(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と該半導体基板の上部に設ける酸化膜と該酸化膜の上部にシリコン能動層を設け、前記シリコン能動層に第１導電型の第１の高濃度拡散層と、第２導電型の第２の高濃度拡散層と第１の低濃度拡散層と第２の低濃度拡散層とを前記半導体基板に対して横方向に並べて設ける半導体装置の製造方法であって、
前記第１の低濃度拡散層を形成する製造工程は、
前記シリコン能動層の所定領域に、前記半導体基板に対して縦方向にイオン注入し、熱処理を行なうことにより、前記横方向の不純物濃度が、前記第１の高濃度拡散層から前記第２の低濃度拡散層へ向かって漸次低くなる
ようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の低濃度拡散層を形成する製造工程は、
前記シリコン能動層の所定領域に行なうイオン注入を１回だけ行なうことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の低濃度拡散層を形成する製造工程は、
前記シリコン能動層の所定領域に行なうイオン注入を、前記横方向に領域を変えて複数回行なうことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記熱処理は、前記イオン注入後にその都度行なうことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン層と酸化膜と半導体基板とを有する半導体装置、もしくはこれらが積層されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有する半導体装置に関し、詳しくは、可変容量ダイオードの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ構造を有する半導体装置においては、表面のシリコン層に形成されたＭＯＳトランジスタの寄生容量を低減できるなどの理由から、高速、低消費電力動作などのいろいろな性能向上が可能となる。
【０００３】
さらに、ＳＯＩ構造を有する半導体装置においては、素子が電気的に完全に絶縁分離されるため、寄生サイリスタによるラッチアップの問題が発生しないことに加え、ノイズに対する耐性が高まるなどの利点も得られる。
【０００４】
さて、水晶振動子に代表される振動子の発振周波数を電圧により制御して、様々な発振周波数が得られる発振器であるＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）が知られている。
ＶＣＯの中には、可変容量ダイオードと発振回路と振動子とで構成されるものがある。このようなＶＣＯは、可変容量ダイオードに制御電圧を印加することでその容量を変化させ、容量変化に応じて振動子の発振周波数を変化させるものがある。そのため、可変容量ダイオードには、容量可変幅の広さと制御電圧に対する容量変化のリニアリティとの２つの性能が要求される。
【０００５】
容量可変幅の広さと制御電圧に対する容量変化のリニアリティの性能を満足させる可変容量ダイオードは多くの提案をみるところである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に示した従来技術を図を用いて説明する。図６は、特許文献１に示した従来技術をその主旨を逸脱しない程度に書き直したものである。
３５は半導体基板、３７は第１の領域、３９は第２の領域、３１は可変容量ダイオード、４１は第１の高濃度拡散層、４３は第２の高濃度拡散層、４５は第１の低濃度拡散層、３３はＣＭＯＳインバータ、５３はＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯＳＦＥＴ）、５５はＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳＦＥＴ）、４７ａと４７ｂとはゲート電極、４９ａと４９ｂとはゲート酸化膜、５１ａと５１ｂとは高濃度拡散層、２９は素子分離絶縁膜である。
【０００７】
特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオード３１は、半導体基板３５に半導体基板３５と同一導電型の第２の高濃度拡散層４３を設け、第２の高濃度拡散層４３から離間して第２の高濃度拡散層４３と反対導電型の第１の高濃度拡散層４１を設けている。これら拡散層の間は、半導体基板３５に設けた素子分離絶縁膜２９で分離されている。
さらに、第１の高濃度拡散層４１の下面には、これと接して半導体基板３５と同一導電型で半導体基板３５よりも不純物濃度の低い第１の低濃度拡散層４５を設けている。
【０００８】
第２の領域３９に設けたＣＭＯＳインバータ３３は、ＮＭＯＳＦＥＴ５３とＰＭＯＳＦＥＴ５５とで構成している。ＮＭＯＳＦＥＴ５３は、ゲート電極４７ａとゲート酸化膜４９ａと高濃度拡散層５１ａとから構成し、ＰＭＯＳＦＥＴ５５は、ゲート電極４７ｂとゲート酸化膜４９ｂと高濃度拡散層５１ｂと構成している。ＮＭＯＳＦＥＴ５３やＰＭＯＳＦＥＴ５５などの半導体素子は、半導体基板３５に設けた素子分離絶縁膜２９で素子分離
されている。
【０００９】
