DE10136740A1 - Integriertes, induktives Bauelement - Google Patents

Abstract

Es ist ein integriertes, induktives Bauelement angegeben mit einer spiralförmigen Metallbahn (1), die oberhalb eines Halbleiterkörpers (3) angeordnet ist. Gemäß dem vorliegenden Prinzip sind im Halbleiterkörper (3) unterhalb der Spule (1) wannenförmige Gebiete (8) vorgesehen, welche bezüglich des Substrats (3) entgegengesetzte Leitfähigkeit (n) bei geringer Dotierung haben. Hierdurch können durch Bildung von Raumladungszonen (10) eine Verringerung der parasitären Kapazität zum Substrat (3) und eine Verringerung der Wirbelströme im Substrat (3) erzielt werden. Die vorliegende Anordnung ist kostengünstig, beispielsweise in CMOS-Fertigungstechnik herstellbar und vorteilhaft bei Hochfrequenzanwendungen wie spannungsgesteuerten Oszillatoren oder rauscharmen Verstärkern einsetzbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein integriertes, indukti­ ves Bauelement.

Integrierte Spulen sind bei verschiedenen integrierten Schal­ tungen erforderlich, beispielsweise bei spannungsgesteuerten Oszillatoren, rauscharmen Verstärkern etc.

Integrierte Spulen werden beispielsweise in einer Metallisie­ rungsebene innerhalb einer Oxidschicht angeordnet und so auf ein Substrat aufgebracht. Bei derartigen integrierten Spulen besteht jedoch das Problem, daß sich hochfrequente Ströme im Substrat unterhalb der Spule ausbreiten können, welche durch eine kapazitive Kopplung zwischen den die Spule bildenden Me­ tallbahnen und dem Substrat über die dazwischen befindliche isolierende Schicht gebildet sind. Ein weiteres Problem be­ steht in der Induktion von Wirbelströmen, die vom Magnetfeld der Spule verursacht sind, in das Substrat.

Zur Reduzierung der Wirbelstrom-Effekte oder der beschriebe­ nen kapazitiven Kopplungen sind verschiedene Lösungsansätze bekannt:
In dem Dokument C. P. Yue and S. S. Wong, "On-Chip Spiral In­ ductors With Patterned Ground Shields for Si-based RF ICs", IEEE JSSC, Vol. 33, No. 5, May 1998, pp. 743-752, sind zur Vermeidung oben genannter Effekte sogenannte ground shields angegeben, welche beispielsweise aus Aluminium oder Polysili­ zium bestehen. Dabei können derartige ground shields entweder durchgängig oder mit Mustern versehen sein.
In der Druckschrift M. Park et al., "High Q Microwave Induc­ tors In CMOS-Double Metal Technology And Its Substrate Bias Effects For 2 GHz RF ICs Application", IEDM, 1997, pp. 59-62, sind im Halbleiterkörper rund um das Spulengebiet n+- dotierte Gebiete vorgesehen. Ziel ist es, durch Anlegen einer Spannung an die n+ Gebiete im Substrat eine Raumladungszone zu erhalten, die sich unter die Spulenwindungen ausdehnt. Dies erfordert jedoch wesentlich niedrigere Dotierungen und/oder höhere Spannungen, als in Standard CMOS- oder BiCMOS-Halbleitertechnik zur Verfügung stehen.
In der Druckschrift J. N. Burghartz et al., "Novel Substrate Contact Structure for High-Q Silicon Integrated Spiral Induc­ tors", IEDM, 1997, pp. 55-58, sind nahe der Spule zusätzli­ che Substratkontakte vorgesehen.
In der Druckschrift H. B. Erzgräber et al., "A Novel Buried Oxide Isolation for Monolithic RF Inductors On Silicon", IEDM, 1998, pp. 535-539, sind vergrabene Oxid-Schichten zur Isolation unterhalb der Spule angeordnet. In Standard-CMOS- oder BiCMOS-Herstellungsverfahren sind derartige Gebiete je­ doch nicht herstellbar.
In der Druckschrift H. Jiang et al., "Electromagnetically Shielded High-Q CMOS-Compatible Copper Inductors", ISSCC, 2000, pp. 330-331, wird das Substrat unterhalb der spulen­ förmigen Induktivität weggeätzt. Auch dies ist in Standard- CMOS- beziehungsweise BiCMOS-Herstellungsverfahren nicht mög­ lich.
In der Druckschrift J. N. Burghartz, "Process in RF Inductors On Silicon-Understanding Substrate Losses", IEDM, 1998, pp. 523-526, ist ebenfalls ein sogenanntes Ground Shield unter­ halb der spiralförmigen Induktivität vorgesehen. Dabei ist eine Metallschicht mit verschiedenen Mustern als Ground Shield eingesetzt. Ein Silizium-Substrat kann dabei entweder auf eine elektrische Metallplatte oder einen verlustfreien Quartz aufgebracht werden.

