Cnについて同じ量で生じるところから、とな
つて、CnとCn−,の比が一定でなくなり、上述の要
件を充足できなくなるからである。
しかしながら、この問題はwを一定として1を変えてい
くようにすることによつて解決できることを見出した。
このようにすると、 となつて、上述の要件を充足できる。
かくして、本発明を好適に実施する場合のICパターン
は第5図の平面図に示すように容量素子Cl,C2,C
の長さが順次2倍ずつ大きくなる。尚、ここでは、C,
,C。,C,の3個の容量素子までしか示してないが、
同じような割合で長さの変わる所定数の容量素子が順次
図面右側に形成されていくことは理解されるべきである
。この第5図において斜線部分13,14,13’,
14′, 13”, 14”はそれぞれ第1、第2、第
3の容量素子C,,C,,C,の両側に形成さ・れた一
対のスイツチング用のトランジスタのゲート電極を示し
ており、これらは通路27,28,27′,28’,2
7”,28”を通してスイツチング制御信号入力端子A
hA。
、A。に結合される。次に網状に斜線を施して示した部
分のうち、19,19″,19″″は容量素子C1、C
2、C3の通電用アルミニウム導体を表わしており、こ
れらの導体は各通路29,29″, 29″″を通して
、互いに結合され且つ一定の直流電圧C供給路30に合
体される。他の網状斜線部分20,21,21″, 2
「″は前記トランジスタのソース電極に通じるアルミニ
ウム導体であり、これらはアース電圧供給路31に結合
される。尚、互いに隣接するトランジスタ、即ちC1に
関する右側のトランジスタとC2に関する左側のトラン
ジスタ、及びC2に関する右側のトランジスタとC3に
関する左側のトランジスタのソースは簡易化のために共
用されており、従つてアルミニウム導体21,2「もこ
れら隣接するトランジスタの共用となつている。次に第
2図から分るようにトランジスタTll,Tll″のド
レイン及び容量素子C1の一方の電極は互いに連続した
n領域16,18,10で形成されているので、これら
の通電は1つの通路32でまかなわれる。この通路32
は例えばP型半導体基板9に設けられたトランジスタT
llのドレイン用n領域を延長したものであり、その途
中には抵抗を構成する他のトランジスタr1″が周知の
方法で形成されている。34は前記抵抗用トランジスタ
r1″のドレインと比較的高い直流電圧Eの供給路33
とを結ぶアルミニウム導体を示し、同様に35は通路3
6を介して抵抗用トランジスタr1″のゲートを前記供
給路33に連結するアルミニウム導体を示している。
同じような構成は容量素子C3、C2に関しても採られ
ていることは図示の通りである。本発明は容量素子を一
導電型半導体基板の一面に形成した逆導電型の領域と該
導電型領域上に設けた絶縁物層と該絶縁物層を挟んで前
記導電型領域から離間して形成される電極層とで構成し
てIC化し、且つ複数の容量素子の容量値をそのうちの
最小の容量値をΔCOとしたとき、それぞれ△CO、2
△Q、4△CO、・・・・・・2n−1△CO(nは1
以上の整数)となるように選ぶので△Qきざみで多数の
容量値が実現でき、分解能が高くなる。
しかも、容量素子を作成上誤差の無視できない幅方向の
寸法を固定とし誤作の無視できる長さ方向の寸法を変え
るようにして前記容量値の関係を得るようにしたので極
めて精度が高くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はデイジタルキヤパシタを同調回路に使用した例
を示す回路図である。 第2図、第3図及び第4図はデイジタルキヤパシタをI
C化した場合の種々の構造を示す図面である。第5図は
本発明を実施したデイジタルキヤパシタのICパターン
図である。1・・・・・・デイジタルキヤパシタ、Cl
,c2,cn゜゜゜・・・容量素子、Tl,T2,Tn
・・・・・・スイツチングトランジス久T,l,Tl/
・・・・・・C,のスイツチングトランジスタ、9・・
・・・・P型半導体基板、53・・・・・・単結晶サフ
アイア基板、10,45,56・・・・・・導電型領域
、11,47,59・・・・・・絶縁物質層、12,5
0,62・・・・・・電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 固定の容量値をもつ容量素子を複数個並列に接続す
    ると共にこの容量素子の1つずつに対応してスイッチン
    グ素子を配し、前記スイッチング素子をディジタル制御
    信号により選択的に作動させて前記容量素子の切換えを
    行い全体の容量値を変化させるようにしたディジタルキ
    ャパシタにおいて、前記容量素子を一導電型半導体基板
    の一面に形成した逆導電型の領域と該逆導電型領域上に
    設けた絶縁物層と該絶縁物層を挟んで前記逆導電型領域
    から離間して形成される電極とで構成し、一方前記一導
    電型基板を共用して前記1つの容量素子に対するスイッ
    チング素子用の絶縁ゲート型トランジスタを上記各容量
    素子の両側にそれぞれ形成し、前記容量素子はその各容
    量素子ごとに前記逆導電型領域と前記電極との重なる部
    分の面積を長さ方向に変えることにより前記容量素子の
    容量値をそのうちの最小の容量値を△C_0としたとき
    、それぞれ△C_0、2△C_0、4C_0、……2^
    n^−^1△C_0(nは1以上の整数)となるように
    形成されていることを特徴とするディジタルキャパシタ
JP52126570A 1977-10-18 1977-10-18 デイジタルキヤパシタ Expired JPS5951142B2 (ja)

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