特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオード３１は、第１の低濃度拡散層４５と第１の高濃度拡散層４１との境界がＰＮ接合を形成している。ＰＮ接合に逆バイアスを加えると、ＰＮ接合には空乏層が形成され、この空乏層の容量が可変容量ダイオード３１の容量となる。
つまり、このように構成した可変容量ダイオード３１の空乏層は、電荷が空間的に分離しているので、コンデンサのような働きをする。すなわち、可変容量ダイオード３１に逆バイアスを印加すると、それに伴い空乏層の幅も広がるから、あたかもコンデンサの２枚の並行平板電極の距離が広がったようになり、容量が低下するのである。
【００１０】
一般的に、空乏層は不純物濃度が高いほど広がり難いので、可変容量ダイオード３１では、空乏層は主として第１の低濃度拡散層４５側に広がる。空乏層の広がりは、第１の低濃度拡散層４５の深さ方向の不純物プロファイルに依存するので、第１の低濃度拡散層４５を形成する製造プロセスの条件、例えば、不純物注入条件や熱処理の条件を調整することで、容量可変幅の広さや制御電圧に対する容量変化のリニアリティを調整することができる。
【００１１】
このようにして、特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオード３１は、容量可変幅の広さや制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティを得る方法を採用している。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１５８１９９号公報（第９頁、第２図（ｅ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、近年、ＳＯＩ構造を有する半導体装置において、特に表面のシリコン層の膜厚が０．１μｍ程度の比較的薄いシリコン層を有するものは、高速化や低消費電力化を実現できるために、多く利用されている。前述したＶＣＯについてもＳＯＩ構造にすることで同様の利点が得られる。
【００１４】
しかしながら、薄い表面のシリコン層を有するＳＯＩ構造の半導体装置に、特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオードを形成しようとすると、次のような問題が生じる。
【００１５】
すなわち、第１の低濃度拡散層４５を表面のシリコン層に形成することが困難であるという問題である。第１の高濃度拡散層４１や第２の高濃度拡散層４３は、一般的に０．１μｍ程度の厚みを有している。このため、膜厚が０．１μｍ程度の表面のシリコン層に第１の高濃度拡散層４１を形成すると、第１の高濃度拡散層４１の下面が酸化膜に接してしまい、表面のシリコン層内に第１の低濃度拡散層４５を形成することができず、可変容量ダイオードを形成することが不可能になる。
【００１６】
また、第１の高濃度拡散層４１の拡散深さを調整して、その底面が酸化膜に接しないように調整して、第１の高濃度拡散層４１と酸化膜との間に第１の低濃度拡散層４５を形成したとしても、空乏層の広がりは酸化膜で止まるため、容量可変幅が大幅に狭くなる。
【００１７】
特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオード３１では、第１の低濃度拡散層４５の不純物濃度プロファイルを調整することで、容量可変幅の広さや制御電圧に対する容量変化のリニアリティを得ていたが、第１の低濃度拡散層４５を形成できなければ、可変容量ダイオードを形成することができなくなる。また、第１の低濃度拡散層４５を形成できたとしても、表面のシリコン層が薄い場合には、空乏層の広がりが酸化膜で止められてし
まい、充分な広さの容量可変幅や制御電圧に対する容量変化のリニアリティが得られなくなってしまう。
【００１８】
以上で説明したように、特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオードをＳＯＩ構造の半導体装置に形成する場合には、充分な広さの容量可変幅や制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティが得られず、例えば、ＶＣＯにおける発振周波数の電圧制御性が悪化するなどの回路動作の信頼性を損なうという問題がある。さらには、可変容量ダイオードが形成できないという根本的な問題もある。
【００１９】
本発明は、ＳＯＩ構造を有する半導体装置のように、構造的に制限のある半導体基板をを使用する際に起きる上記の問題を解決するためになされたもので、制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティが容易に得られ、さらに充分な広さをもつ容量可変幅を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は下記記載の製造方法を採用する。
【００２１】
半導体基板とこの半導体基板の上部に設ける酸化膜とこの酸化膜の上部にシリコン能動層を設け、シリコン能動層に第１導電型の第１の高濃度拡散層と、第２導電型の第２の高濃度拡散層と第１の低濃度拡散層と第２の低濃度拡散層とを半導体基板に対して横方向に並べて設ける半導体装置の製造方法であって、
