JPS6181674A - 可変容量ダイオ−ド - Google Patents
可変容量ダイオ−ドInfo
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- JPS6181674A JPS6181674A JP20320684A JP20320684A JPS6181674A JP S6181674 A JPS6181674 A JP S6181674A JP 20320684 A JP20320684 A JP 20320684A JP 20320684 A JP20320684 A JP 20320684A JP S6181674 A JPS6181674 A JP S6181674A
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- layer
- impurity concentration
- concentration
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- capacitance
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L29/93—Variable 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空乏層容量の電圧依存性を利用する可変容量
ダイオードに関するものである。
ダイオードに関するものである。
空乏層容量の電圧依存性を利用する可変容量ダイオード
は、周波数逓倍、パラメトリックアンプ等に用いられる
が、近年特に同調用としての需要が増大している。この
同調用の可変容量ダイオードに望まれる事は基本的には
所望の同調周波数及び使用電源電圧に応じた容量対電圧
特性を持つ事である。通常第３図に示すように容量−電
圧値が何点か指定されこれらの点を通る容量対電圧曲線
が得られるように一導電型の半導体基板上に形成された
反対導電型のエピタキシャル層の不純物濃度分布が定め
られるわけである。
は、周波数逓倍、パラメトリックアンプ等に用いられる
が、近年特に同調用としての需要が増大している。この
同調用の可変容量ダイオードに望まれる事は基本的には
所望の同調周波数及び使用電源電圧に応じた容量対電圧
特性を持つ事である。通常第３図に示すように容量−電
圧値が何点か指定されこれらの点を通る容量対電圧曲線
が得られるように一導電型の半導体基板上に形成された
反対導電型のエピタキシャル層の不純物濃度分布が定め
られるわけである。
しかしながら、前記の指定容量−電圧点の数が少なかっ
たとしても第３図に示したようなこれらの点を結ぶ連続
曲線で示される容量対電圧特性を得るための不純物分布
を実現する事は、現在のエピタキシャル技術では非常に
困難である。
たとしても第３図に示したようなこれらの点を結ぶ連続
曲線で示される容量対電圧特性を得るための不純物分布
を実現する事は、現在のエピタキシャル技術では非常に
困難である。
従って、本発明の目的は、要求される同調動作を満足さ
せるために１従来のように複雑な不純物濃度分布を形成
する事なく、簡単にその要求特性を満足できるところの
可変容量ダイオードを提供する事にちる。
せるために１従来のように複雑な不純物濃度分布を形成
する事なく、簡単にその要求特性を満足できるところの
可変容量ダイオードを提供する事にちる。
本発明の可変容量ダイオードは、−導電型の半導体基板
上に反対導電型の半導体層を形成してなる可変容量ダイ
オードにおいて、前記反対導電型の半導体層として、相
対的に低不純濃度で厚さの厚い層と相対的に高不純物濃
度で厚さの極めて薄い層が交互に複数層重ねた事からな
る層を有している。
上に反対導電型の半導体層を形成してなる可変容量ダイ
オードにおいて、前記反対導電型の半導体層として、相
対的に低不純濃度で厚さの厚い層と相対的に高不純物濃
度で厚さの極めて薄い層が交互に複数層重ねた事からな
る層を有している。
以下、本発明の原理・作用について説明する。
同調用の可変容量ダイオードにおいて、所要の同調動作
を満足させるためには、必ずしも第３図に示したような
連続的な容量対電圧曲線が必要なわけではなく、第２図
に示すように１指定容量−電圧点を通る階段状の不連続
線でよい。
を満足させるためには、必ずしも第３図に示したような
連続的な容量対電圧曲線が必要なわけではなく、第２図
に示すように１指定容量−電圧点を通る階段状の不連続
線でよい。
ところで、第１図に示されるような充分低濃度である一
導電型の半導体基板上に形成された反対導電型のエピタ
キシャル層と、このエピタキシャル層に比べ充分濃度が
高くかつ極めて薄いパルス状の不純物濃度分布ＡＩ 、
Ａ４ 、・・・Ａ ｎ−１，Ａ ｎ ’ｅ 有するエ
ピタキシャル層（以下、パルス層という。）が交互に複