Hierbei werden zwar Wirbelströme reduziert, jedoch parasitäre Kapazitäten vergrößert.

Schließlich zeigt die Druckschrift T. Yoshitomi et al., "On- Chip Spiral Inductors with Diffused Shields Using Channel- Stop Implant", IEDM, 1998, pp. 540-543, eine hochdotierte, aber dünne und deshalb hochohmige Schicht unterhalb des Fel­ doxids im Substrat unter der Spule.

Die genannten Bauelemente sind zum Teil nicht in Standard CMOS- oder BiCMOS-Halbleitertechnik herstellbar. Außerdem führen Maßnahmen zur Verringerung der Wirbelströme oft zu hö­ heren parasitären Kapazitäten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein integriertes, induktives Bauelement anzugeben, welches in einem Standard- CMOS-Verfahren herstellbar ist und eine hohe Güte, eine ge­ ringe kapazitive Kopplung zwischen Metallbahnen und Substrat sowie eine verringerte Induktion von Wirbelströmen aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein integrier­ tes, induktives Bauelement, aufweisend

• - einen Halbleiterkörper, der von einem ersten Leitfähig­ keitstyp sowie gering dotiert ist,
• - eine oberhalb des Halbleiterkörpers angeordnete Leiterbahn mit einem Leiterverlauf, der eine induktive Wirkung hat, und
• - zumindest ein Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, welches in den Halbleiterkörper eingebracht und ebenfalls gering dotiert ist, und welches unterhalb eines von der Leiterbahn eingenommenen Gebiets angeordnet ist.

Gemäß dem vorliegenden Prinzip kann durch Beaufschlagen der Anordnung mit geeigneten Spannungen die Ausbildung einer Raumladungszone um das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp herum erzielt werden, welche eine Ladungs­ trägerverarmung im Halbleiterkörper unterhalb der Leiterbahn, die induktive Eigenschaften hat, bewirkt. Je größer die Raum­ ladungszone und je höher der Grad der Verarmung an Ladungs­ trägern, desto geringer wird die parasitäre Kapazität der In­ duktivität zum Substrat. Durch die verringerte parasitäre Ka­ pazität nimmt auch der kapazitiv induzierte Strom im Sub­ strat, das heißt im Halbleiterkörper ab, da sich der Abstand zwischen der Induktivität, beispielsweise gebildet als Metal­ lisierungsschicht in Spiralform, und dem Substratbereich, in dem sich bewegliche Ladungsträger befinden, deutlich vergrö­ ßert. Die beweglichen Ladungsträger sind dabei entscheidend für die Kleinsignalkapazität. Die parasitäre Kapazität zum Substrat nimmt ihren minimalen Wert bei völliger Verarmung des Halbleiterkörpers unterhalb der Induktivität an. Der Ab­ stand zwischen der Spule und dem leitfähigen Substratbereich, in dem sich noch bewegliche Ladungsträger befinden, vergrö­ ßert sich demnach um die Tiefe des zumindest einen Gebietes zuzüglich der Raumladungszone, die sich unterhalb dieses zu­ mindest einen Gebietes vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausbil­ det.

Neben der Verringerung der parasitären Kapazität, wie be­ schrieben, werden auch induktiv induzierte Wirbelströme mit dem beschriebenen integrierten, induktiven Bauelement verrin­ gert. Sperrschichtkapazitäten zwischen dem zumindest einen Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem Halbleiterkörper vom ersten Leitfähigkeitstyp verringern den induktiv indu­ zierten Wirbelstromfluß. Verbleibende Wirbelströme werden von der Oberfläche des Halbleiterkörpers, nämlich der Hauptseite, auf der die Induktivität angeordnet ist, in das Gebiet unter­ halb der Raumladungszonen gedrängt. Dabei wirkt sich zusätz­ lich in vorteilhafter Weise aus, daß in der größeren Tiefe im Halbleiterkörper auch das Wirbelströme verursachende Magnet­ feld der stromdurchflossenen Induktivität geringer ist als an der Oberfläche des Halbleiterkörpers.