第１の低濃度拡散層を形成する製造工程は、
シリコン能動層の所定領域に、半導体基板に対して縦方向にイオン注入し、熱処理を行なうことにより、横方向の不純物濃度が、第１の高濃度拡散層から第２の低濃度拡散層へ向かって漸次低くなるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
第１の低濃度拡散層を形成する製造工程は、
シリコン能動層の所定領域に行なうイオン注入を１回だけ行なうようにしてもよい。
【００２３】
第１の低濃度拡散層を形成する製造工程は、
シリコン能動層の所定領域に行なうイオン注入を、横方向に領域を変えて複数回行なうようにしてもよい。
【００２４】
熱処理は、イオン注入後にその都度行なうようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の半導体装置は、半導体基板の上部に設けた酸化膜の上部にシリコン能動層を設け、そのシリコン能動層に横方向に漸次変化する不純物プロファイルを有する可変容量ダイオードを設けるものである。これは本発明の半導体装置の特徴的な部分であって、このような構成とすることによって、表面のシリコン層が薄いというような構造的に制限のあるＳＯＩ構造を有する半導体装置の場合においても、制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティや充分に広い容量可変幅が得られるため、半導体装置の動作上の信頼性が損なわれることはない。
【００２６】
また、シリコン能動層に形成する横方向の不純物プロファイルは、低濃度拡散層を形成する製造プロセスの一部を変更することや、低濃度拡散層や高濃度拡散層をパターニングするフォトマスクを変更することで容易に調整できる。これによって、制御電圧に対する
容量変化のリニアリティや容量可変幅に対し、自由度の高い設計を行うことができる。
【００２７】
さらにまた、シリコン能動層をＳＯＩ構造における表面のシリコン層と同一とすれば、シリコン能動層を独立して設ける場合に比べ、さらに製造プロセスを簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最適な実施の形態を説明する。
【００２９】
［全体構造の説明：図１］
図１は、本発明の実施の形態における半導体装置の構造を示す模式的な断面図である。１３は半導体基板、１５は酸化膜、１７はシリコン能動層、３１は可変容量ダイオード、１はＰ型の高濃度拡散層、９はＰ型の低濃度拡散層、２７はＰ型の不純物濃度変化層、３はＮ型の高濃度拡散層、１９は層間絶縁膜、７ａと７ｂとはコンタクトホール、５ａと５ｂとは金属電極である。
【００３０】
図１に示す半導体装置は、シリコンの半導体基板１３の上に酸化膜１５を設け、その上部には図示しないシリコン層を設けた半導体装置を示しており、この構造はＳＯＩ構造である。本発明の実施の形態では、このＳＯＩ構造の半導体装置を例にして説明する。
【００３１】
シリコン能動層１７は、半導体基板１３の上部に設けた酸化膜１５の上に設けている。図示しないシリコン層と離間して設けている。
本発明の実施の形態では、第１の高濃度拡散層の導電型はＮ型、第１の低濃度拡散層の導電型はＰ型、第２の低濃度拡散層の導電型はＰ型、第２の高濃度拡散層の導電型はＰ型を想定して説明する。
また、第１の高濃度拡散層はＮ型の高濃度拡散層３、第１の低濃度拡散層はＰ型の不純物濃度変化層２７、第２の低濃度拡散層はＰ型の低濃度拡散層９、第２の高濃度拡散層はＰ型の高濃度拡散層１として説明する。
【００３２】
図１において、Ｐ型の高濃度拡散層１の端部を位置Ａ、Ｐ型の低濃度拡散層９とＰ型の不純物濃度変化層２７との境界を位置Ｂ１、Ｐ型の不純物濃度変化層２７とＮ型の高濃度拡散層３との境界を位置Ｂ２、Ｎ型の高濃度拡散層３の端部を位置Ａ‘とする。
【００３３】
酸化膜１５は、膜厚が０．１〜５．０μｍ程度であり、好ましくは０．２μｍ程度である。シリコン能動層１７は、膜厚が０．０５〜２．０μｍ程度、好ましくは０．１μｍ程度である。図１では、シリコン能動層１７が島状に分離しており、他の素子から電気的に絶縁分離されている状態を示している。
【００３４】
可変容量ダイオード３１は、シリコン能動層１７にＰ型の高濃度拡散層１を設け、Ｐ型の第２の高濃度拡散層１に隣接してＰ型の第２の低濃度拡散層９を設ける。Ｐ型の第２の高濃度拡散層１の不純物にはボロン原子を用い、不純物濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度である。Ｐ型の第２の低濃度拡散層９の不純物にはボロン原子を用い、不純物濃度は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度である。
【００３５】
さらに、Ｐ型の第２の低濃度拡散層９に隣接してＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７を設け、この不純物濃度変化層２７に隣接してＮ型の第１の高濃度拡散層３を設ける。Ｎ型の第１の高濃度拡散層３の不純物には砒素原子を用い、不純物濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度である。Ｐ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７の不純物にはボロン原子を用いている。