数層重ねられた層の不純物濃度分布は、第２図に示す階
段状の容量対電圧特性を近似的に実現する。
導電型の半導体基板上に形成された反対導電型のエピタ
キシャル層と、このエピタキシャル層に比べ充分濃度が
高くかつ極めて薄いパルス状の不純物濃度分布ＡＩ 、
Ａ４ 、・・・Ａ ｎ−１，Ａ ｎ ’ｅ 有するエ
ピタキシャル層（以下、パルス層という。）が交互に複
数層重ねられた層の不純物濃度分布は、第２図に示す階
段状の容量対電圧特性を近似的に実現する。
第１図において、各パルス層の不純物濃度及び厚さが、
各々Ｎｋ、Δｔｋ（ｋ＝１，２．・・・、ｎ）で表わさ
れ、各パルス層間の濃度が充分低いとすると、容量対電
圧特性は次式となる。
各々Ｎｋ、Δｔｋ（ｋ＝１，２．・・・、ｎ）で表わさ
れ、各パルス層間の濃度が充分低いとすると、容量対電
圧特性は次式となる。
Ｃ１＝ε８／Ａｓ （０＜■＜Ｖｔ）Ｃｔ＝＃８／（
ｔｓ＋ｔｔ） （Ｖｔ＜Ｖ＜Ｖｔ）Ｃｎ＝８８ ／
（ｔｓ ＋ ４ ＋ ”・十Ｚ ｎ ） （Ｖｔ１
４ （Ｖ（Ｖ’ｎ ）ただし、Ｖｋ＝ｔｌ−Ｅ、＋（ｔ
、＋ｔｆ） −１１３，＋・、−＋（ｔｘ＋４＋−＋ｔ
ｋ−） ・Ｆ！ｋ（ｋ＝１．２． ・＝ｎ ）Ｅｋ＝−
・Ｎｋ・Δｔｋ（ｋ＝１．２．・・・、ｎ）ε ここで、 ｔｋ（ｋ＝１．２．・・・ｎ）はパルス層間
の距離、Ｓは電極面積ε、ｅは各々誘電率、電子の電荷
量である。
ｔｓ＋ｔｔ） （Ｖｔ＜Ｖ＜Ｖｔ）Ｃｎ＝８８ ／
（ｔｓ ＋ ４ ＋ ”・十Ｚ ｎ ） （Ｖｔ１
４ （Ｖ（Ｖ’ｎ ）ただし、Ｖｋ＝ｔｌ−Ｅ、＋（ｔ
、＋ｔｆ） −１１３，＋・、−＋（ｔｘ＋４＋−＋ｔ
ｋ−） ・Ｆ！ｋ（ｋ＝１．２． ・＝ｎ ）Ｅｋ＝−
・Ｎｋ・Δｔｋ（ｋ＝１．２．・・・、ｎ）ε ここで、 ｔｋ（ｋ＝１．２．・・・ｎ）はパルス層間
の距離、Ｓは電極面積ε、ｅは各々誘電率、電子の電荷
量である。
上式からも明らかなように、与えられたＣ、−Ｖ、。
”ｔ ’ｂ・”ｃｎ−Ｖｎに対してｔｒｔｔ・−ｔ４
ｎ、Ｎ、ΔｔＬ。
ｎ、Ｎ、ΔｔＬ。
Ｎ２Δｔｚ、・・・Ｎ、Δｔｎが定まる。
すなわち、所望の容量対電圧特性を得るのに従来のよう
に複雑な不純物濃度分布を実現するととは必要でなく、
前記パルス層の間隔、厚さ及び濃度によって自由に制御
する事が出来る。
に複雑な不純物濃度分布を実現するととは必要でなく、
前記パルス層の間隔、厚さ及び濃度によって自由に制御
する事が出来る。
例えば、ＩＶ、５Ｖ、１５Ｖにおける単位面積当）の容
量が各々５Ｘ１０’ ｐＦ／ｃｙ／ｌ、 ５Ｘ１０”
ｐＦ／ａｎ”と与えられた場合、上式よＩ）ｔ、＝０．
２μｍ、１１＝０．２μｍ、 ｔ、＝１．６μｍとなｊ
５ Ｎ、 ＝Ｎ２＝Ｎ、＝ ＩＸ Ｉ Ｑ ”ａｎ−’
とすると、Δ１．＝３１５Ａ、Δｉ、＝６２５人、
Δｔ！＝２８１Ａ となる。
量が各々５Ｘ１０’ ｐＦ／ｃｙ／ｌ、 ５Ｘ１０”
ｐＦ／ａｎ”と与えられた場合、上式よＩ）ｔ、＝０．
２μｍ、１１＝０．２μｍ、 ｔ、＝１．６μｍとなｊ
５ Ｎ、 ＝Ｎ２＝Ｎ、＝ ＩＸ Ｉ Ｑ ”ａｎ−’
とすると、Δ１．＝３１５Ａ、Δｉ、＝６２５人、
Δｔ！＝２８１Ａ となる。
Ｎの値を小さくすればΔｔ、すなわちパルス層の幅は広
くできるが、このパルス層に加わる電圧の最大値はＮ（
Δ１）２に比例するので、容量対電圧特性が階段状とな
るためにはΔｔをできるだけ小さくしなければならない
。
くできるが、このパルス層に加わる電圧の最大値はＮ（
Δ１）２に比例するので、容量対電圧特性が階段状とな
るためにはΔｔをできるだけ小さくしなければならない
。
上記の実施例からもわかるように、通常要求される容量
対電圧特性を満足させるパルス層の幅は極めて薄い。し
かしながら最近急速に進歩した分子線エピタキシャル層
術では〜１００人の厚さの制御が均一性、再現性よくで
きる。
対電圧特性を満足させるパルス層の幅は極めて薄い。し
かしながら最近急速に進歩した分子線エピタキシャル層
術では〜１００人の厚さの制御が均一性、再現性よくで
きる。
以上、詳細説明したとおシ、本発明の可変容量ダイオー
ドは、相対的に低不純物濃度で厚さの厚い層と、相対的
に高不純物濃度で厚さの極めて薄い層（パルス層）が交
互に複数層重ねた層を有しているので、所望の容量対電
圧特性を得るのに従来のように複雑な不純物濃度分布を
実現する必要はなく、前記パルス層の間隔、厚さ及び濃
度によって自由に制御する事が出来るという効果を有す
る。
ドは、相対的に低不純物濃度で厚さの厚い層と、相対的
に高不純物濃度で厚さの極めて薄い層（パルス層）が交
互に複数層重ねた層を有しているので、所望の容量対電
圧特性を得るのに従来のように複雑な不純物濃度分布を
実現する必要はなく、前記パルス層の間隔、厚さ及び濃
度によって自由に制御する事が出来るという効果を有す
る。
第１図は本発明の可変容量ダイオードの不純物分布を示
す原理的な特性図、第２図は本発明の一実施例の容量対