Die frequenzabhängigen Eigenschaften der Spule, beispielswei­ se deren Resonanzfrequenz, die Frequenz bei maximaler Güte, die maximale Güte selbst et cetera, ergeben sich aus der In­ duktivität des Bauelements sowie aller auftretender Wider­ stände und Kapazitäten. Mit dem beschriebenen, zumindest ei­ nen Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist es möglich, die frequenzabhängigen Eigenschaften des Bauelements in gewünsch­ ter Weise zu beeinflussen. Dies ermöglicht anwendungsabhängi­ ge Anpassungsverfahren des Bauelements beim Entwurf inte­ grierter Schaltungen.

Insgesamt kann sich eine höhere, maximale erreichbare Güte ergeben, die zudem einstellbar ist. Hierdurch können mit dem beschriebenen, induktiven Bauelement integrierte Schaltungen mit deutlichen verbessertem Rauschverhalten aufgebaut werden, beispielsweise spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO, Volta­ ge-Controlled Oscillators), rauscharme Verstärker (LNA, Low- Noise Amplifier), und andere Hochfrequenzschaltungen. In Standard-CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)- sowie Standard-BiCMOS(Bipolar-CMOS)-Herstellungsverfahren sind zur Herstellung des beschriebenen, integrierten induktiven Bau­ elementes keine zusätzlichen Prozeßschritte erforderlich, so daß das integrierte, induktive Bauelement gemäß dem vorlie­ genden Prinzip in einfacher Weise und kostengünstig in Mas­ senherstellungsverfahren produziert werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung weist das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähig­ keitstyp einen Anschluß zum Zuführen einer Steuerspannung auf, in deren Abhängigkeit sich eine Verarmungszone unterhalb der Induktivität ausbildet.

Das Anlegen einer Steuerspannung ermöglicht eine gezielte Be­ einflussung der Ausbildung der Raumladungszone zur Verarmung des Gebiets unterhalb der Spule und das Ausräumen desselben von beweglichen Ladungsträgern gemäß dem beschriebenen Prin­ zip in gewünschter Weise. Da sich mit Hilfe der veränderli­ chen Spannung des zumindest einen Gebiets vom zweiten Leitfä­ higkeitstyp die parasitäre Kapazität sowie der Substratwiderstand, beziehungsweise der Widerstand des Halbleiterkörpers, und gegebenenfalls auch der frequenzabhängige Induktivitäts­ wert selbst gezielt beeinflussen lassen, können auch die fre­ quenzabhängigen Eigenschaften der Spule in gewünschter Weise beeinflußt werden.

Die Ausbreitung einer Raumladungszone in Abhängigkeit von der am Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp anliegenden Steuer­ spannung hängt weiterhin vom Dotierungsprofil der Vordotie­ rung des Halbleiterkörpers ab.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leit­ fähigkeitstyp ein wannenförmiges Gebiet.

In CMOS- sowie BiCMOS-Herstellungstechniken sind Wannen- Gebiete, welche eine verhältnismäßig geringe Dotierung auf­ weisen, besonders einfach herstellbar.

Die Wannen-Gebiete sind bevorzugt schmal ausgeführt.

Die Wannen sind bevorzugt niedrig dotiert.

Der Halbleiterkörper selbst ist ebenfalls bevorzugt niedrig dotiert.

Es sind bevorzugt mehrere Gebiete vom zweiten Leitfähigkeits­ typ vorgesehen, welche wannenförmig ausgebildet sein können.

Der Abstand zwischen den mehreren Gebieten vom zweiten Leit­ fähigkeitstyp ist bevorzugt so eingestellt, daß er nicht grö­ ßer als die doppelte Breite der Ausdehnung der Verarmungszone um das Gebiet bei maximal einstellbarer, angelegter Steuer­ spannung ist.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist eine Vielzahl langgestreckter, parallel zueinander angeordneter Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorgesehen, welche im Halbleiterkörper unterhalb der Indukti­ vität angeordnet sind.

