JPS60147169A - 半導体可変容量素子 - Google Patents
半導体可変容量素子Info
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- JPS60147169A JPS60147169A JP247084A JP247084A JPS60147169A JP S60147169 A JPS60147169 A JP S60147169A JP 247084 A JP247084 A JP 247084A JP 247084 A JP247084 A JP 247084A JP S60147169 A JPS60147169 A JP S60147169A
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- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 3
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- 238000012986 modification Methods 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types 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
- H01L29/92—Capacitors having potential barriers
- H01L29/94—Metal-insulator-semiconductors, e.g. MOS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は静電耐圧の高い半導体可変容量素子に関する。
従来、半導体基板表面に絶縁膜で覆われ外部よル絶縁さ
れた浮遊電極を持ち、該浮遊電極に蓄積した電荷によっ
て容量を可変する半導体可変容量素子で杜、外部から加
わる異常電圧（ノイズ電圧）Ｋ極・めて弱かった。特に
１容量を可変する電圧を一印加する電極（可変電極】は
正負いずれの電圧も印加できる必要から、従来から知ら
れているクランプダイオードを用いたＭＯＢ素子の保護
回路が利用できず極めて弱かった。
れた浮遊電極を持ち、該浮遊電極に蓄積した電荷によっ
て容量を可変する半導体可変容量素子で杜、外部から加
わる異常電圧（ノイズ電圧）Ｋ極・めて弱かった。特に
１容量を可変する電圧を一印加する電極（可変電極】は
正負いずれの電圧も印加できる必要から、従来から知ら
れているクランプダイオードを用いたＭＯＢ素子の保護
回路が利用できず極めて弱かった。
従来の半導体可変容量素子でまったく保護をしない場合
、放置しておくだけで、容量の変化や、容量値が可変で
きな《なる不良が多発した。その原因は可変電極がノイ
ズκ弱いためで、可変電極と外部端子間に第１図に示す
抵抗１，２とＮＰＭ’構造の容量３，４とで構成された
，積分回路と入力インピータンヌを低げる抵抗５とから
なる保護回路を挿入することＫよって、飛翔的に向上し
た。
、放置しておくだけで、容量の変化や、容量値が可変で
きな《なる不良が多発した。その原因は可変電極がノイ
ズκ弱いためで、可変電極と外部端子間に第１図に示す
抵抗１，２とＮＰＭ’構造の容量３，４とで構成された
，積分回路と入力インピータンヌを低げる抵抗５とから
なる保護回路を挿入することＫよって、飛翔的に向上し
た。
この保護回路によって実験的レベルでの使暦においては
、ノイズによる不良の発生はなくなったが、ノイズレベ
ルが高く、そＯｆ理の因難な量産時には耐ノイズ性が不
足で１．この静電耐圧（耐ノイズ性］の不足が半導体可
変容量素子の実用化を妨げている最大の要因であった。
、ノイズによる不良の発生はなくなったが、ノイズレベ
ルが高く、そＯｆ理の因難な量産時には耐ノイズ性が不
足で１．この静電耐圧（耐ノイズ性］の不足が半導体可
変容量素子の実用化を妨げている最大の要因であった。
本発明は前記従来の半導体可変容量素子の欠点である静
電耐圧を向上させて、より実用的で量産性にすぐれた半
導体可変容量素子を実現するものでるる。
電耐圧を向上させて、より実用的で量産性にすぐれた半
