DE102018217270A1

DE102018217270A1 - Transformator, Transformatorfertigungsverfahren und Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102018217270A1
Application number: DE102018217270.6A
Authority: DE
Inventors: Kan TANAKA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190189557A1; JP2019110237A; JP6819564B2; CN109935451A; US11114377B2

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist ein Halbleitersubstrat, eine Isolierungsschicht, einen Transformator, der in der Isolierungsschicht ausgebildet ist, und eine Verdrahtung auf. Der Transformator weist einen primären Windungsleiter und einen sekundären Windungsleiter auf. Der primäre Windungsleiter ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine erste Mittelachse aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats innerhalb der Isolierungsschicht erstreckt, und ist durch eine Leiterschicht ausgelegt, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht und einer gesputterten Schicht besteht. Der sekundäre Windungsleiter ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine zweite Mittelachse innerhalb der Isolierungsschicht aufweist, während er in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter angeordnet ist, wobei er magnetisch mit dem primären Windungsleiter gekoppelt und durch eine Leiterschicht ausgelegt ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Transformator, ein Transformatorfertigungsverfahren und eine Halbleitervorrichtung.
Eine Technik zum Ausbilden eines Transformators durch Vorsehen eines leitfähigen Materials auf einem Halbleitersubstrat ist bekannt, wie in JP 2000-353617 A offenbart. Der Transformator gemäß der vorstehenden Veröffentlichung weist gerade Segmente, die aus einem leitfähigen Material ausgebildet sind, und Bögen, die aus einem leitfähigen Material ausgebildet sind, auf, wie in 9 gezeigt. Genauer sind, wie von 9 und 11 der vorstehenden Veröffentlichung erfasst, die mehreren geraden Segmente mit den mehreren Bögen verbunden, wodurch sie eine Spule bilden, die eine dreidimensionale Spiralform aufweist. Eine Richtung, die durch die Papieroberfläche von 9 hindurchtritt, ist eine Richtung parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats. Die Spule der vorstehenden Veröffentlichung weist eine dreidimensionale Spiralform auf, die eine Mittelachse in der Richtung aufweist, die durch die Papieroberfläche von 9 hindurchtritt, und diese dreidimensionale Spiralform weist gekrümmte Abschnitte auf, die durch die Bögen hervorgerufen werden.
Ein Prozess einer Fertigung einer Spule, die einen Transformator bildet, wird von Absatz 0043 bis Absatz 0060 der vorstehenden Veröffentlichung beschrieben. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die vorstehende Veröffentlichung einen elektrolytischen Wachsvorgang erfordert. In der vorstehenden Veröffentlichung werden, wie in Absatz 0044 beschrieben, zuerst mehrere Vertiefungen auf dem Substrat ausgebildet. Anschließend werden, wie in Absatz 0048 beschrieben, die mehreren Vertiefungen durch den elektrolytischen Wachsvorgang mit Metall gefüllt, wodurch mehrere gerade Segmente ausgebildet werden. Weiter werden in der vorstehenden Veröffentlichung, wie in Absatz 0057 und daran anschließenden Absätzen beschrieben, durch den elektrolytischen Wachsprozess mehrere bogenförmige Leiterstrukturen über den mehreren geraden Segmenten ausgebildet. Die mehreren bogenförmigen Leiterstrukturen sind mit den mehreren geraden Segmenten verbunden, wodurch sie eine Spule bilden, die eine dreidimensionale Spiralform aufweist. Wie vorstehend beschrieben, bezieht sich die in der vorstehenden Veröffentlichung offenbarte Technik auf ein Ausbilden einer Windungsstruktur des Transformators durch den elektrolytischen Wachsprozess.
Patentliteratur 1: JP 2000-353617 A
Der elektrolytische Wachsprozess ist in der vorstehenden herkömmlichen Technik essenziell. Der elektrolytische Wachsprozess ist jedoch kein Verdrahtungsausbildendungsprozess, welcher häufig verwendet wird, um Verdrahtungen von existierenden Halbleitervorrichtungen auszubilden. Eine Fertigungseffizienz bei einer Anwendung auf die existierenden Halbleitervorrichtung in Betracht ziehend bot die vorstehende herkömmliche Technik noch Raum für Verbesserungen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das vorstehende Problem zu lösen und hat zur Aufgabe, einen Transformator, ein Transformatorfertigungsverfahren und eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine Fertigungseffizienz verbessern können.
Ein Transformatorfertigungsverfahren gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Schritte auf: Laminieren einer unteren Isolierungsschicht auf eine Oberfläche eines Halbleitersubstrats; Laminieren einer ersten Leiterschicht auf die untere Isolierungsschicht durch ein Vakuumabscheideverfahren, ein chemisches Aufdampfverfahren oder Sputtern; Gestalten der ersten Leiterschicht, um einen ersten, unteren, geraden Leiter und einen zweiten, unteren, geraden, Leiter auszubilden, welche nebeneinander angeordnet sind, sodass sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats mit einem Abstand angeordnet sind. Das Transformatorfertigungsverfahren weist weiter die Schritte auf: Laminieren einer oberen Isolierungsschicht auf die untere Isolierungsschicht, in welcher der erste, untere, gerade Leiter und der zweite, untere, gerade Leiter ausgebildet sind; Bereitstellen einer Mehrzahl von Durchkontaktierungen, die durch die obere Isolierungsschicht hindurchtreten, sodass die Mehrzahl von Durchkontaktierungen ein erstes Ende und ein zweites Ende des ersten, unteren, geraden Leiters sowie ein drittes Ende und ein viertes Ende des zweiten, unteren, geraden Leiters erreicht. Das erste Ende liegt angrenzend an das dritte Ende, und das zweite Ende liegt angrenzend an das vierte Ende. Das Transformatorfertigungsverfahren weist weiter die Schritte auf: Laminieren einer zweiten Leiterschicht auf die obere Isolierungsschicht durch das Vakuumabscheideverfahren, das chemische Aufdampfverfahren oder das Sputtern; und Gestalten der zweiten Leiterschicht, um einen ersten, oberen, geraden Leiter und einen zweiten, oberen, geraden Leiter auszubilden, sodass der erste, obere, gerade Leiter und der zweite, obere, gerade Leiter mit der Mehrzahl von Durchkontaktierungen in Kontakt sind. Der erste, obere, gerade Leiter ist so ausgebildet, dass er eine erste Durchkontaktierung, die an dem ersten Ende des ersten, unteren, geraden Leiter angeordnet ist, mit der zweiten Durchkontaktierung, die an dem vierten Ende des zweiten, unteren, geraden Leiters angeordnet ist, verbindet. Der zweite, obere, gerade Leiter ist so ausgebildet, dass er mit einer dritten Durchkontaktierung, die an dem zweiten Ende des ersten, unteren, geraden Leiters angeordnet ist, verbunden ist. Der erste, untere, gerade Leiter, der zweite, untere, gerade Leiter, der erste, obere, gerade Leiter und der zweite, obere, gerade Leiter sind über die Mehrzahl von Durchkontaktierungen miteinander verbunden, wodurch sie einen sich windenden Leiter (im Folgenden auch als Windungsleiter bezeichnet) bilden. Der Windungsleiter weist eine quadratische Spiralform auf, die eine Mittelachse aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats erstreckt.
