Brevet FR2509093A1 — publié le 19830107

La présente invention se rapporte à un condensa- teur variable ayant trois bornes o une section de lecture de capacité est prévue sur une surface latérale d'une pastille de semiconducteur. On sait bien utiliser, comme condensateur variable, un élément à jonction A-_ tel que représenté sur la figure 1 Sur cette figure, le repère 1 désigne une couche de semiconducteur du type N; le repère 2 est une région de semiconducteur du type A; le repère 3 est une jonction p-n; les repères 4 et 5 désignent des électrodes disposées dans la couche 1 et la région 2 respectivement; les repères 6 et 7 sont des bornes de sortie qui sont disposées pour les électrodes 4 et 5, respectivement; et le repère 8 est une couche diélectrique qui s'étend de la jonction U-n 3 et principalement d'un côté de la couche 1 du type N avec une faible concentration en impureté Dans la configuration ci-dessus du condensateur variable, la couche diélectrique 8 se dilate et se contracte selon la tension de polarisation appliquée aux bornes de sortie 6 et 7, le changement de capacité dé à la dilatation ou à la contraction de la couche diélectrique 8 pouvant être lu entre les bornes de sortie 6 et 7. Cependant, les condensateurs variables convention- nels ou selon l'art antérieur utilisant les éléments à jonction A-_ cidessus mentionnés, présentent les inconvénients qui suivent: ( 1) Comme on utilise la dépendance, sur la tension de polarisation, de la capacité de la couche diélectrique dans la jonction p-_, la capacité minimale dépend de la concentration de l'impureté dans les régions du semi- conducteur, tandis que la capacité maximale dépend de l'augmentation du composant conducteur Ainsi, il est pratiquement impossible d'obtenir un changement important de la capacité dans un état o Q est important, et comme le changement de Q est plus important avec le changement de la capacité, cela présente une difficulté pour la conception des circuits. 2 v 2509093 ( 2) Comme c'est à la borne de sortie commune que la tension de polarisation est appliquée pour le changement de la capacité et que le changement de capacité est lu, quand ces condensateurs variables selon l'art antérieur sont employés dans des circuits résonnants ou analogues, la tension du signal d'entrée elle-même induit facilement un changement inutile de la capacité, avec pour résultat une dégradation du signal Par ailleurs, comme une-configuration spéciale du circuit est nécessaire pour diminuer l'inter- action entre la tension du signal d'entrée et la tension de polarisation, de tels condensateurs variables selon l'art antérieur ne peuvent être utilisés qoe dans une gamme limitée d'application. ( 3) La concentration de l'impureté dans les régions du semiconducteur est contrôlée par le procédé de diffusion ou le procédé d'implantation d'ions, pour la détermination de la capacité de la couche diélectrique; en général cependant, comme ce procédé ne permet qu'un faible pourcentage disponible, les condensateurs variables conven- tionnels ne peuvent, dans la pratique, être formés en un circuit intégré. En conséquence, la présente invention a pour objet principal de surmonter les inconvénients ci-dessus mentionnés de la technique-conventionnelle concernant les condensateurs variables, en prévoyant un condensateur variable o la section de lecture de capacité est prévue sur une surface latérale d'un substrat ayant une barrièrepox' form Er ue coudhe di&ectriqoe sur une surface afin d'augmenter ainsi la variation de capacité sans augmenter sensiblement la surface de la section de lecture ae capacité. Selon la présente invention, on prévoit un condensateur variable qui comprend: un substrat semiconducteur ayant une barrière pour produire une couche-diélectrique sur une surface; une section de lecture de capacité prévue sur une surface latérale du substrat semiconducteur; une section de contrôle de couche diélectrique prévue sur la surface opposée du substrat semiconducteur; et un moyen de polarisation inverse pour polariser, en inverse, la section de contrôle de couche diélectrique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe montrant un condensateur variable selon l'art antérieur; et les figures 2 à 5 sont des vues en coupe montrant des modes de réalisation préférés selon l'iivention. La figure 2 est une vue en coupe montrant un mode de réalisation selon l'invention, o le repère 9 désigne une couche du type né, le repère 10 une couche du type - formée sur la couche 9 du type n+ et le repère 11 désigne une surface