導体可変容量素子を実現するものでるる。
以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。
棺２図社、本発明の第１の実施例の半導体可変容量素子
の断面図でるる。１１はへ型半導体基板、１２は絶縁膜
で覆われ外部から絶縁されている浮遊電極、１３は浮遊
電極の電位を安定させるシールド電極、１４は容量電極
を基板と分離するためのＰウェル拡散領域、１５はＰウ
ェル拡散領域１４内にあるｎ汲拡散領域、１６はＰウェ
ル１４の基板表面の周囲Ｖｃ６るｒ十拡散領域のチャネ
ルカットで、Ｐジェル１４と該ｎ型拡散領域１５とシー
ルド電極１３とを接続して容量電極加が構成されている
。１７はＰウェル１４０ｍ囲を囲むｎ十拡散領域のチャ
ネルカットで、Ｐ＋チャネルカット１６と静＋チャネル
カット１７との距離ｎは４Ｐ悟以内と近接している。１
８＃ｉ′容量電極となるｎ型拡散領域、１９は該ｎ型拡
散領域１８を基板１１から分離するＰ型拡散領域である
。
の断面図でるる。１１はへ型半導体基板、１２は絶縁膜
で覆われ外部から絶縁されている浮遊電極、１３は浮遊
電極の電位を安定させるシールド電極、１４は容量電極
を基板と分離するためのＰウェル拡散領域、１５はＰウ
ェル拡散領域１４内にあるｎ汲拡散領域、１６はＰウェ
ル１４の基板表面の周囲Ｖｃ６るｒ十拡散領域のチャネ
ルカットで、Ｐジェル１４と該ｎ型拡散領域１５とシー
ルド電極１３とを接続して容量電極加が構成されている
。１７はＰウェル１４０ｍ囲を囲むｎ十拡散領域のチャ
ネルカットで、Ｐ＋チャネルカット１６と静＋チャネル
カット１７との距離ｎは４Ｐ悟以内と近接している。１
８＃ｉ′容量電極となるｎ型拡散領域、１９は該ｎ型拡
散領域１８を基板１１から分離するＰ型拡散領域である
。
２１はｎ型拡散領域１８から引き出された可変電極で、
可変電極と外部端子との間には、第１図に示した保護回
路が挿入されている。
可変電極と外部端子との間には、第１図に示した保護回
路が挿入されている。
第３図は、第２図に示した第１の実施例の半導体可変容
量素子の等価回路を示す図面でめる。３１は％屋拡散領
域１８とＰ型拡散領域１９と基板１１とからなるｔ＆ア
外構造からなる部分で、３２は浮遊電極１２と可変電極
となるｓｌ拡散領域１８との容量で、３３唸浮遊電極１
２とシールド電極１３との容量で、Ｕ社浮遊電極１２と
容量電極となる％瀧拡散領域１５との容量、３５は浮遊
電極１２と基板１１の表１面との容量で、％は浮遊電極
１２に蓄積された電荷量によって可変する空乏層容量で
、３７は容量電極を構成するＰ型拡散領域１４ 、１６
と基板１７との？、接合である ７゜半導体可変容量素
子の可変電圧の効率を良くするため、容量３３ 、３４
、 ’３５ 、３６およびＰ外接合３７の容量に比べ
て、容量羽の容量値拡小さく設計され工いる。したがっ
て、ノイズ電圧が可変電極乙に発生した場合、その電圧
はほとんど容量ｎに加わる。すなわち、容量諺を構成す
る浮遊電極１２とｎ型拡散領域１８との間の薄い絶縁膜
部分ＫｔＩわめで高いノイズ電圧が加わるはずであシ、
ノイズによる破壊は上述の薄い絶縁属で最初に起きると
想像され％ ｖ＋婢散散領域１６愕＋拡散領域１７との
ｒ偽接合耐圧には無関係の現象と推測されていた。
量素子の等価回路を示す図面でめる。３１は％屋拡散領
域１８とＰ型拡散領域１９と基板１１とからなるｔ＆ア
外構造からなる部分で、３２は浮遊電極１２と可変電極
となるｓｌ拡散領域１８との容量で、３３唸浮遊電極１
２とシールド電極１３との容量で、Ｕ社浮遊電極１２と
容量電極となる％瀧拡散領域１５との容量、３５は浮遊
電極１２と基板１１の表１面との容量で、％は浮遊電極
１２に蓄積された電荷量によって可変する空乏層容量で
、３７は容量電極を構成するＰ型拡散領域１４ 、１６
と基板１７との？、接合である ７゜半導体可変容量素
子の可変電圧の効率を良くするため、容量３３ 、３４
、 ’３５ 、３６およびＰ外接合３７の容量に比べ
て、容量羽の容量値拡小さく設計され工いる。したがっ
て、ノイズ電圧が可変電極乙に発生した場合、その電圧
はほとんど容量ｎに加わる。すなわち、容量諺を構成す
る浮遊電極１２とｎ型拡散領域１８との間の薄い絶縁膜
部分ＫｔＩわめで高いノイズ電圧が加わるはずであシ、