電圧特性図、第３図は従来の可変容量ダイオードの一例
の容量対電圧特性図である。 ＡＩ 、 Ａ２ 、 Ａｎ−、、Ａｎ・・・・・・パル
ス層、Ｃ・・・・・・容量、ｔｒ 、 １２ 、 Ｌ
ｎ・・・・・・パルス層の間隔、Ｎ・・・・・・不純物
濃度、Ｎ、、Ｎ！、凡司、Ｎｎ・・・・・・パルス層の
不純物濃度、Δｔ１．Δ”２ｚΔｔ！ｌ−１１Δｔｎ
・・・・・・パルス層の厚さ、■・・・・・・電圧。 ＄ ｌ 図 季２図
す原理的な特性図、第２図は本発明の一実施例の容量対
電圧特性図、第３図は従来の可変容量ダイオードの一例
の容量対電圧特性図である。 ＡＩ 、 Ａ２ 、 Ａｎ−、、Ａｎ・・・・・・パル
ス層、Ｃ・・・・・・容量、ｔｒ 、 １２ 、 Ｌ
ｎ・・・・・・パルス層の間隔、Ｎ・・・・・・不純物
濃度、Ｎ、、Ｎ！、凡司、Ｎｎ・・・・・・パルス層の
不純物濃度、Δｔ１．Δ”２ｚΔｔ！ｌ−１１Δｔｎ
・・・・・・パルス層の厚さ、■・・・・・・電圧。 ＄ ｌ 図 季２図
Claims (1)
- 一導電型の半導体基板上に反対導電型の半導体層を形
成してなる可変容量ダイオードにおいて、前記反対導電
型の半導体層が、相対的に低不純濃度で厚さの厚い層と
相対的に高不純物濃度で厚さの極めて薄い層が交互に複
数層重ねた層からなる事を特徴とする可変容量ダイオー
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20320684A JPS6181674A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 可変容量ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20320684A JPS6181674A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 可変容量ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6181674A true JPS6181674A (ja) | 1986-04-25 |
Family
ID=16470220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20320684A Pending JPS6181674A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 可変容量ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6181674A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4954850A (en) * | 1987-08-25 | 1990-09-04 | Toko, Inc. | Variable-capacitance diode device |
| US5506442A (en) * | 1993-11-25 | 1996-04-09 | Nec Corporation | Variable-capacitance device and semiconductor integrated circuit device having such variable-capacitance device |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP20320684A patent/JPS6181674A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4954850A (en) * | 1987-08-25 | 1990-09-04 | Toko, Inc. | Variable-capacitance diode device |
| US5506442A (en) * | 1993-11-25 | 1996-04-09 | Nec Corporation | Variable-capacitance device and semiconductor integrated circuit device having such variable-capacitance device |
| US5627402A (en) * | 1993-11-25 | 1997-05-06 | Nec Corporation | Variable-capacitance device and semiconductor integrated circuit device having such variable-capacitance device |
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