Ein Transformator gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein Halbleitersubstrat; eine Isolierungsschicht, die auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrats laminiert ist; einen primären Windungsleiter und einen sekundären Windungsleiter. Der primäre Windungsleiter ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine Mittelachse aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats innerhalb der Isolierungsschicht erstreckt und durch eine Leiterschicht ausgelegt ist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht und einer gesputterten Schicht besteht. Der sekundäre Windungsleiter ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine Mittelachse innerhalb der Isolierungsschicht aufweist, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter angeordnet ist. Der sekundäre Windungsleiter ist magnetisch mit dem primären Windungsleiter gekoppelt und ist durch die Leiterschicht ausgelegt, die aus der Gruppe ausgewählt ist.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein Halbleitersubstrat; eine Isolierungsschicht, die an einen ersten Teil einer Oberfläche des Halbleitersubstrats laminiert ist; einen Transformator, der in der Isolierungsschicht ausgebildet ist; und eine Verdrahtung, die auf einem zweiten Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen ist. Wobei der Transformator einen primären Windungsleiter, welcher in einer viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine Mittelachse aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats innerhalb der Isolierungsschicht erstreckt, und einen zweiten Windungsleiter, welcher in der viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine Mittelachse innerhalb der Isolierungsschicht aufweist, aufweist, während er in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter angeordnet und magnetisch mit dem primären Windungsleiter verbunden ist. Die Verdrahtung, der primäre Windungsleiter und der sekundäre Windungsleiter sind durch eine Leiterschicht ausgelegt, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht und einer gesputterten Schicht besteht.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlicher.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Transformator und eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Transformators gemäß der Ausführungsform;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Transformator gemäß der Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Draufsicht eines Transformators gemäß der Ausführungsform;
5 ist ein Diagramm, das eine Aktion und eine Wirkung eines Transformators gemäß der Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
7 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
8 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
10 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
11 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
13 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Transformators gemäß einer Modifikation der Ausführungsform;
15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
17 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
18 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
19 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
20 ist eine Draufsicht, die einen Transformator gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt;
21 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung eines Transformators und der Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
22 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung eines Transformators und der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
23 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung eines Transformators und der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
24 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung eines Transformators und der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
25 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung eines Transformators und der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
26 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Ausführungsform darstellt;
27 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Ausführungsform darstellt;
28 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Ausführungsform darstellt;
29 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Ausführungsform darstellt;
30 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Ausführungsform darstellt;
31 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Ausführungsform darstellt;
32 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
33 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
34 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
35 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt;
36 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt; und
37 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Verfahren einer Fertigung eines Transformators gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der Ausführungsform
Anordnung einer Vorrichtung der Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das einen horizontalen Mikro-Transformator 10 und eine Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zeigt. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des horizontalen Mikro-Transformators 10 gemäß der Ausführungsform. Zur Vereinfachung einer Beschreibung sind in 2 xyz rechtwinklige Koordinatenachsen gezeigt.
Die Halbleitervorrichtung 100 weist ein Halbleitersubstrat 1, eine Isolierungsschicht 2, die auf die Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 laminiert ist, und den horizontalen Mikro-Transformator 10 auf, der innerhalb der Isolierungsschicht 2 vorgesehen ist. Weiter weist die Halbleitervorrichtung 100 eine Niederpotentialseitenschaltung 90, die mit dem horizontalen Mikro-Transformator 10 über einen Draht 4 verbunden ist, und eine Hochpotentialseitenschaltung 92, die mit dem horizontalen Mikro-Transformator 10 über einen Draht 4 verbunden ist, auf. Der horizontale Mikro-Transformator 10 weist einen primären Windungsleiter 20 und einen sekundären Windungsleiter 30 auf. Sowohl die Niederpotentialseitenschaltung 90 als auch die Hochpotentialseitenschaltung 92 weist eine Unterschichtverdrahtung 93, eine Verdrahtungsdurchkontaktierung 95 und eine Oberschichtverdrahtung 94 auf.
Das Halbleitersubstrat 1 ist ein Siliziumsubstrat. Das Halbleitersubstrat 1 kann ein Halbleitersubstrat mit breiter Bandlücke sein, das eine größere Bandlücke aufweist als Silizium. Das Halbleitersubstrat mit breiter Bandlücke kann ein SiC-Substrat, ein GaN-Substrat oder ein Diamant-Substrat sein.