Mit der Vielzahl langgestreckter, parallel zueinander ange­ ordneter Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist in einfa­ cher Weise eine völlige Verarmung des Halbleiterkörpers zwi­ schen den Gebieten vom zweiten Leitfähigkeitstyp unterhalb der Induktivität ermöglicht.

Die parallelen Gebiete können bevorzugt elektrisch miteinan­ der verbunden sein.

Ein Anschluß der Steuerspannung erfolgt bevorzugt außerhalb des direkt unterhalb der Leiterbahn mit induktiver Wirkung befindlichen Halbleiter-Gebietes.

Anstelle der parallelen Anordnung können auch andere Struktu­ ren des oder der Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp einge­ setzt sein, beispielsweise eine sternförmige Anordnung.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leit­ fähigkeitstyp so im Halbleiterkörper angeordnet, daß in Ab­ hängigkeit von einer angelegten Spannung an dieses Gebiet der unterhalb der Induktivität angeordnete Teil des Halbleiter­ körpers zwischen den Gebieten vom zweiten Leitfähigkeitstyp vollständig von beweglichen Ladungsträgern verarmt ist.

Die Verarmung des Halbleiterkörpers erstreckt sich zumindest teilweise auch auf die Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp. Die Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp sind nicht notwen­ digerweise genau unterhalb von Metallbahnen angeordnet, wel­ che das induktive Bauelement bilden.

In einer weiteren, bevorzugen Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist die Induktivität spulenförmig ausgebildet.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist zwischen Induktivität und Halbleiterkörper eine isolierende Schicht vorgesehen.

Die isolierende Schicht kann bevorzugt als Oxidschicht ausge­ bildet sein, welche die Induktivität umgibt, die üblicherwei­ se mit spiralförmig angeordneten Metallbahnen gebildet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine spulenförmige, integrierte Induktivität in ei­ ner Draufsicht in einer vereinfachten Darstellung,

Fig. 2 das vereinfachte, elektrische Ersatzschaltbild ei­ ner integrierten Induktivität in einem Querschnitt,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Prinzips mit n-dotierten Wannen in einem Querschnitt,

Fig. 4 den Gegenstand gemäß Fig. 3 in Verarmung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Gegenstand mit einem Sub­ strat gemäß Fig. 3 und einer Spule gemäß Fig. 1 gemäß dem vorliegenden Prinzip,

Fig. 6 ein bezüglich Fig. 2 vereinfachtes Ersatzschalt­ bild einer Spule über einem Substrat, und

Fig. 7 das vereinfachte, elektrische Ersatzschaltbild ei­ ner Anordnung gemäß dem vorliegenden Prinzip anhand eines Querschnitts gemäß Fig. 5.

Fig. 1 zeigt ein integriertes, spulenförmig ausgebildetes Element in einer Draufsicht. Dabei ist die Spule mit einer Metallbahn 1 ausgebildet, welche im vorliegenden, vereinfach­ ten Beispiel mit lediglich zwei Windungen dargestellt ist. Eine derartige Induktivität ist üblicherweise auf einem nicht eingezeichneten Substrat und in einer Oxidschicht angeordnet. Die Metallbahnen, wie sie in Fig. 1 in einer Draufsicht ge­ zeigt sind, sind üblicherweise in zumindest einer Metallisie­ rungsebene gebildet.

Fig. 2 zeigt den in einer isolierenden Schicht 2 angeordne­ ten Gegenstand gemäß Stand der Technik von Fig. 1, der hier zusätzlich auf einem Substrat 3 angeordnet ist, in einem Querschnitt.

Dabei ist im Einzelnen die Spule 1 gemäß Fig. 1 in einem Isolator 2 eingebettet, welcher auf einem Halbleitersubstrat 3 aufgebracht ist.

Gemäß dem vereinfachten elektrischen Ersatzschaltbild der be­ schriebenen Anordnung von Fig. 2 ist die Spule 1 mit einer Induktivität 4, die mit einem parasitären Serienwiderstand 5 gekoppelt ist, eingezeichnet. Zwischen den beiden Anschlüssen der Spule 1 und einem Bezugspotentialanschluß ist jeweils ei­ ne Serienschaltung aus einer parasitären Kapazität 6 und ei­ nem Substratwiderstand 7 gebildet. Die parasitäre Kapazität 6 beschreibt die parasitäre Kapazität zwischen den Metallbahnen der Spule 1 und dem Substrat 3 und ist bestimmt durch die Fläche der Metallbahnen 1 und durch ihren Abstand zum Sub­ strat 3. Der Substratwiderstand 7 beschreibt die Verluste im Substrat oder Halbleiterkörper 3 durch kapazitive Kopplung. Die parasitäre Kapazität 6 bewirkt bei Wechselströmen durch die Spule 1 im Betrieb hochfrequente Ströme, die im Substrat 3 fließen. Zusätzlich werden induktiv vom Magnetfeld der Spu­ le 1 Wirbelströme im Substrat induziert.