ノイズによる破壊は上述の薄い絶縁属で最初に起きると
想像され％ ｖ＋婢散散領域１６愕＋拡散領域１７との
ｒ偽接合耐圧には無関係の現象と推測されていた。
ところが、発明者の実験によると、Ｐ十拡散領域１６と
外＋拡散領域１７の距離、すなわち前述のア鴨接合ｎの
接合耐圧が極めて重要であることがわかった。マスク寸
法上で、！ｉ合距離ｎを４ｐｔｎ以内とすると、可変電
極の外部端子に、２００７Ｆの容量に帯電させた６０（
１’の電圧を印加しても破壊ははとんど発生しないが、
接合距離ｎを６Ｐ悟とすると％ ８０７ （５！０ＯＰ
ＩＦ）以上で破壊が゛ 発生した。接合距離ｎを４Ｐ悟
以内とするとＰ％接合３７の接合耐圧は１０ Ｖ以下と
なシ、浮遊電極下の薄い絶縁膜の膜厚を１００ムと極薄
としｆｔ、場合の絶縁耐圧より低いか、を九は同程度と
なってシフ、上述＜ＤＩ’％接合訂接合圧が低いことが
、可変電極２１のノイズ耐圧（静電耐圧〕を、向上させ
ていることが実験よ）わかった。実際に、可変電極の外
部端子に２００’Ｐ ？の容量に耐電させた電圧上６０
０７（正負いずれの向きの電圧］を印加して ・も破ｌ
１ＩＦ！、発生しなかった。
外＋拡散領域１７の距離、すなわち前述のア鴨接合ｎの
接合耐圧が極めて重要であることがわかった。マスク寸
法上で、！ｉ合距離ｎを４ｐｔｎ以内とすると、可変電
極の外部端子に、２００７Ｆの容量に帯電させた６０（
１’の電圧を印加しても破壊ははとんど発生しないが、
接合距離ｎを６Ｐ悟とすると％ ８０７ （５！０ＯＰ
ＩＦ）以上で破壊が゛ 発生した。接合距離ｎを４Ｐ悟
以内とするとＰ％接合３７の接合耐圧は１０ Ｖ以下と
なシ、浮遊電極下の薄い絶縁膜の膜厚を１００ムと極薄
としｆｔ、場合の絶縁耐圧より低いか、を九は同程度と
なってシフ、上述＜ＤＩ’％接合訂接合圧が低いことが
、可変電極２１のノイズ耐圧（静電耐圧〕を、向上させ
ていることが実験よ）わかった。実際に、可変電極の外
部端子に２００’Ｐ ？の容量に耐電させた電圧上６０
０７（正負いずれの向きの電圧］を印加して ・も破ｌ
１ＩＦ！、発生しなかった。
第４図は本発明の第２の実施例を示す等価回路図である
。４１は可変電極となる％鳳拡散領域、Ｐ型分離拡散領
域と基板との％Ｐ％構造で、４２社浮遊電極と可変電極
となる％型拡散領域との容量で、４３は浮遊電極とシー
ルド電極との容量で、４４拡浮遊電極と容量電極となる
％型拡散領域との容量で、４５は浮遊電極と基板弐面と
の容量で、４６は浮遊電極に蓄積した電荷量・で可変で
きる基板表面の空乏層容量で、容量電極を構成するＰｆ
ｆｌ拡散領域と一板とのＰ％接合で、４８は接合耐圧を
１０ Ｖ以下と低くしたＰ％接合である。可変電極４９
と外部端子との間に拡第１の実施例と同様に第１図に示
した保護回路が挿入されている。
。４１は可変電極となる％鳳拡散領域、Ｐ型分離拡散領
域と基板との％Ｐ％構造で、４２社浮遊電極と可変電極
となる％型拡散領域との容量で、４３は浮遊電極とシー
ルド電極との容量で、４４拡浮遊電極と容量電極となる
％型拡散領域との容量で、４５は浮遊電極と基板弐面と
の容量で、４６は浮遊電極に蓄積した電荷量・で可変で
きる基板表面の空乏層容量で、容量電極を構成するＰｆ
ｆｌ拡散領域と一板とのＰ％接合で、４８は接合耐圧を
１０ Ｖ以下と低くしたＰ％接合である。可変電極４９
と外部端子との間に拡第１の実施例と同様に第１図に示
した保護回路が挿入されている。
第２０実施例ＫＴｈいて浮遊電極を覆う絶縁膜の−部に
極薄い１００ム程度の膜厚（第２の実施例では容量４５
を形成する部分ンを用いても、Ｐ％接・ 合の接合耐圧が１００ムの極薄膜の絶縁耐圧と同程度の
１０数Ｖであるため、可変電極の外部端子に加わるノイ
ズ耐圧、（静電耐圧）が飛躍的に向上する。
極薄い１００ム程度の膜厚（第２の実施例では容量４５
を形成する部分ンを用いても、Ｐ％接・ 合の接合耐圧が１００ムの極薄膜の絶縁耐圧と同程度の
１０数Ｖであるため、可変電極の外部端子に加わるノイ
ズ耐圧、（静電耐圧）が飛躍的に向上する。
第５図は、第２の実施例の可変電極外部端子に２００Ｐ
Ｆの容量に蓄積した電圧を印加する静電テストロ実験結
果を示すグラフである。横軸は印加した電圧、縦軸は発
圧印加によって発生する不良の累積不良率である。直線
５１はＰｎ接合４８の無い従来め半導体可変容量素子の