Wie nachfolgend beschrieben wird, weist die Isolierungsschicht 2 eine untere Isolierungsschicht 2a und eine obere Isolierungsschicht 2b auf. Der primäre Windungsleiter 20 ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine Mittelachse CL innerhalb der Isolierungsschicht 2 aufweist. Die Mittelachse CL ist eine Achse, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 erstreckt. Der sekundäre Windungsleiter 30 ist in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter 20 angeordnet. Der sekundäre Windungsleiter 30 ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die die andere Mittelachse CL parallel zu der Mittelachse CL des primären Windungsleiters 20 innerhalb der Isolierungsschicht 2 aufweist. Der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 sind magnetisch miteinander gekoppelt. Der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 sind durch eine Leiterschicht ausgelegt. Die Leiterschicht, die den primären Windungsleiter 20 und den sekundären Windungsleiter 30 bildet, ist eine Leiterschicht, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht und einer gesputterten Schicht besteht. Es ist bevorzugt, dass die Leiterschicht, die den primären Windungsleiter 20 und den sekundären Windungsleiter 30 bildet, aus einem leitfähigen Material ausgebildet ist, das einen geringen Widerstand aufweist. Ein solches leitfähiges Material, das einen geringen Widerstand aufweist, kann Metall, dotiertes polykristallines Si oder dergleichen sein.
Die Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform ist eine Treiberschaltung zum Treiben einer Leistungshalbleitervorrichtung (nicht gezeigt). Die Halbleitervorrichtung 100 ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Treibersignals an einen Steueranschluss der Leistungshalbleitervorrichtung. Diese Art von Vorrichtung wird auch als Gate-Treiber bezeichnet. Die Halbleitervorrichtung 100 verwendet den horizontalen Mikro-Transformator 10 als eine Pegelverschiebungsschaltung. Der horizontale Mikro-Transformator 10 führt eine Pegelverschiebung auf das Treibersignal von der Niederpotentialseitenschaltung 90 durch, um das Treibersignal zu der Hochpotentialseitenschaltung 92 zu übertragen. Durch die Pegelverschiebung wird ein Hochpotentialsteuersignal generiert, das an den Steueranschluss der Leistungshalbleitervorrichtung bereitzustellen ist. Der primäre Windungsleiter 20 ist ein Signalübertragungsendteil zum Übertragen eines Niederpotentialtreibersignals. Der sekundäre Windungsleiter 30 ist ein Signalempfangsendteil zum Empfangen des im Pegel verschobenen Hochpotentialtreibersignals.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die den horizontalen Mikro-Transformator 10 gemäß der Ausführungsform zeigt. In 3 sind zur Vereinfachung einer Beschreibung der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 vollständig durch durchgezogene Linien gezeigt, während durch die Isolierungsschicht 2 hindurchgesehen wird. Hier wird das Verhältnis zwischen den xyz rechtwinkligen Koordinatenachsen, die in den Figuren gezeigt sind, und dem horizontalen Mikro-Transformator 10 und der Halbleitervorrichtung 100 beschrieben. Die z-Achsenrichtung ist eine normale Vektorrichtung der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1. Die z-Achsenrichtung ist eine Dickenrichtung der Isolierungsschicht 2, wenn die Isolierungsschicht 2 auf die Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 laminiert ist. Die xy-Ebene einschließlich der x-Achse und der y-Achse liegt parallel zu der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1. Die x-Richtung ist eine Richtung parallel zu der Mittelachse CL. Die y-Richtung ist orthogonal zu der Mittelachse CL.
Wie in 3 gezeigt, weist die Isolierungsschicht 2 eine untere Isolierungsschicht 2a, die auf das Halbleitersubstrat 1 laminiert ist, und eine obere Isolierungsschicht 2b, die auf die untere Isolierungsschicht 2a laminiert ist, auf. Der primäre Windungsleiter 20 weist mehrere primärseitige, untere, gerade Leiter 21, 22, mehrere primärseitige Durchkontaktierungen 26 und mehrere primärseitige, obere, gerade Leiter 25 auf. Die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 sind zwischen der unteren Isolierungsschicht 2a und der oberen Isolierungsschicht 2b vorgesehen. Die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 erstrecken sich parallel zu der y-Achse. Die mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26 treten durch die obere Isolierungsschicht 2b an jeweiligen beiden Endabschnitten der mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22. Die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 sind auf der oberen Isolierungsschicht 2b vorgesehen und mit den mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26 verbunden. Die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 weisen primärseitige, obere, gerade Leiter 25a, 25b1, 25b2 und 25d auf. Die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 bilden eine „dreidimensionale, viereckige Spiralform“ zusammen mit den mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leitern 21, 22 und den mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26.
Wie in 3 gezeigt, weist der primäre Windungsleiter 20 die „dreidimensionale, viereckige Spiralform“ auf, die innerhalb der Isolierungsschicht 2 vorgesehen ist. Die „dreidimensionale, viereckige Spiralform“ ist eine Form, in welcher sich ein gerades Objekt so erstreckt, dass es sich in einer rechteckigen Form biegt, während es sich um die Mittelachse CL herum windet, wenn die Spiralform parallel zu der Mittelachse CL der Spirale gesehen wird.
Die dreidimensionale viereckige Spiralform des primären Windungsleiters 20 wird beschrieben. Zuerst erstreckt sich innerhalb der Isolierungsschicht 2 die primärseitige Durchkontaktierung 26c, welche eine der mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26 ist, in einer Richtung nach unten, sodass sie sich der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 nähert. Die „Richtung nach unten“ ist eine Richtung entgegengesetzt zu der normalen Vektorrichtung der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 und korrespondiert zu einer negativen z-Achsenrichtung. Nachdem sich die primärseitige Durchkontaktierung 26c in der Richtung nach unten erstreckt hat, erstreckt sich der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21, der mit dieser primärseitigen Durchkontaktierung 26c verbunden ist, in einer ersten Ebenenrichtung. In dieser Ausführungsform korrespondiert die „erste Ebenenrichtung“ zu einer negativen y-Richtung. Die „erste Ebenenrichtung“ kann auf eine Richtung parallel zu der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 festgelegt sein, das heißt eine Richtung parallel zu der xy-Ebene.
