可变电容元件的制作方法

本公开涉及可变电容元件，特别涉及由具有二维电子气层的半导体构成的可变电容元件。

背景技术：

1、iii―v族类半导体、特别是砷类的gaas及algaas以及氮化物类的gan及algan能够容易地形成algaas/gaas、algan/gan等异质构造。在iii―v族氮化物半导体的情况下，除了带隙的差以外，还能够通过由离子半径的差异导致的自发极化以及根据algan与gan的晶格常数差而发生的压电极化所带来的固定电荷，使在algaas/gaas界面的gaas层侧以及algan/gan界面的gan层侧产生高迁移率且高浓度的电子的沟道(二维电子气，2deg，dimensional electron gas)。通过控制该二维电子气沟道，能够形成高电子迁移率晶体管(hemt，high electron mobility transistor)。利用hemt的由该高迁移率带来的高速动作，作为放大器及开关元件这样的高频用器件的应用正在扩大。

2、近年来，不仅是将场效应晶体管(fet，field effect transistor)及二极管单独使用的分立制品的使用增加，具备电阻元件及电容元件的集成电路(mmic，monolithicmicrowave integrated circuit)的使用也在增加。作为在mmic中使用的电容元件，除了具有固定的电容值的固定电容元件以外，还有将电容在一定的范围中控制的可变电容元件。如专利文献1所记载的那样，通过在与使用二维电子气层的hemt相同的芯片上形成可变电容元件，在制造成本及匹配电路的控制性方面有优势。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开平9－331025号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、对于形成在与hemt相同的芯片上的可变电容元件，希望电容值相对于施加电压较大地变化并且其变化相对于施加电压线性地变化。但是，在专利文献1所记载的现有技术中，虽然使用变容二极管，但电容的控制范围中电容相对于施加电压线性地变化的范围较小，所以振荡器的振荡频率的调制范围变小，有不能得到具备所希望的特性的半导体装置的问题。此外，如果信号振幅叠加于电容控制电压，则有电容值变动的问题。

3、因此，在本公开中，提供一种可变电容元件，电容值相对于施加电压较大地变化且其变化相对于电压线性地变化，并且，即使振幅信号叠加于电容控制电压也能够将电容值控制在希望的范围。

4、用来解决课题的手段

5、本公开的可变电容元件，具有：衬底；第1半导体层，设在上述衬底之上；电介质层，设在上述第1半导体层之上，包含带隙比上述第1半导体层大的第2半导体层；二维电子气层，设在上述第1半导体层的与上述第2半导体层之间的界面处；包含第1端子的第1电极，设在上述电介质层之上；以及第2端子，在上述衬底的平面观察中与上述第1电极分离而设置，与上述二维电子气层电连接；上述第1电极之下的上述二维电子气层作为第2电极发挥功能；上述第1电极的下表面设置为，与上述第1半导体层的上表面之间的间隔沿着第1方向或第2方向单调增加，上述第1方向是从上述第1电极朝向上述第2端子的方向，上述第2方向是在上述平面观察中与上述第1方向正交的方向；上述第1电极与上述第2电极之间的电容值对应于在上述第1电极与上述第2端子之间施加的电压而变化。

6、此外，本公开的可变电容元件，具有：第1电容部及第2电容部；以及第1布线层及第2布线层；上述第1电容部及上述第2电容部分别包括：衬底；第1半导体层，设在上述衬底之上；电介质层，设在上述第1半导体层之上，包含带隙比上述第1半导体层大的第2半导体层；二维电子气层，设在上述第1半导体层的与上述第2半导体层之间的界面处；包含第1端子的第1电极，设在上述电介质层之上；以及第2端子，在上述衬底的平面观察中与上述第1电极分离而设置，与上述二维电子气层电连接；上述第1电极之下的上述二维电子气层作为第2电极发挥功能；设上述第1电容部具有的上述第1电极的下表面与上述第1电容部具有的上述第1半导体层的上表面之间的间隔为第1间隔，设上述第2电容部具有的上述第1电极的下表面与上述第2电容部具有的上述第1半导体层的上表面之间的间隔为第2间隔的情况下，上述第1间隔比上述第2间隔小；上述第1布线层将上述第1电容部具有的上述第1电极与上述第2电容部具有的上述第1电极电连接；上述第2布线层将上述第1电容部具有的上述第2端子与上述第2电容部具有的上述第2端子电连接；上述第1布线层与上述第2布线层之间的电容值对应于施加在上述第1布线层与上述第2布线层之间的电压而变化。

7、发明效果

8、根据本公开，提供电容值相对于施加电压较大地变化且其变化相对于电压线性地变化、并且即使振幅信号叠加于电容控制电压也能够将电容值控制在希望的范围中的可变电容元件。

技术特征：

1.一种可变电容元件，其特征在于，

2.如权利要求1所述的可变电容元件，其特征在于，

3.如权利要求2所述的可变电容元件，其特征在于，

4.如权利要求1～3中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

5.如权利要求1～4中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

6.如权利要求1～5中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

7.如权利要求1～6中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

8.如权利要求1～7中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

9.如权利要求1～8中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

10.如权利要求1～8中任一项所述的可变电容元件，其特征在于，

11.一种可变电容元件，其特征在于，

技术总结
可变电容元件(100)具有衬底(101)、第1半导体层(103)、二维电子气层(120)、包含第1端子的第1电极(107)、和第2端子(108)；第1电极(107)之下的二维电子气层(120)作为第2电极(123)发挥功能；第1电极(107)的下表面设置为，与第1半导体层(103)的上表面的间隔沿着从第1电极(107)朝向第2端子(108)的第1方向或与第1方向正交的第2方向单调增加；对应于施加在第1电极(107)与第2端子(108)之间的电压，第1电极(107)与第2电极(123)之间的电容值变化。

技术研发人员：西尾明彦,高见义则
受保护的技术使用者：新唐科技日本株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17