【００３６】
さらに、図１に示すように、可変容量ダイオード３１の上部には層間絶縁膜１９を設け
ている。層間絶縁膜１９は、ボロン原子とリン原子とを含むシリコン酸化膜からなり、膜厚は０．５μｍ程度である。層間絶縁膜１９には、コンタクトホール７ａ、７ｂを設ける。
【００３７】
可変容量ダイオード３１を構成するＰ型の第２の高濃度拡散層１は、コンタクトホール７ａを介して金属電極５ａに接続し、Ｎ型の第１の高濃度拡散層３は、コンタクトホール７ｂを介して金属電極５ｂに接続する。金属電極５ａ、５ｂにはアルミニウムを用い、膜厚は１．０μｍ程度である。
【００３８】
図１には、可変容量ダイオード３１のみを示しているが、実際の半導体装置は、図示しないシリコン層に形成された多数のＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタや抵抗あるいはコンデンサなどの半導体素子を設けている。
【００３９】
［可変容量ダイオードの横方向の不純物プロファイルの説明：図２］
Ｐ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７の不純物プロファイルについて、図２を用いて説明する。図２は、図１に示す可変容量ダイオード３１における位置Ａから位置Ａ’の横方向の不純物プロファイルを模式的に示したグラフである。縦軸は不純物濃度を示し横軸はＡからＡ‘までを示しており、Ａ、Ｂ１、Ｂ２、Ａ’の位置（座標）を表している。
図２に示すＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７がＰ型の低濃度拡散層９と接している位置Ｂ１における不純物濃度変化層２７の不純物濃度は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度である。また、不純物濃度変化層２７がＮ型の第１の高濃度拡散層３と接している位置Ｂ２における不純物濃度変化層２７の不純物濃度は１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度である。
図２に示すように、位置Ｂ１と位置Ｂ２との間のＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７の不純物濃度は、位置Ｂ２をピークとして位置Ｂ１に向かって漸次なだらかに減少している。
【００４０】
この可変容量ダイオード３１では、Ｎ型の第１の高濃度拡散層３とＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７との位置Ｂ２がＰＮ接合となる。ＰＮ接合に逆バイアスを印加すると、ＰＮ接合には空乏層が形成され、この空乏層の容量が可変容量ダイオードの容量となる。また空乏層は不純物濃度が高いほど広がり難いので、この可変容量ダイオード３１では、Ｐ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７側に、すなわち横方向（位置Ａの方向）に空乏層が広がる。
【００４１】
本発明の半導体装置の可変容量ダイオード３１において、特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオードと相違する点は次の点である。
すなわち、特許文献１に示した従来技術の可変容量ダイオードでは、深さ方向の不純物プロファイルを調整することで可変容量ダイオードの特性を調整するのに対し、本発明の半導体装置の可変容量ダイオード３１では横方向の不純物プロファルを調整することで、その特性を調整する点である。
これによって、表面のシリコン層が薄いＳＯＩ構造を有する半導体装置においても、可変容量ダイオードを構成することが可能になり、さらに、不純物プロファイルを調整し、制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティと充分な広さの容量可変幅を得ることができた。
【００４２】
［不純物濃度変化層２７のプロファイル形状の説明：図３、図４］
以上で説明したＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７の不純物プロファイルは、漸次なだらかに変化するものであったが、図３に示すように、図１の位置Ｂ２から位置Ｂ１に向かって直線状に不純物濃度が減少する不純物プロファイルを形成しても
よい。このような不純物プロファイルとすることによって、制御電圧に対する容量変化のリニアリティがさらに向上するのである。
【００４３】
また、図４に示すように、位置Ｂ２から位置Ｂ１に向かって、一定の不純物濃度の領域が並び、段階的に不純物濃度が減少する不純物プロファイルを形成してもよい。このような不純物プロファイルとすることによって、後述する製造方法の工程は幾分増えるものの、不純物濃度のプロファイルが管理しやすく、容量の調整もしやすくなるという利点がある。
【００４４】
［不純物濃度変化層２７の製造方法：図５］