１例グラフで、累積不良率が１％になる印加電圧（静電
耐圧と呼ぶ）は８０ｖと非常に低い。ところが、前述従
来の半導体可変容量素子に接合耐圧の低いＰｎ接合４８
を付加した第２の実施例のグラフ５２では静電耐圧が３
５０ｖに向上している。なお、第５図のグラフに示した
第２の実施例では、不良の大半の原因れ薄い絶ａＳの破
壊ではなくｓ ’％接合４８の破壊で、Ｐ％接合の接合
面積を大きくして、大電流にも耐えられるようにすれば
、さらに靜を耐圧は向上し、ｓｏｏ、７以上にすること
も要易である。
Ｆの容量に蓄積した電圧を印加する静電テストロ実験結
果を示すグラフである。横軸は印加した電圧、縦軸は発
圧印加によって発生する不良の累積不良率である。直線
５１はＰｎ接合４８の無い従来め半導体可変容量素子の
１例グラフで、累積不良率が１％になる印加電圧（静電
耐圧と呼ぶ）は８０ｖと非常に低い。ところが、前述従
来の半導体可変容量素子に接合耐圧の低いＰｎ接合４８
を付加した第２の実施例のグラフ５２では静電耐圧が３
５０ｖに向上している。なお、第５図のグラフに示した
第２の実施例では、不良の大半の原因れ薄い絶ａＳの破
壊ではなくｓ ’％接合４８の破壊で、Ｐ％接合の接合
面積を大きくして、大電流にも耐えられるようにすれば
、さらに靜を耐圧は向上し、ｓｏｏ、７以上にすること
も要易である。
以上、上述の説明で明らかなように１本発明によれば、
容量電極に接続したＰ％接合の接合耐圧（静電耐圧）を
実用上充分に向上させることができ、実用性、量産性に
すぐれた毛導体可変容量素子が実現できる。
容量電極に接続したＰ％接合の接合耐圧（静電耐圧）を
実用上充分に向上させることができ、実用性、量産性に
すぐれた毛導体可変容量素子が実現できる。
第１図は従来の可変電極保護回路の回路図、第２口拡第
１の実施例を示す断面図、第３図は第１の実施例の等価
用路図、第４図は第、２．の実施例を′示す等価回路図
、第５図は第２の実施例と従来の半導体可変容量素子の
静電耐圧を示すグラフである。 １ ＠ ２ ＃ ５ ｅ ｅ ＊ ｓ抵抗３．４・・％
Ｐ％構造容量 １ｉ ｅ ＊ ＊ ａ半導体基板 １２ ＊ ａ ＠ ＠浮遊電極 １５．１７，１８．、％型拡散領域 １６、、、、Ｐ汲拡散領域 ３２．３３，３４，３５．、浮遊電極の容量あ０１０．
空乏層容量 ３７＠＠ＩＩ＠接合耐圧の低いＰ外接合４２ 、４．３
、４４ 、４５ 、 、浮遊電極の容量 ４６、、、空乏層容量 ４８、、、接合耐圧の低いＰ、接合 以上 出願人 セイコー電子工県株式会社 代理人 弁理士 最 上 務
１の実施例を示す断面図、第３図は第１の実施例の等価
用路図、第４図は第、２．の実施例を′示す等価回路図
、第５図は第２の実施例と従来の半導体可変容量素子の
静電耐圧を示すグラフである。 １ ＠ ２ ＃ ５ ｅ ｅ ＊ ｓ抵抗３．４・・％
Ｐ％構造容量 １ｉ ｅ ＊ ＊ ａ半導体基板 １２ ＊ ａ ＠ ＠浮遊電極 １５．１７，１８．、％型拡散領域 １６、、、、Ｐ汲拡散領域 ３２．３３，３４，３５．、浮遊電極の容量あ０１０．
空乏層容量 ３７＠＠ＩＩ＠接合耐圧の低いＰ外接合４２ 、４．３
、４４ 、４５ 、 、浮遊電極の容量 ４６、、、空乏層容量 ４８、、、接合耐圧の低いＰ、接合 以上 出願人 セイコー電子工県株式会社 代理人 弁理士 最 上 務
Claims (3)
- （１）、半導体基板表面に絶縁膜で覆われ外部から絶縁
さｎた浮遊電極を有する半導体可変容量素子において、
上記半導体可変容量素子の容量電極に接続されたＰｎ接
合の接合耐圧が浮遊電極を覆っている絶ｇ膜のいかなる
部分の絶縁耐圧よりも低いか、あるいは、同程度である
ことを特徴とする半導体可変容量素子。 - （２）、 ｅｉｔ記Ｐ％接合が容量電極を兼ねたことを
特徴とする特許 変容４に素子８ - （３）、前記ＰｔＬ接合を形成する半導体基板と同じ導
電型で低比抵抗の第１の不純物拡散領域と第１の不純物
拡散領域と逆の導電型を有する第２の不純物拡散領域と
の間の間離が４ｐｍ以内である特許請求の範囲第１項あ