latérale de la couche du type, qui est inclinée de e degrés par rapport à la jonction ú N 3. Par ailleurs, le repère 12 désigne une électrode de contrôle de couche diélectrique qui est prévue le long de la couche 9 du type n+, le repère 13 désigne une section de lecture de capacité prévue sur la surface latérale 11 et comprenant une électrode de lecture de capacité qui sera décrite subséquemment Le repère 14 désigne une électrode commune et le repère 15 une couche d'isolement. La section 13 de lecture de capacité peut être formée à une configuration de jonction p-n, en formant sélectivement une région 16 du type N sur la surface latérale 11 et en formant une électrode 17 de lecture de capacité le long de la région 16 du type N comme le montre la figure 3, en une configuration MIS, en formant l'électrode de lecture de capacité 17 sur la surface latérale 11 le long de la couche isolante 15 comme le montre la figure 4 ou une configuration de jonction de Schottky, en prévoyant un métal 18 capable de former une barrière de Schottky et pouvant servir d'électrode de lecture de capacité. Avec cet agencement, quand la tension de polarisa- tion inverse VR est appliquée entre l'électrode de contrôle de couche diélectrique 12 et l'électrode commune 14, la couche diélectrique 8 commence à se dilater de la jonction À-n 3 principalement dans la couche 10 du type A, o la concentration en impureté est faible, selon l'augmentation de la tension de polarisation inverse et l'épaisseur d de la couche diélectrique 8 augmente En même temps, la longueur D de la couche diélectrique 8 le long de la pente A de la surface latérale 11 augmente également tandis que la longueur B de la partie sur la surface latérale 11 qui n'est pas en contact avec la couche diélectrique 8, est graduelle- ment réduite. En d'autres termes, quand on fait varier la tension de polarisation inverse VR, l'épaisseur d de-la couche diélectrique 8 se dilate ou se contracte, pour faire ainsi varier sa longueur D le long de la surface latérale 11. Par conséquent, la longueur B le long de la surface latérale 11 peut également être contrôlée pour augmenter ainsi ou diminuer sa surface en réponse à une variation de la surface de la couche diélectrique Par suite, la capacité C 1 peut être obtenue entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou- 18 et la couche 10 du type p à partir de la surface correspondant à la longueur B. Par ailleurs, entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 et la couche 9 du type ns, on obtient la capacité C obtenue en connectant en série la capacité C obtenue ci-dessus et la capacité C 2 entre les plaques supérieure et inférieure de la couche diélectrique 8 et en connectant de plus en parallèle ces deux capacités C 1 et C 2 à la capacité C 3 produite entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 et la couche 9 du type n+, par la zone correspondant à la longueur ci- dessus mentionnée D (C = C 3 +C 1 C 2/C 1 +C 2) En conséquence, il se produit une variation de capacité entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 et l'électrode commune 14, réduisant ainsi la longueur B selon l'augmentation de l'épaisseur d de la couche diélectrique Par conséquent, la variation capacitive qui est lue à la section de lecture de capacité R 1 entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 et l'électrode commune 14 devient plus faible et donc la variation de capacité correspondant à la variation de la tension de polarisation inverse peut être lue Cela signifie que la variation de capacité qui est lue à la section de lecture de capacité R 1 entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 et l'électrode commune 14 est contrôlée par la tension de polarisation inverse appliquée entre l'électrode de contrôle de couche diélectrique 12 et l'électrode commune 14 Il faut noter que la capacité qui est lue à une section de lecture de capacité R 2 entre l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 et l'électrode de contrôle de couche diélectrique 12 est également contrôlée par la tension de polarisation inverse VR Par ailleurs, la capacité qui est lue à l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 comprend la capacité par la couche isolante 15 en plus de celle due à)a couche diélectrique 8. Quand on suppose que l'angle de la pente de la surface latérale 11 est de G degrés, la surface effective de l'électrode de lecture de capacité 17 ou 18 peut atteindre 1/sin G fois la surface horizontale Par conséquent, même sion utilise une pastille ayant la même surface horizontale, on peut obtenir un plus forte variation de capacité Cela signifie que pour obtenir la même variation de capacité, on peut utiliser une plus petite pastille Il est clair que d'autant plus faible est l'angle G, d'autant plus importante est l'efficacité de la présente invention Cependant, G peut être déterminé avantageusement cas par cas. Un tel angle G de la surface latérale 11 peut être facilement formé par une méthode d'attaque anisotrope. 