Nachdem sich der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21 in der ersten Ebenenrichtung, das heißt die negative y-Richtung, erstreckt hat, erstreckt sich die primärseitige Durchkontaktierung 26a, die mit dem ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21 verbunden ist, in einer Richtung nach oben. Die „Richtung nach oben“ ist entgegengesetzt zu der Richtung nach unten, das heißt, korrespondiert zu der z-Achsenrichtung. Die mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26 erstrecken sich parallel zu der z-Achse und weisen keinen strukturellen Unterschied voneinander auf. Die „Richtung nach unten“ und die „Richtung nach oben“, die hier beschrieben sind, sind Ausdrücke zur Vereinfachung, um die dreidimensionale, viereckige Spiralform zu beschreiben. Nachdem sich die primärseitige Durchkontaktierung 26a in der Richtung nach oben erstreckt hat, erstreckt sich der primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1, der mit der primärseitigen Durchkontaktierung 26a verbunden ist, in einer zweiten Ebenenrichtung. In dieser Ausführungsform ist die „zweite Ebenenrichtung“ nicht parallel zu der y-Richtung sondern ist ein zusammengesetzter Vektor aus dem y-Richtungsvektor und dem x-Richtungsvektor. Deshalb sind die beiden Enden des primärseitigen, oberen, geraden Leiters 25b1 voneinander in der x-Richtung versetzt. Die „zweite Ebenenrichtung“ kann auf eine Richtung parallel zu der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1, das heißt eine Richtung parallel zu der xy-Ebene festgelegt werden.
Die gerade verarbeitete Leiterschicht erstreckt sich, während sie sich wiederholt in der vorstehenden Folge biegt, wodurch sie die viereckige Spiralform erhält, die sich um die Mittelachse CL windet. Das heißt, der primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1, die primärseitige Durchkontaktierung 26b, der zweite primärseitige, untere, gerade Leiter 22 und die übrige primärseitige Durchkontaktierung 26 und der primärseitige, obere, gerade Leiter 25d sind miteinander verbunden, wodurch sich der gerade Leiter so erstreckt, dass er weiter eine Runde über der Mittelachse CL beschreibt.
Der sekundäre Windungsleiter 30 weist mehrere sekundärseitige, untere, gerade Leiter 31, 32, mehrere sekundärseitige Durchkontaktierungen 36 und mehrere sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35 auf. Die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 sind zwischen der unteren Isolierungsschicht 2a und der oberen Isolierungsschicht 2b vorgesehen. Die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 erstrecken sich parallel zu der y-Achse. Die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 sind in der gleichen Schicht vorgesehen wie die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22. Die mehreren sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 treten durch die obere Isolierungsschicht 2b an jeweiligen beiden Endabschnitten der mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32. Die mehreren sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 sind in der gleichen Schicht vorgesehen wie die mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26. Die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 sind auf der oberen Isolierungsschicht 2b vorgesehen und mit den mehreren sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 verbunden. Die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 weisen sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35a, 35b1, 35b2 und 35d auf. Die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 bilden eine viereckige Spiralform zusammen mit den mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leitern 31, 32 und den mehreren sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36. Die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 sind in der gleichen Schicht vorgesehen wie die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25.
Wie der primäre Windungsleiter 20 weist der sekundäre Windungsleiter 30 eine dreidimensionale, viereckige Spiralform auf, die innerhalb der Isolierungsschicht 2 vorgesehen ist. Die dreidimensionale, viereckige Spiralform des sekundären Windungsleiters 30 ist in der Isolierungsschicht 2 vorgesehen, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter 20 angeordnet ist. Wie der primäre Windungsleiter 20 weist der sekundäre Windungsleiter 30 eine viereckige Spiralform auf, welche sich wiederholt in der nachfolgenden Folge der „Richtung nach unten“, der „ersten Ebenenrichtung“, der „Richtung nach oben“ und der „zweiten Ebenenrichtung“ erstreckt, die vorstehend beschrieben sind.
Da die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 in der gleichen Schicht vorgesehen sind, können diese Leiter in einem Stück durch den gleichen Verdrahtungsausbildungsprozess ausgebildet werden. Da die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 in der gleichen Schicht vorgesehen sind, können diese Leiter in einem Stück durch den gleichen Verdrahtungsausbildungsprozess ausgebildet werden. Der Durchkontaktierungsausbildungsprozess zum Bereitstellen der primärseitigen Durchkontaktierungen 26 und der sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 kann gemeinsam ausgeführt werden.
Der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 sind voneinander nur um einen Abstand D₁ in der xy-Ebenenrichtung entfernt. Eine gewünschte Spannungsfestigkeit kann einfach durch ein Anpassen des Abstands D₁ erhalten werden, wenn der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 ausgebildet werden. Die elektrische Isolierung zwischen dem primären Windungsleiter 20 und dem sekundären Windungsleiter 30 kann einfach durch Vorsehen des primären Windungsleiters 20 und des sekundären Windungsleiters 30 in der Isolierungsschicht 2, sodass die beiden Leiter 20 und 30 in der xy-Ebenenrichtung mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, sichergestellt werden. Als eine Folge ist es, da es unnötig ist, den primären Windungsleiter 20 und den sekundären Windungsleiter 30 in der z-Richtung voneinander zu isolieren, unnötig, eine Isolierungsschicht zwischen dem primären Windungsleiter 20 und dem sekundären Windungsleiter 30 vorzusehen, die eine große Dicke in der z-Richtung aufweist.
Gemäß dem horizontalen Mikro-Transformator 10 der Ausführungsform weist jeder des primären Windungsleiters 20 und des sekundären Windungsleiters 30 die viereckige Spiralform auf. Der Windungsleiter, der die polygonalartige Spiralform aufweist, kann durch Verbinden der „mehreren geraden Leiter“ parallel zu der Ebenenrichtung der Isolierungsschicht 2, das heißt der xy-Ebenenrichtung, und der „mehreren Durchkontaktierungen“ vertikal zu der Isolierungsschicht 2 ausgebildet werden. Die „viereckige Spiralform“ kann eine „quadratische Spiralform“ oder eine „rechteckige Spiralform“ sein. Die „mehreren geraden Leiter“ umfassen die primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22, die primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25, die sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 und die sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35. Die „mehreren Durchkontaktierungen“ umfassen die mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26 und die mehreren sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Strukturmerkmal können der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 unter Verwendung des chemischen Aufdampfverfahrens oder dergleichen ausgebildet werden wie in dem Fall des Verdrahtungsausbildungsprozesses. Das heißt, der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 können durch Ausbilden der Leiterschicht gemäß dem Vakuumabscheidungsverfahren, dem chemischen Aufdampfverfahren oder Sputtern ausgebildet werden wie in dem Fall des Verdrahtungsausbildungsprozesses, der auf die Halbleitervorrichtung 100 angewendet wird. Da der horizontale Mikro-Transformator 10 durch Abwandeln des Verdrahtungsausbildungsprozesses für die Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet werden kann, können die Fertigungskosten und die Taktzeit für den horizontalen Mikro-Transformator 10 merklich reduziert werden. Da die Breite W, die Windungszahlen N1, N2 und die Höhe in der z-Richtung des primären Windungsleiters 20 und des sekundären Windungsleiters 30 einfach durch ein Gestalten mit hoher Präzision eingestellt werden können, kann auch eine Übertragungskapazität des Pegelverschiebungssignals angepasst werden.