Fig. 3 zeigt ein Substrat 3, welches gering p-vordotiert ist, mit gemäß dem vorliegenden Prinzip in den Halbleiterkör­ per 3 eingebrachten, gering n-dotierten Wannengebieten 8, die an die Vorderseite 9 des Halbleiterkörpers 3 angrenzen.

Die Dimensionierung der n-Wannen 8 hängt von der maximal mög­ lichen Steuerspannung sowie dem Dotierungsprofil des Halblei­ terkörpers 3 und der Dotierung der Wannen 8 selbst ab. Die Tiefe sowie die technologisch minimal mögliche Breite ist be­ stimmt durch den Herstellungsprozeß.

Die tatsächlich verwendete Breite ist bevorzugt nicht größer als die doppelte, maximale Ausdehnung der Raumladungszone, die sich innerhalb der Wannen 8 ausbildet, so daß es möglich ist, daß auch die Raumladungszonen innerhalb der Wannen 8 zu­ sammenwachsen.

Der Abstand der Wannen 8 voneinander ist so zu wählen, daß Raumladungszonen, die sich um die Wannen 8 herum ausbilden, in Abhängigkeit von der anlegbaren Spannung zusammenwachsen können. Die Tiefe der Wannen 8 in den Halbleiterkörper 3 hin­ ein bewirkt mit zunehmender Tiefe eine verbesserte Reduzie­ rung der parasitären Kapazitäten einer auf den Halbleiterkör­ per 3 auf einer Vorderseite 9 beispielsweise in einer Oxid­ schicht anzubringenden Spule, die hier nicht eingezeichnet ist.

Die in Fig. 3 nicht eingezeichnete Spule 1 ist durch eine Oxidschicht 2, ebenfalls nicht eingezeichnet, vom Halbleiter­ körper 3 und den Wannen 8 beabstandet.

Weiterhin zeigt Fig. 3 ein Wannenanschlußgebiet 12, welches vom zweiten Leitfähigkeitstyp n ist, jedoch von höherer Do­ tierstoffkonzentration als die Wanne 8. Das Wannenanschlußgebiet 12 ist in der Wanne 8 eingebettet und grenzt an die Vor­ derseite 9 des Substrats 3 an. Das Wannenanschlußgebiet dient zum Kontaktieren der Wannen 8 zum Anlegen einer Steuerspan­ nung an die Wannengebiete 8. Die Wannen 8 sind bevorzugt mit­ einander verbunden.

Die Verbindung der Wannen 8 miteinander, die Wannenanschluß­ gebiete 12 und deren elektrischer Anschluß sind bevorzugt au­ ßerhalb desjenigen Gebietes angeordnet, welches sich direkt unterhalb der induktiv wirkenden Metallbahn 1 befindet.

Die Dotierung der Wannengebiete 8 hängt von dem verwendeten Fertigungsprozeß und der verwendeten Integrationstechnik ab. Bevorzugt sind die Wannengebiete 8 mit einer Dotierstoffkon­ zentration vordotiert, die den im jeweiligen Fertigungsprozeß verwendeten Dotierungszahlen zur Bildung von Wannengebieten für Transistoren, bevorzugt Feldeffekttransistoren, verwendet wird.

Im Verhältnis dazu sind die Source-/Drain-Gebiete zur Bildung von Transistoren bei der jeweiligen Fertigungstechnik hoch dotiert und von geringer Tiefe.

Fig. 4 zeigt die Anordnung von Fig. 3 mit dem Halbleiter­ körper 3, der als p-Substrat ausgebildet ist, mit der Vorder­ seite 9 und den im Halbleiterkörper 3 angeordneten Gebieten von einem zweiten Leitfähigkeitstyp 8, die als n-Wannen 8 ausgebildet sind. Weiterhin ist in Fig. 4 um jede n-Wanne 8 eine Raumladungszone 10 eingezeichnet, welche sowohl in das p-Substrat des Halbleiterkörpers 3, als auch in das n- dotierte Wannengebiet 8 selbst hineinreicht.

Die Ausdehnung der Raumladungszone 10 in den Wannengebieten 8 hängt ab von deren Dotierung. In Fig. 4 ist angenommen, daß die Dotierung der n-Wannen 8 höher ist als die des Sub­ strats 3. Bei niedrigerer Wannendotierung ist demnach die Ausdehnung der Raumladungszonen 10 innerhalb der Wannen 8 größer.

In der Raumladungszone 10 sind der Halbleiterkörper 3 und die Wannengebiete 8 verarmt an beweglichen Ladungsträgern. Hier­ durch ist die parasitäre Kapazität zwischen einer über dem Halbleiterkörper 3 anzubringenden Spule 1 und dem Substrat 3 deutlich reduziert.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung des Gegenstands, der in Fig. 4 anhand eines Querschnitts dargestellt ist, in einer Draufsicht. Über dem Halbleiterkörper 3 mit den n-Wannen­ gebieten 8 ist in einem nicht eingezeichneten, isolierenden Gebiet ein spulenförmiger Metallkörper 1 gemäß Fig. 1 ange­ ordnet. Die n-dotierten Wannengebiete 8 sind gemäß Fig. 5 als langgestreckte Gebiete ausgebildet, die in einer Vielzahl vorgesehen und parallel zueinander angeordnet sind. Die Wan­ nengebiete 8 sind dabei so angeordnet, daß das gesamte, vom spiralförmigen Körper 1 eingenommene Gebiet einschließlich der Zwischenräume zwischen den Metallbahnen, in einer Projek­ tion in den Halbleiterkörper 3, zumindest bis zur Tiefe der Wannen 8 vollständig von beweglichen Ladungsträgern verarmt werden kann.

Die Wannengebiete 8 sind miteinander verbunden durch n+dotierte Wannenanschluß-Gebiete 12, welche außerhalb des Gebiets unterhalb der Spule 1 eingebracht sind, und zum An­ schluß an die Steuerspannung dienen können.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen ein bezüglich Fig. 2 weiter ver­ einfachtes elektrisches Ersatzschaltbild einer Anordnung mit einem Halbleiterkörper 3, einem darüber aufgebrachten isolie­ renden Körper 2 sowie einer im isolierenden Körper 2 angeord­ neten, eine Spule bildenden Metallbahn 1 in einem Quer­ schnitt. Das elektrische Ersatzschaltbild gemäß Fig. 7 ist dabei in einen Gegenstand eingezeichnet, der dem Gegenstand von Fig. 5, jedoch dargestellt in einem Querschnitt, entspricht. Bei dem Gegenstand gemäß Fig. 6 sind keine, bei dem Gegenstand gemäß Fig. 7 sind wannenförmige Gebiete 8 vom zweiten Leitfähigkeitstyp n im Halbleiterkörper 3 angeordnet. Gemäß Fig. 7 ist an die Wannengebiete 8 eine Steuerspannung anlegbar, in deren Abhängigkeit sich um die Wannengebiete 8 Raumladungszonen 10 ausbilden. Mit diesen Raumladungszo­ nen 10, deren Ausdehnung in den Halbleiterkörper 3 und in die Wannengebiete 8 hinein einstellbar ist, ist eine Raumladungs­ kapazität 11 gebildet. Die Raumladungskapazität 11 im Halb­ leiterkörper ist dabei mit der an die Wannen 8 anlegbaren Steuerspannungen einstellbar.

Gemäß Fig. 7 sind die einstellbaren Raumladungskapazitä­ ten 11 jeweils in Serie zu einer parasitären Kapazität 6, nämlich der Oxidkapazität der isolierenden Schicht 2 zwischen Metallbahn 1 und Halbleiterkörper 3 geschaltet. Die resultie­ rende Gesamtkapazität ist dabei, abhängig von einer angeleg­ ten Spannung, deutlich gegenüber der Gesamtkapazität des Ge­ genstands gemäß Fig. 6 verringert.