るい拡第２項記載の半導体可変容量素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP247084A JPS60147169A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 半導体可変容量素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP247084A JPS60147169A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 半導体可変容量素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60147169A true JPS60147169A (ja) | 1985-08-03 |
| JPS6361790B2 JPS6361790B2 (ja) | 1988-11-30 |
Family
ID=11530201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP247084A Granted JPS60147169A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 半導体可変容量素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60147169A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0232117A2 (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-12 | Seiko Instruments Inc. | Semiconductor variable capacitance element |
| US4851792A (en) * | 1986-05-28 | 1989-07-25 | Seiko Electronic Components Ltd. | Temperature-compensated oscillator circuit |
| JPH0531507U (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-27 | 三菱農機株式会社 | トラクタの油圧リフト装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57166080A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Semiconductor variable capacity element |
-
1984
- 1984-01-10 JP JP247084A patent/JPS60147169A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57166080A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Semiconductor variable capacity element |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0232117A2 (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-12 | Seiko Instruments Inc. | Semiconductor variable capacitance element |
| US4851792A (en) * | 1986-05-28 | 1989-07-25 | Seiko Electronic Components Ltd. | Temperature-compensated oscillator circuit |
| JPH0531507U (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-27 | 三菱農機株式会社 | トラクタの油圧リフト装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6361790B2 (ja) | 1988-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |