JPS6328500B2 - - Google Patents
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- JPS6328500B2 JPS6328500B2 JP56151767A JP15176781A JPS6328500B2 JP S6328500 B2 JPS6328500 B2 JP S6328500B2 JP 56151767 A JP56151767 A JP 56151767A JP 15176781 A JP15176781 A JP 15176781A JP S6328500 B2 JPS6328500 B2 JP S6328500B2
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- Japan
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- electrode
- capacitance
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- mosfet
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 24
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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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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。
関する。
半導体可変容量素子は半導体基板表面に絶縁膜
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によつて容量を
可変するものである。
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によつて容量を
可変するものである。
従来の半導体可変容量素子の構成では、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、場合によつては容量が可
変できなくなる現象が多々発正した。
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、場合によつては容量が可
変できなくなる現象が多々発正した。
このように容量の自然変化が発生したのでは水
晶時計の発振回路など、容量の安定性を要求され
る用途には従来の半導体可変容量素子は不適だつ
た。
晶時計の発振回路など、容量の安定性を要求され
る用途には従来の半導体可変容量素子は不適だつ
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はその平面図、第１
図ｂはその断面図を示し、１は半導体基板、２は
絶縁膜、３は浮遊電極、４は容量電極、５はシー
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の間はnpnの接合となつてい
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。従つて、容量可変電極８に接続され
た配線に誘導もしく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
イズ電圧によつて、浮遊電極との間に電荷のやり
とりが生じ、容量が変化したり、場合によつて
は、浮遊電極３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
つた。
造を示す図である。第１図ａはその平面図、第１
図ｂはその断面図を示し、１は半導体基板、２は
絶縁膜、３は浮遊電極、４は容量電極、５はシー
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の間はnpnの接合となつてい
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。従つて、容量可変電極８に接続され
た配線に誘導もしく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
イズ電圧によつて、浮遊電極との間に電荷のやり
とりが生じ、容量が変化したり、場合によつて
は、浮遊電極３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
つた。
従来、バイポーラトランジスタや、MOSFET
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護は必要な
いと考えられていたが、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
かつた。
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護は必要な
いと考えられていたが、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
かつた。
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を取り除き、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。
量変動や、不可逆的な変化の欠点を取り除き、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
イズによつて、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を実現
するものである。
ンピーダンスを低くさげ、静電気や誘導によるノ
イズによつて、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を実現
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図ａ，ｂは本発明の一実施例を示す図であ
る。第２図ａはその平面図、第２図ｂはその断面
図を示し、１１は半導体基板、１２は絶縁膜、１
３は浮遊電極、１４は容量電極、１５はシールド
電極、１６は容量電極（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は容量可変電極（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）、１９
は容量可変電極１８と基板１１との間に接続され
たポリシリコン薄膜抵抗である。
る。第２図ａはその平面図、第２図ｂはその断面
図を示し、１１は半導体基板、１２は絶縁膜、１
３は浮遊電極、１４は容量電極、１５はシールド
電極、１６は容量電極（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は容量可変電極（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）、１９
は容量可変電極１８と基板１１との間に接続され
たポリシリコン薄膜抵抗である。
ポリシリコン薄膜抵抗１９のインピーダンスを
約10KΩ程度あるいは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
イズによつて大きな電圧が容量可変電極１８に発
生することはない。
約10KΩ程度あるいは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
イズによつて大きな電圧が容量可変電極１８に発
生することはない。
また、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に正負いずれの電圧に対してもほぼ同じイ
ンピーダンスをもち、正負いずれの方法のノイズ
に対しても有効なばかりでなく、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。
の絶縁膜１２中に作られているため、容量可変電
極１８に正負いずれの電圧に対してもほぼ同じイ
ンピーダンスをもち、正負いずれの方法のノイズ
に対しても有効なばかりでなく、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、容量電極１８に長い配線が
接続されても、誘導もしくは静電気等のノイズ
で、容量値の変化はみられない。
接続されても、誘導も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３図は本発明の他の実施例を示す図である。
第３図ａはその平面図、第３図ｂはその断面図を
示し、２１は半導体基板（ｎ型）、２２は絶縁膜、
２３は浮遊電極、２４は容量電極、２５はシール
ド電極、２６は容量電極（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）、２７は容量可変電極（ｎ
型拡散層）１８と基板（ｎ型）２１とを絶縁分離
する第２の絶縁分離拡散層（ｐ型拡散層）２９は
ウエル拡散層（ｐ型）、３０は第１のMOS―
FETのドレイン領域（ｎ型拡散層）、３１は第１
のMOSFETのソース領域（ｎ型拡散層）、３２
は第１のMOSFETのゲート電極、３３は第２の
MOSFETのドレイン領域（ｐ型拡散層）３４は
第２のMOSFETのソース領域（ｐ型拡散層）、
３５は第２のMOSFETのゲート電極である。
第３図ａはその平面図、第３図ｂはその断面図を
示し、２１は半導体基板（ｎ型）、２２は絶縁膜、
２３は浮遊電極、２４は容量電極、２５はシール
ド電極、２６は容量電極（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）、２７は容量可変電極（ｎ
型拡散層）１８と基板（ｎ型）２１とを絶縁分離
する第２の絶縁分離拡散層（ｐ型拡散層）２９は
ウエル拡散層（ｐ型）、３０は第１のMOS―
FETのドレイン領域（ｎ型拡散層）、３１は第１
のMOSFETのソース領域（ｎ型拡散層）、３２
は第１のMOSFETのゲート電極、３３は第２の
MOSFETのドレイン領域（ｐ型拡散層）３４は
第２のMOSFETのソース領域（ｐ型拡散層）、
３５は第２のMOSFETのゲート電極である。
第１のMOSFETのゲート電極３２はドレイン
領域３０に接続され、ソース領域３１はウエル拡
散層３０に接続され、さらにソース領域３１は第
２のMOSFETのドレイン領域３３に接続されて
いる。第２のMOSFETのゲート電極３５はドレ
イン領域３３に接続され、ソース領域３４は基板
２１に接続されている。
領域３０に接続され、ソース領域３１はウエル拡
散層３０に接続され、さらにソース領域３１は第
２のMOSFETのドレイン領域３３に接続されて
いる。第２のMOSFETのゲート電極３５はドレ
イン領域３３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た場
合の第３図に示した、第１のMOSFET、第２の
MOSFETの等価回路である。第１のMOSFET
のドレイン領域３０とウエル拡散層２９は順バイ
アスとなり、、第１のMOSFETとして働かず単
なるダイオード４１となり、第２のMOSFET４
２のみがFETとして働く。
合の第３図に示した、第１のMOSFET、第２の
MOSFETの等価回路である。第１のMOSFET
のドレイン領域３０とウエル拡散層２９は順バイ
アスとなり、、第１のMOSFETとして働かず単
なるダイオード４１となり、第２のMOSFET４
２のみがFETとして働く。
第５図は容量電極に正の電圧が加わつた場合の
第３図に示した、第１のMOSFET、第２の
MOSFETの等価回路である。５１は第３図に示
した第１のMOSFET、５２は第１のドレイン領
域（ｎ型）３０とウエル拡散層（ｐ型）２９と基
板（ｎ型）２１によつて構成される第１のバイポ
ーラトランジスタ、５３は第１のソース領域（ｎ
型）３１とウエル拡散層（ｐ型）２９と基板（ｎ
型）２１によつて構成される第２のバイポーラト
ランジスタ、５４，５５はウエル拡散層２９内の
抵抗成分である。
第３図に示した、第１のMOSFET、第２の
MOSFETの等価回路である。５１は第３図に示
した第１のMOSFET、５２は第１のドレイン領
域（ｎ型）３０とウエル拡散層（ｐ型）２９と基
板（ｎ型）２１によつて構成される第１のバイポ
ーラトランジスタ、５３は第１のソース領域（ｎ
型）３１とウエル拡散層（ｐ型）２９と基板（ｎ
型）２１によつて構成される第２のバイポーラト
ランジスタ、５４，５５はウエル拡散層２９内の
抵抗成分である。
第６図は第３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、V1＝
0.5Vより電流が増加をはじめ、電圧の２乗に比
例して電流は増加する。負の電圧の場合、V2＝
VTH2（第２のMOSFETのしきい値電圧）−0.5V
（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。
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、V1＝
0.5Vより電流が増加をはじめ、電圧の２乗に比
例して電流は増加する。負の電圧の場合、V2＝
VTH2（第２のMOSFETのしきい値電圧）−0.5V
（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。
電流増加の傾きは第１のMOSFETの寸法によ
り、L1，L2のように変えられる。
り、L1，L2のように変えられる。
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３図の容量可変電極２
８のインピーダンスは低くなり、ノイズによつて
容量の変動は全くみられない。また、第４図、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かの方
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。
ノイズ電圧が大きい程、第３図の容量可変電極２
８のインピーダンスは低くなり、ノイズによつて
容量の変動は全くみられない。また、第４図、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かの方
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つて、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。
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つて、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。
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ｂはその
断面図である。第３図ａは本発明の他の実施例の
平面図で、第３図ｂはその断面図である。第４図
は第３図に示した実施例の一方の等価回路図であ
り、第５図は他方の等価回路である。第６図は、
第４図、第５図の等価回路の電圧電流特性を示す
グラフである。 １……半導体基板、３……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、１８……容量可変電極、
１９……ポリシリコン薄膜抵抗、２１……半導体
基板、２３……浮遊電極、２４……容量電極、２
８……容量可変電極、３０……第１のドレイン領
域、３１……第１のソース領域、３２……第１の
ゲート電極、３３……第２のドレイン領域、３４
……第２のソース領域、３５……第２のゲート電
極、４１……ダイオード、４２……第２の
MOSFET、５１……第１のMOSFET、５２…
…第１のトランジスタ、５３……第２のトランジ
スタ、５４，５５……抵抗成分。
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ｂはその
断面図である。第３図ａは本発明の他の実施例の
平面図で、第３図ｂはその断面図である。第４図
は第３図に示した実施例の一方の等価回路図であ
り、第５図は他方の等価回路である。第６図は、
第４図、第５図の等価回路の電圧電流特性を示す
グラフである。 １……半導体基板、３……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、１８……容量可変電極、
１９……ポリシリコン薄膜抵抗、２１……半導体
基板、２３……浮遊電極、２４……容量電極、２
８……容量可変電極、３０……第１のドレイン領
域、３１……第１のソース領域、３２……第１の
ゲート電極、３３……第２のドレイン領域、３４
……第２のソース領域、３５……第２のゲート電
極、４１……ダイオード、４２……第２の
MOSFET、５１……第１のMOSFET、５２…
…第１のトランジスタ、５３……第２のトランジ
スタ、５４，５５……抵抗成分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁膜で囲まれた浮遊電極と、前記浮遊電極
下の半導体基板の表面部分に不純物を拡散して形
成した容量可変電極と、前記浮遊電極と前記絶縁
膜の一部を介して容量結合をなす前記浮遊電極下
の半導体基板の他の表面部分に不純物を拡散して
形成した容量電極と前記可変電極と前記半導体基
板との間に接続される抵抗とから成る半導体可変
容量素子。 ２ 前記抵抗が前記絶縁膜上に形成した薄膜抵抗
である特許請求の範囲第１項記載の半導体可変容
量素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15176781A JPS5853864A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 半導体可変容量素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15176781A JPS5853864A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 半導体可変容量素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5853864A JPS5853864A (ja) | 1983-03-30 |
| JPS6328500B2 true JPS6328500B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=15525842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15176781A Granted JPS5853864A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 半導体可変容量素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853864A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0259794U (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-01 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62179162A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-06 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体可変容量素子 |
| JPS62243405A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 圧電振動子発振回路 |
| JPH0642551B2 (ja) * | 1987-11-12 | 1994-06-01 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体メモリ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53115185A (en) * | 1977-03-17 | 1978-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Memory type variable capacitive device |
-
1981
- 1981-09-25 JP JP15176781A patent/JPS5853864A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53115185A (en) * | 1977-03-17 | 1978-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Memory type variable capacitive device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0259794U (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-01 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5853864A (ja) | 1983-03-30 |
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