Mit den Wannengebieten 8 und den Raumladungszonen 10 ist ne­ ben der Kapazität 6 auch der Widerstand einstellbar, der im Gebiet unterhalb der Spule 1 die Entstehung von Wirbelströmen beeinflußt. Dieser Widerstand ist jedoch im vereinfachten Er­ satzschaltbild gemäß Fig. 7 nicht eingezeichnet.

Mit den einstellbaren Raumladungskapazitäten 11 und dem ein­ stellbaren Widerstand sind insgesamt die frequenzabhängigen Eigenschaften der Spule gemäß Fig. 5 und Fig. 7, wie bei­ spielsweise Resonanzfrequenz, Frequenz bei maximaler Güte, maximale Güte etc. einstellbar.

Mit dem Gegenstand gemäß Fig. 5 und Fig. 7 sind neben den verringerten parasitären Kapazitäten und den verringerten, kapazitiv induzierten Strömen im Substrat auch die induktiv induzierten Wirbelströme im Substrat verringert.

Bei dem Gegenstand gemäß Fig. 7 kann sich die maximal er­ reichbare Güte erhöhen, was sich positiv auf das Rauschver­ halten verschiedener integrierter Schaltungen, beispielsweise spannungsgesteuerte Oszillatoren, rauscharme Verstärker etc. auswirkt.

In alternativen Ausführungsformen kann der Gegenstand gemäß Fig. 5 auch in einem Halbleiterkörper 3, der vom n- Leitfähigkeitstyp ist, ausgebildet sein, mit Wannengebieten, welche in diesem Fall gering p-dotiert sind.

In weiteren, alternativen Ausführungsformen kann anstelle der in Fig. 5 gezeigten Parallelstruktur auch eine sternförmige, H-förmige, U-förmige oder auch spulenförmige Struktur der Wannengebiete 8 vorgesehen sein. Ebenso kann jede andere Struktur der Wannengebiete 8 vorgesehen sein, welche bewirkt, daß im Halbleiterkörper 3 unterhalb der Spule 1 eine Verar­ mung von beweglichen Ladungsträgern erzielbar ist.

Claims (11)

1. Integriertes, induktives Bauelement, aufweisend
einen Halbleiterkörper (3), der von einem ersten Leitfähig­ keitstyp (p) sowie gering dotiert ist,
eine oberhalb des Halbleiterkörpers (3) angeordnete Leiter­ bahn (1) mit einem Leiterverlauf, der eine induktive Wir­ kung hat, und
zumindest ein Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeits­ typ (8), welches in den Halbleiterkörper (3) eingebracht und ebenfalls gering dotiert (n) ist, und welches unterhalb eines von der Leiterbahn (1) eingenommenen Gebiets angeord­ net ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) einen Anschluß (12) zum Zuführen einer Steuerspannung auf­ weist, in deren Abhängigkeit sich eine Verarmungszone (10) unterhalb der Leiterbahn (1) ausbildet.

3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (12) zum Zuführen der Steuerspannung außerhalb eines Halbleitergebietes unterhalb der Leiterbahn (1) ange­ ordneten ist.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) ein wannenförmiges Gebiet ist.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Gebieten (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorgesehen ist, welche in den Halbleiterkörper (3) einge­ bracht und ebenfalls gering dotiert (n) sind, und welche unterhalb eines von der Leiterbahn (1) eingenommenen Gebiets angeordnet sind.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl langgestreckter, parallel zueinander angeordne­ ter Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) im Halbleiter­ körper (3) unterhalb der Leiterbahn (1) angeordnet ist.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) so im Halbleiterkörper (3) angeordnet ist, daß in Abhängig­ keit von einer angelegten Spannung an dieses Gebiet der un­ terhalb der Leiterbahn (1) angeordnete Teil des Halbleiter­ körpers (3) zumindest bis zur Tiefe der Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) vollständig von beweglichen Ladungsträ­ gern verarmt ist.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) eine Breite aufweist derart, daß bei Anliegen einer maximal einstellbaren Steuerspannung an diesem Gebiet das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) vollständig von beweglichen Ladungsträgern verarmt ist.

9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (8) eine Tiefe aufweist, die größer ist als die Tiefe eines zum Anschluß an eine Steuerspannung vorgesehenen Gebietes (12).

10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (1) als spiralförmige Metallbahn ausgebildet ist.

11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Leiterbahn (1) und Halbleiterkörper (3) eine isolie­ rende Schicht (2) vorgesehen ist.