Die Halbleitervorrichtung 100 ist ein Gate-Treiber zum Treiben einer Leistungsvorrichtung und weist eine Niederpotentialseitenschaltung 90 zum Treiben einer N-Seiten-Leistungsvorrichtung und eine Hochpotentialseitenschaltung 92 zum Treiben einer P-Seiten-Leistungsvorrichtung auf. Die N-Seiten-Leistungsvorrichtung ist eine Niederpotentialseiten-Leistungsvorrichtung. Die P-Seiten-Leistungsvorrichtung ist eine Hochpotentialseiten-Leistungsvorrichtung. Die Niederpotentialseitenschaltung 90 treibt die N-Seiten-Leistungsvorrichtung mit der Masse als einem ersten Referenzpotential GND festgelegt. Die Hochpotentialseitenschaltung 92 treibt die P-Seiten-Leistungsvorrichtung mit einem zweiten Referenzpotential Vs, das höher ist als das erste Referenzpotential GND. Die Leistungsvorrichtung kann ein IGBT, ein MOSFET oder ein Bipolartransistor sein. Diese Leistungsvorrichtungen werden als Halbleiterschaltelemente verwendet. In dieser Ausführungsform ist das zweite Referenzpotential Vs als ein Beispiel eines Source-Potentials festgelegt. Um die Niederpotentialseiten-Leistungsvorrichtung zu schützen, ist erforderlich, das zweite Referenzpotential Vs von dem ersten Referenzpotential zu trennen. Weiter ist eine Pegelverschiebungsfunktion notwendig, um ein Signal, das zu dem ersten Referenzpotential GND eingegeben wird, zu dem Vs-Potential zu übertragen. Wenn das Signal von dem Vs-Potential zu dem ersten Referenz-Potential GND übertragen wird, ist auch eine inverse Pegelverschiebungsfunktion notwendig. Ein Photo-Koppler, ein HVIC und ein Mikro-Transformator sind als ein allgemeines Pegelverschiebungselement für einen Gate-Treiber bekannt. Der Mikro-Transformator weist einen Vorteil auf, dass er verglichen mit dem Photo-Koppler eine höhere Temperaturtoleranz und einen höheren Widerstand gegenüber einem Verschleiß aufweist. Weiter weist der Mikro-Transformator außerdem einen Vorteil auf, dass ein Leckstrom, der in einem HVIC auftritt, nicht fließt, weil er eine Isolierungstrennstruktur aufweist. Der horizontale Mikro-Transformator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist diese Vorteile des Mikro-Transformators auf.
4 ist eine Draufsicht des horizontalen Mikro-Transformators 10 gemäß der Ausführungsform. Es wird angenommen, dass die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 die gleiche Dicke und die gleiche Länge aufweisen. Es wird außerdem angenommen, dass die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 die gleiche Dicke und die gleiche Länge aufweisen.
In 4 sind für eine Vereinfachung einer Darstellung die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25, die sich über den mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leitern 21, 22 befinden, so dargestellt, dass sie schmaler sind als die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22. Es ist jedoch keine Einschränkung in einer Dicke zwischen jedem der mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und jedem der mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 festgelegt, und beide Leiter können die gleiche Dicke aufweisen, oder ein Leiter kann in einer Dicke größer sein als die anderen Leiter. In diesem Punkt wird das Gleiche auf die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 angewendet.
Wie aus 4 ersichtlich ist, sind die Längen der mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und der mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leitern 31, 32 Abmessungen in der y-Richtung. Die Längen der mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 bestimmen die Breite W des primären Windungsleiters 20, und die Längen der mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 bestimmen die Breite W des sekundären Windungsleiters 30. Mindestens eines der Windungszahl und der Breite kann zwischen dem primären Windungsleiter 20 und dem sekundären Windungsleiter 30 verschieden sein.
In der Ausführungsform ist sowohl der primäre Windungsleiter 20 als auch der sekundäre Windungsleiter 30 zweimal um die Mittelachse CL gewunden. Entsprechend ist sowohl die Windungszahl N1 des primären Windungsleiters 20 als auch die Windungszahl N2 des zweiten Windungsleiters 30 gleich 2. Die Windungszahl kann durch Winden sowohl des primären Windungsleiters 20 als auch des zweiten Windungsleiters 30 um die Mittelachse CL auf drei oder mehr Male erhöht werden.
5 ist ein Diagramm, das eine Aktion und eine Wirkung des horizontalen Mikro-Transformators 10 gemäß der Ausführungsform zeigt. Wenn ein Primärstrom I₁ in dem primären Windungsleiter 20 des horizontalen Mikro-Transformators 10 fließt, tritt ein Magnetfeld H₁ aufgrund der Spulenstruktur des primären Windungsleiters 20 auf. In dem sekundären Windungsleiter 30 des horizontalen Mikro-Transformators 10 tritt eine induzierte elektromotorische Kraft V₁ auf, sodass sie das auftretende Magnetfeld verschiebt. Diese Folge von Aktionen ermöglicht eine Pegelverschiebungsübertragung von Signalen. Wenn keine Signalübertragung ausgeführt wird, sind der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 voneinander mit einem vorbestimmten Trennungsabstand D₁ in der horizontalen Richtung getrennt, wobei die Isolierungsschicht 2 dazwischen eingeschoben ist. Eine notwendige Spannungsfestigkeitsspezifikation kann durch Anpassen des vorbestimmten Trennungsabstands erhalten werden. Es gibt einen Vorteil, dass eine elektrische Trennung möglich ist, ohne einen Leckstrom zu generieren. Als eine Folge ist es in einer Gate-Treiberschaltung möglich, dass eine wechselseitige Signalübertragung zwischen einer Niederpotentialseite und einer Hochpotentialseite von 600 V oder dergleichen ausgeführt werden kann, wobei eine elektrische Trennung zwischen der Niederpotentialseite und der Hochpotentialseite sichergestellt wird.
Fertigungsverfahren der Ausführungsform
21 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung des horizontalen Mikro-Transformators 10 und der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform zeigt. 26 bis 31 sind Fertigungsablaufdiagramme, die das Verfahren einer Fertigung des horizontalen Mikro-Transformators 10 gemäß der Ausführungsform darstellen.
Zuerst wird in Schritt S100 ein Halbleitersubstrat 1 vorbereitet. Dieser Schritt ist in 26 gezeigt. Als Nächstes wird in Schritt S102 eine untere Isolierungsschicht 2a auf die Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 laminiert. Dieser Schritt ist in 27 gezeigt.
Als Nächstes wird in Schritt S104 eine erste Leiterschicht durch das Vakuumabscheidungsverfahren, das chemische Aufdampfverfahren oder das Sputtern auf die untere Isolierungsschicht 2a laminiert.
Als Nächstes wird in Schritt S106 die erste Leiterschicht einem Gestalten unterzogen, um einen ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21 und einen zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 22 auszubilden. In diesem Schritt S106 wird die erste Leiterschicht einem Gestalten unterzogen, um auch einen ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31 und einen zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 32 auszubilden. Der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21, der zweite primärseitige, untere, gerade Leiter 22, der erste sekundärseitige, untere, gerade Leiter 31 und der zweite sekundärseitige, untere, gerade Leiter 32 sind in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 nebeneinander mit einem Abstand voneinander angeordnet.
Das Stadium, in welchem die Schritte S104 und S106 gerade abgeschlossen worden sind, ist in 28 gezeigt.
Als Nächstes wird in Schritt S108 eine obere Isolierungsschicht 2b auf die untere Isolierungsschicht 2a laminiert, in welcher der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21, der zweite primärseitige, untere, gerade Leiter 22, der erste sekundärseitige, untere, gerade Leiter 31 und der zweite sekundärseitige, untere, gerade Leiter 32 ausgebildet sind. Dieser Schritt ist in 29 gezeigt.
Als Nächstes werden in Schritt S110 mehrere primärseitige Durchkontaktierungen 26, die durch die obere Isolierungsschicht 2b hindurchtreten, so vorgesehen, dass sie ein Ende und das andere Ende des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 sowie ein Ende und das andere Ende des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22 erreichen. In diesem Schritt S110 werden auch mehrere sekundärseitige Durchkontaktierungen 36, die durch die obere Isolierungsschicht 2b hindurchtreten, so vorgesehen, dass sie ein Ende und das andere Ende des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 sowie ein Ende und das andere Ende des zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 32 erreichen. Insbesondere werden mehrere Vertiefungen 28, 38 durch Trockenätzen an Positionen ausgebildet, wo mehrere primärseitige Durchkontaktierungen 26 und mehrere sekundärseitige Durchkontaktierungen 36 vorgesehen werden. Das Stadium, in welchem die mehreren Vertiefungen 28, 38 bereitgestellt worden sind, ist in 30 gezeigt. Die mehreren Vertiefungen 28, 38 werden mit einem leitfähigen Material gefüllt, um die Durchkontaktierungen auszubilden.
Als Nächstes wird in Schritt S112 eine zweite Leiterschicht durch das Vakuumabscheideverfahren, das chemische Aufdampfverfahren oder das Sputtern auf die obere Isolierungsschicht 2b laminiert.
Als Nächstes wird in Schritt S114 die zweite Leiterschicht einem Gestalten unterzogen, um mehrere primärseitige, obere, gerade Leiter 25 auszubilden, die einen ersten primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25b1 und einen zweiten primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25b2 aufweisen. Endabschnitte sowohl des ersten primärseitigen, oberen, geraden Leiters 25b1 als auch des zweiten primärseitigen, oberen, geraden Leiters 25b2 sind mit den primärseitigen Durchkontaktierungen 26 verbunden. In diesem Schritt S114 wird die zweite Leiterschicht einem Gestalten unterzogen, um auch mehrere sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35 auszubilden, die einen ersten sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35b1 und einen zweiten sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35b2 aufweisen. Endabschnitte sowohl des ersten sekundärseitigen, oberen, geraden Leiters 35b1 als auch des zweiten sekundärseitigen, oberen, geraden Leiters 35b2 sind mit den sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 verbunden.
Das Stadium, in welchem die Schritte S112 und S114 abgeschlossen worden sind, ist in 31 gezeigt.
Hier wird eine Anordnung in einer Draufsicht mit Bezug auf 4 beschrieben. In dem vorstehenden Schritt S114 wird der erste primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1 so ausgebildet, dass er eine primärseitige Durchkontaktierung 26a und eine andere primärseitige Durchkontaktierung 26b miteinander verbindet. Die eine primärseitige Durchkontaktierung 26a ist an einem ersten Endabschnitt des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 angeordnet. Die andere primärseitige Durchkontaktierung 26b ist an einem von einem Ende und dem anderen Ende des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22 angeordnet, welcher sich an einer weiter entfernten Seite des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22 von dem ersten Endabschnitt des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 befindet. Noch eine andere primärseitige Durchkontaktierung 26c ist an einem zweiten Endabschnitt des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 angeordnet. In Schritt S114 wird der zweite primärseitige, obere, gerade Leiter 25b2 so ausgebildet, dass er mit der noch anderen primärseitigen Durchkontaktierung 26c verbunden ist. Entsprechend können der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21, der zweite primärseitige, untere, gerade Leiter 22, der erste primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1 und der zweite primärseitige, obere, gerade Leiter 25b2 über die mehreren primärseitigen Durchkontaktierungen 26a, 26b und 26c miteinander verbunden sein. Als eine Folge wird der primäre Windungsleiter 20 so gebildet, dass er eine viereckige Spiralform aufweist, die die Mittelachse CL aufweist. Die Mittelachse CL erstreckt sich in der xy-Ebenenrichtung parallel zu der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1.
In dem vorstehenden Schritt S114 wird der erste sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35b1 so ausgebildet, dass er eine sekundärseitige Durchkontaktierung 36a und eine andere sekundärseitige Durchkontaktierung 36b miteinander verbindet. Die eine sekundärseitige Durchkontaktierung 36a ist an einem ersten Endabschnitt des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 angeordnet. Die andere sekundärseitige Durchkontaktierung 36b ist an einem von einem Ende und dem anderen Ende des zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 32 angeordnet, welcher sich an einer weiter entfernten Seite des zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 32 von dem ersten Endabschnitt des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 befindet. Noch eine andere sekundärseitige Durchkontaktierung 36c ist an einem zweiten Endabschnitt des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 angeordnet. In Schritt S114 wird der zweite sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35b2 so ausgebildet, dass er mit der noch anderen sekundärseitigen Durchkontaktierung 36c verbunden ist. Entsprechend können der erste sekundärseitige, untere, gerade Leiter 31, der zweite sekundärseitige, untere, gerade Leiter 32, der erste sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35b1 und der zweite sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35b2 über die mehreren sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36a, 36b und 36c miteinander verbunden sein. Als eine Folge wird der sekundäre Windungsleiter 30 so ausgebildet, dass er eine viereckige Spiralform aufweist, die die Mittelachse CL aufweist.
Gemäß dem vorstehenden Fertigungsverfahren werden der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 nebeneinander bereitgestellt, sodass sie mit einem Abstand voneinander in einer Ebenenrichtung der Isolierungsschicht 2 angeordnet sind, wodurch der horizontale Mikro-Transformator 10 gefertigt werden kann.
Der Aufbau von 4 kann wie folgt beschrieben werden. Wie in 4 beschrieben, erreichen die Durchkontaktierungen 26 „ein erstes Ende 21 p1“ und „ein zweites Ende 21p2“ des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 sowie „ein drittes Ende 22p1“ und „ein viertes Ende 22p2“ des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22. Das erste Ende 21p1 liegt angrenzend an das dritte Ende 22p1. Das zweite Ende 21p2 liegt angrenzend an das vierte Ende 22p2. Der erste primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1 ist so ausgebildet, dass er eine erste Durchkontaktierung (d.h. die eine primärseitige Durchkontaktierung 26a), die an dem ersten Ende 21p1 des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 angeordnet ist, mit einer zweiten Durchkontaktierung (d.h. der anderen primärseitigen Durchkontaktierung 26b), die an dem vierten Ende 22p2 des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22 angeordnet ist, verbindet. Der zweite primärseitige, obere, gerade Leiter 25b2 ist so ausgebildet, dass er mit einer dritten Durchkontaktierung (d.h. der noch anderen primärseitigen Durchkontaktierung 26c) verbunden ist, welche an dem zweiten Ende 21p2 des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 angeordnet ist.
Der Aufbau von 4 kann wie folgt beschrieben werden. Wie in 4 beschrieben, erreichen die Durchkontaktierungen 36 „ein erstes Ende 31p1“ und „ein zweites Ende 31p2“ des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 sowie „ein drittes Ende 32p1“ und „ein viertes Ende 32p2“ des zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 32. Das erste Ende 31 p1 liegt angrenzend an das dritte Ende 32p1. Das zweite Ende 31p2 liegt angrenzend an das vierte Ende 32p2. Der erste sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35b1 ist so ausgebildet, dass er eine erste Durchkontaktierung (d.h. die eine sekundärseitige Durchkontaktierung 36a), die an dem ersten Ende 31p1 des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 angeordnet ist, mit einer zweiten Durchkontaktierung (d.h. der anderen sekundärseitigen Durchkontaktierung 36b), die an dem vierten Ende 32p2 des zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 32 angeordnet ist, verbindet. Der zweite sekundärseitige, obere, gerade Leiter 35b2 ist so ausgebildet, dass er mit einer dritten Durchkontaktierung (d.h. der noch anderen sekundärseitigen Durchkontaktierung 36c) verbunden ist, welche an dem zweiten Ende 31p2 des ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiters 31 angeordnet ist.
Als Nächstes wird in Schritt S116 der horizontale Mikro-Transformator 10 über Drähte 4 durch Wire-Bonding mit der Niederpotentialseitenschaltung 90 und der Hochpotentialseitenschaltung 92 verbunden.
Wie vorstehend beschrieben, weist gemäß dem horizontalen Mikro-Transformator 10 der Ausführungsform sowohl der primäre Windungsleiter 20 als auch der sekundäre Windungsleiter 30 die viereckige Spiralform auf. Gemäß dem Strukturmerkmal, wie vorstehend beschrieben, können der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 durch Formen der Leiterschicht gemäß dem chemischen Aufdampfverfahren oder dergleichen wie in dem Fall des Verdrahtungsausbildungsprozesses ausgebildet werden. Deshalb kann die Fertigungseffizienz des horizontalen Mikro-Transformators 10 verbessert werden.
Gemäß dem horizontalen Mikro-Transformator 10 der Ausführungsform sind der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 in der Isolierungsschicht 2 so vorgesehen, dass sie in der xy-Ebenenrichtung voneinander entfernt liegen, wodurch die elektrische Isolierung zwischen den beiden Leitern 20 und 30 sichergestellt werden kann. Als eine Folge ist es unnötig, eine dicke Isolierungsschicht vorzusehen, die notwendig ist, wenn der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 in der z-Richtung voneinander isoliert werden. Weiter kann eine gewünschte Spannungsfestigkeit einfach durch Anpassen der Positionen des primären Windungsleiters 20 und des sekundären Windungsleiters 30 in der Isolierungsschicht 2 erhalten werden.