6 2509093 La barrière pour former l'électrode de contrôle 18 de la couche diélectrique et pour produire la couche diélectrique 8 peut être formée en configuration MIS ou en configuration de jonction Schottky au lieu de la configura- tion de jonction p-a adoptée dans le mode de réalisation ci-dessus. Le condensateur variable ayant trois bornes comme on l'a décrit ci-dessus peut simultanément être assemblé lors de là fabrication d'un circuit intégré pour un circuit d'accord électronique à l'extrémité avaint d'un radio- récepteur de modulation d'amplitude Cela signifie que des processus conventionnels de circuits intégrés peuvent être utilisés Cependant, dans l'art antérieur, comme il était difficile de former simultanément un condensateur variable lors de la fabrication du circuit intégré, il était nécessaire de connecter un condensateur variable, fait séparément, au circuit d'accord. Comme cela est apparent à la lecture de ce qui précède, la présente invention, agencée pour augmenter la variation de capacité sans augmenter sensiblement la surface horizontale de la section de lecture de capacité en utilisant un substrat semiconducteur ayant une barrière pour produire une couche diélectrique sur une surface et en formant la section de lecture de capacité sur la surface latérale du substrat, permet une augmentation plus facile de la capacité en comparaison au cas de la simple utilisation de la capacité de la couche diélectrique horizontale par une * tension de polarisation inverse Par ailleurs, du fait des structures de la section de contrôle de la couche diélec- trique et de la section de lecture de capacité ayant trois bornes indépendantes,-il est possible d'éliminer l'influence non souhaitée due au signal d'entrée De plus, comme la capacité de la couche diélectrique n'est pas déterminée seulement par la concentration en impureté de la région de semiconducteur, aucun moyen compliqué pour contrôler avec précision la concentration en impureté n'est nécessaire, avec pour résultat une fabrication d'un circuit intégré -avec un bon rendement. R E V E N D I C A T I O N S 1 Condensateur variable, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semiconducteur ayant une barrière pour produire une couche diélectrique ( 8) sur une de ses surfaces; une section de lecture de capacité ( 17; 18) prévue sur une surface latérale ( 11) dudit substrat semiconducteur; une section de contrôle ( 12) de couche diélectrique prévue sur la surface opposée dudit substrat; et un moyen de polarisation inverse (VR) pour pola- riser, en inverse, ladite section de contrôle de couche diélectrique. 2. Condensateur variable selon la revendication 1, caractérisé en-ce qu'il comprend de plus une électrode commune ( 14) prévue sur la surface du substrat semi- conducteur. 3. Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface latérale précitée est en pente. 4. Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une première borne de lecture de capacité qui est prévue entre la section précitée de lecture de capacité et la section de contrôle de couche diélectrique. 5. Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une seconde borne de lecture de capacité prévue entre la section de lecture de capacité précitée et l'électrode commune précitée - 6. Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le substrat semiconducteur précité comprend une couche ( 9) du type n+ et une couche ( 10) du type p sur ladite couche du type n+, et en ce que la surface latérale en pente précitée est formée le long de ladite couche du type p. 7. Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 6, caractérisé en ce que la section de lecture de capacité précitée est faite en configuration MIS. 8. Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 6, caractérisé en ce que la section de lecture de capacité précitée est faite en configuration de jonction 2-_ 9 Condensateur variable selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 6-, caractérisé en ce que la section de lecture de capacité précitée est faite en - configuration de jonction de Schottky. I