上記で説明したＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７を形成する製造方法の一例を図を用いて説明する。図５は、図１に示すＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７の一部を示したものであり、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄはマスクである。
図５（ａ）に示すように、フォトレジストからなるマスク５９ａを用いて、イオン注入を行い、Ｐ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７にイオン注入層６１を形成する。不純物原子にはボロン原子を用いる。その後、マスク５９ａを除去し、熱処理を行うことでイオン注入層６１を拡散させ、不純物プロファイルが漸次なだらかに変化するＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７が完成する。
この熱処理の仕方（例えば、熱の昇温の方法など）によって、図２や図３に示した不純物プロファイルを作り出すことができる。
【００４５】
また、図５（ｂ）は、一定の不純物濃度の領域が並び、段階的に不純物濃度が減少する不純物プロファイルを有するＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７を形成する製造工程を模式的に示している。
図５（ｂ）に示すように、まず、フォトレジストからなるマスク５９ｂを用いて、イオン注入を行い第１のイオン注入層６３を形成する。不純物原子にはボロン原子を用いる。
その後、マスク５９ｂを除去し、新たにマスク５９ｃを形成する。このマスク５９ｃを用いて、再びイオン注入を行い第２のイオン注入層６５を形成する。不純物原子にはボロン原子を用い、不純物濃度は、第１のイオン注入層６３より第２のイオン注入層６５が高くなるように形成する。その後、マスク５９ｃを除去する。
さらに、マスク５９ｄを形成し、このマスク５９ｄを用いて、イオン注入を行い第３のイオン注入層６７を形成する。不純物原子にはボロン原子を用い、不純物濃度は、第２のイオン注入層６５より第３のイオン注入層６７が高くなるように形成する。その後、マスク５９ｄを除去する。
このようにマスク形成とイオン注入とを繰り返すことによって、第３のイオン注入層６７から第１のイオン注入層６３に向かって、一定の不純物濃度の領域が並び、図４に示すように、段階的に不純物濃度が減少する不純物プロファイルを有するＰ型の第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層２７を形成することができる。
もちろん、イオン注入後にその都度熱処理を行ってもよい。熱処理の仕方によって、このようにマスク形成とイオン注入とを繰り返しても図２や図３に示した不純物プロファイルを作り出すことができる。これらの製造方法は、導入した不純物原子や半導体基板上の他の領域の半導体素子の製造状況とを鑑みて、自由に変えることができる。
【００４６】
以上のように、可変容量ダイオード３１の横方向の不純物濃度プロファイルは、低濃度拡散層を形成する製造プロセスの一部である不純物注入条件や不純物拡散熱処理条件を変更することで容易に調整できる。さらには、低濃度拡散層や高濃度拡散層をパターニングするフォトマスクを変更することで、より自由度の高い調整が可能となる。
【００４７】
本発明の実施の形態では、シリコン能動層は、ＳＯＩ構造の半導体装置における図示し
ない表面のシリコン層と離間して設けている例を示した。このシリコン能動層の形成に関しては、表面のシリコン層を所望の形状で除去し、そこにＣＶＤ法などの知られている技術を用いてシリコン能動層を形成してもよい。もちろん、この構造に限定されるものではなく、成膜とレーザーアニールなどとを組み合わせてシリコン能動層を形成してもよい。
シリコン能動層とシリコン層とは同一とすることもできる。つまり、ＳＯＩ構造の半導体装置上に設けた他の素子は表面のシリコン層に設けているため、これと同様に、可変容量ダイオード３１もこのシリコン層に設けることができるのである。このような構成とすることによって、別途シリコン能動層を設ける場合に比べて、半導体装置の製造プロセスを削減しコストを低減することができる。
また、シリコン能動層とシリコン層とを同一とする場合であっても、これらを分離して設けることもできる。あらかじめシリコン層のうちシリコン能動層を形成する領域をメサ分離などの知られている技術を用いて分離するなどすればよいのである。
【００４８】
［可変容量ダイオードを用いたＶＣＯ回路の説明：図６］
次に、本発明の半導体装置の可変容量ダイオードを使ったＶＣＯの回路例を図６に示す。図６に示したＶＣＯ２５は、発振回路２３と、この発振回路２３に外部接続した水晶振動子２１とを有する。
３１は可変容量ダイオード、３３はＣＭＯＳインバータ、５７は接地電位である。Ｃ１とＣ２とＣ３とＣ４はコンデンサ、Ｒ１とＲ２とＲ３とは抵抗、Ｔ１は入力端子、Ｔ２は出力端子である。
【００４９】
発振回路２３において、水晶振動子２１の一端と接地電位５７との間には、コンデンサＣ３とＣ４とを並列に接続している。また、水晶振動子２１の他端と接地電位５７との間には、コンデンサＣ１とＣ２とを直列に接続している。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との接続点と、接地電位５７との間には可変容量ダイオード３１を接続しており、この接続点と入力端子Ｔ１との間には抵抗Ｒ１を接続している。また、水晶振動子２１の両端にはＣＭＯＳインバータ３３と抵抗Ｒ２とを直列に接続している。ＣＭＯＳインバータ３３と抵抗Ｒ２との接続点が出力端子Ｔ２となる。さらに、ＣＭＯＳインバータ３３の両端には抵抗Ｒ３を接続している。
【００５０】
続いて、図６に示したＶＣＯ２５の動作を説明する。一般的に、水晶振動子を用いた発振回路において、その発振周波数は水晶振動子に接続された負荷容量に依存することが知られている。ＶＣＯは、その負荷容量を可変容量ダイオードに制御電圧を加えることによって変化させ、発振周波数を制御するものである。
【００５１】
すなわち、図６に示したＶＣＯ２５においては、入力端子Ｔ１に制御電圧が印加され、抵抗Ｒ１を介して可変容量ダイオード３１に逆バイアス電圧を与える。可変容量ダイオード３１は、印加された制御電圧によって、その容量値が変化する。この可変容量ダイオード３１の容量変化に伴って、出力端子Ｔ２から出力される発振信号の周波数が変化する。
【００５２】
図６に示したＣＭＯＳインバータ３３や、図示はしていないが、周辺制御回路などは、可変容量ダイオード３１と同一のＳＯＩ構造を有する半導体装置上に形成されている。すなわち、本発明の半導体装置の可変容量ダイオード３１を用いることで、可変容量ダイオード３１において、制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティや充分に広い容量可変幅の効果が得られると同時に、ＣＭＯＳインバータ３３や周辺制御回路などにおいては、ＳＯＩ構造を有する半導体装置の利点である高速化や低消費電力化を実現できる。
【００５３】
以上の説明で明らかなように、本発明の半導体装置は、シリコン能動層に横方向に漸次変化する不純物プロファイルを有する可変容量ダイオードを形成するため、ＳＯＩ構造を有する半導体装置のように表面のシリコン層が薄い場合においても、制御電圧に対する所
望の容量変化のリニアリティと充分に広い容量可変幅を得ることができる。
これによって、例えば、ＶＣＯにおける制御電圧に対する発振周波数の制御性を高めるなどの、半導体装置の動作の信頼性を高めることが可能となる。
【００５４】
また、可変容量ダイオードの特性は、可変容量ダイオードを含む半導体装置を形成する製造プロセスの一部を変更するだけで容易に調整できる。これによって、半導体装置の動作信頼性をさらに高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の半導体装置は、制御電圧に対する所望の容量変化のリニアリティと充分に広い容量可変幅を得ることができる。したがって、本発明の半導体装置は、高い周波数精度が要求される通信機器に搭載することができる。特に、携帯電話や無線通信機器に搭載する半導体装置としては好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の横方向の不純物プロファイルを示す図である。
【図３】本発明の半導体装置の横方向の不純物プロファイルを示す図である。
【図４】本発明の半導体装置の横方向の不純物プロファイルを示す図である。
【図５】本発明の半導体装置の不純物濃度変化層の形成を説明する図である。
【図６】本発明の半導体装置のＶＣＯ回路例を示す図である
【図７】従来技術における半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  第２の高濃度拡散層
３  第１の高濃度拡散層
５  金属電極
７  コンタクトホール
９  第２の低濃度拡散層
１３  半導体基板
１５  酸化膜
１７  シリコン能動層
１９  層間絶縁膜
２１  水晶振動子
２３  発振回路
２５  ＶＣＯ
２７  第１の低濃度拡散層である不純物濃度変化層
２９  素子分離絶縁膜
３１  可変容量ダイオード
３３  ＣＭＯＳインバータ
３５  半導体基板
３７  第１の領域
３９  第２の領域
４１  第１の高濃度拡散層
４３  第２の高濃度拡散層
４５  第１の低濃度拡散層
４７ａ、４７ｂ  ゲート電極
４９ａ、４９ｂ  ゲート酸化膜
５１ａ、５１ｂ  高濃度拡散層
５３  ＮＭＯＳＦＥＴ
５５  ＰＭＯＳＦＥＴ
５７  接地電位
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ  マスク
６１  イオン注入層
６３  第１のイオン注入層
６５  第２のイオン注入層
６７  第３のイオン注入層
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  コンデンサ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗
Ｔ１  入力端子
Ｔ２  出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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