Gemäß dem Fertigungsverfahren der Ausführungsform, wie in den Schritten S102 bis S114 beschrieben, wird die Leiterschicht durch das Vakuumabscheideverfahren, das chemische Aufdampfverfahren oder das Sputtern laminiert, und die Leiterschicht wird einem Gestalten unterzogen, um die mehreren geraden Leiter auszubilden. Da diese Folge von Schritten die gleiche ist wie der Verdrahtungsausbildungsprozess, der auf die Halbleitervorrichtung 100 angewendet wird, können der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 durch Abwandeln des Verdrahtungsausbildungsprozesses der Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet werden. Die mehreren Windungsleiter werden nebeneinander ausgebildet, sodass sie in der xy-Ebenenrichtung der Isolierungsschicht 2 mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, wodurch der horizontale Mikro-Transformator 10 erhalten werden kann. Als eine Folge können die Fertigungskosten und die Taktzeit des horizontalen Mikro-Transformators 10 merklich reduziert werden.
Modifikation der Ausführungsform
[Erste Modifikation]
6 bis 12 sind Draufsichten, die einen horizontalen Mikro-Transformator 10 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigen. Der horizontale Mikro-Transformator 10 gemäß der ersten Modifikation kann in verschiedenen Formen in einer Draufsicht ausgebildet sein, wie in 6 bis 12 gezeigt. In einer Draufsicht sind die in 6 bis 12 gezeigten Strukturen verschiedenen von derjenigen, die in 4 gezeigt ist, aber die in 6 bis 12 gezeigten Strukturen sind Strukturen, welche „dreidimensionale, viereckige Spiralformen“ aufweisen, und in welchen sich gerade Leiter erstrecken, während sie abbiegen und sich um die Mittelachse CL herum winden wie in dem Fall von 4.
Wie in 6 gezeigt, können die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 mit Bezug auf die Mittelachse CL schräg sein. In 4 kreuzen die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 die Mittelachse CL vertikal, und in diesem Punkt sind der Aufbau von 4 und der Aufbau von 6 voneinander verschieden.
Wie in 7 gezeigt, können die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 gebogene Abschnitte 21q, 22q, 31q, 32q aufweisen, welche hakenförmig, das heißt, in einer L-Form gebogen sind. Der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21 und der primärseitige, obere, gerade Leiter 25b erstrecken sich parallel zu der y-Richtung, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 miteinander überlappen. Ein Ende des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 biegt ab und erstreckt sich in der x-Richtung. In einer Draufsicht von 7 erstreckt sich der primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1 gerade zwischen einem Ende des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 und einem Endabschnitt des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22. Der primärseitige, obere, gerade Leiter 25b1 und der zweite primärseitige, untere, gerade Leiter 22 erstrecken sich parallel zu der y-Richtung, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 miteinander überlappen. Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der Modifikation von 7 Abschnitte hergestellt werden, an welchen sich die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 parallel zu der y-Richtung erstrecken, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 miteinander überlappen. Das Gleiche wird auf die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 angewendet.
Wie in 8 und 9 gezeigt, kann der zweite primärseitige, untere, gerade Leiter 22 so ausgebildet sein, dass er kürzer ist als der erste primärseitige, untere, gerade Leiter 21. In 8 und 9 erstrecken sich die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 parallel zueinander, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 miteinander überlappen. Weiter biegt der primärseitige, obere, gerade Leiter 25 von der Mitte des ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 21 ab. Der gebogene primärseitige, obere, gerade Leiter 25 ist mit der primärseitigen Durchkontaktierung 26 verbunden, die an einem Endabschnitt des zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiters 22 angeordnet ist. Das Gleiche wird auf die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 angewendet.
Der Unterschied zwischen 8 und 9 liegt in den gebogenen Formen der mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 und der sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35. In 8 sind die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 an abgerundeten, gekrümmten Abschnitten 25r, 35r gebogen. In 9 sind die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 an rechtwinklig gekrümmten Abschnitten 25s, 35s gebogen.
Wie in 10 gezeigt, können die gebogenen Abschnitte 22q, 31a in 7 zu schräg gebogenen Abschnitten 22m, 31m modifiziert werden, die schräg gebogen sind. Wie in 11 gezeigt, können die gebogenen Abschnitte 21q, 22q, 31q, 32q in der Modifikation von 7 zu abgerundeten, gekrümmten Abschnitten 21r, 22r, 31r, 32r modifiziert werden.
Wie in 12 gezeigt, können Teile der gekrümmten Abschnitte 25s, 35s in 9 zu schräg gebogenen Abschnitten 25m, 35m modifiziert werden, welche schräg gebogen sind.
[Zweite Modifikation]
13 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung 101 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt. Die Halbleitervorrichtung 101 weist ein Halbleitersubstrat 1, eine Isolierungsschicht 2, die auf einen ersten Teil der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 laminiert ist, einen horizontalen Mikro-Transformator 10, der auf der Isolierungsschicht 2 ausgebildet ist, sowie eine Niederpotentialseitenschaltung 90 und eine Hochpotentialseitenschaltung 92, welche auf einem zweiten Teil der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 vorgesehen sind, auf. Wie in 13 gezeigt, ist der „erste Teil“ ein Mittenbereich auf der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1, und der „zweite Teil“ sind Bereiche an den beiden Seiten des ersten Teils auf der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1. Die Niederpotentialseitenschaltung 90 weist Unterschichtverdrahtungen 93, Verdrahtungsdurchkontaktierungen 95 und Oberschichtverdrahtungen 94 auf, welche auf dem zweiten Teil der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 vorgesehen sind. Die Hochpotentialseitenschaltung 92 weist Unterschichtverdrahtungen 93, Verdrahtungsdurchkontaktierungen 95 und Oberschichtverdrahtungen 94 auf, welche auf dem zweiten Teil der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 vorgesehen sind. Die Halbleitervorrichtung 101 gemäß der zweiten Modifikation unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform darin, dass der horizontale Mikro-Transformator 10 zusammen mit der Niederpotentialseitenschaltung 90 und der Hochpotentialseitenschaltung 92 auf einem Halbleitersubstrat 1 integriert ist.
In der Modifikation von 13 sind alle der Unterschichtverdrahtungen 93, der Verdrahtungsdurchkontaktierungen 95, der Oberschichtverdrahtungen 94, der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 durch eine Leiterschicht ausgelegt, die von einer Gruppe ausgewählt ist, die eine Vakuumabscheidungsschicht, eine chemische Aufdampfschicht und eine gesputterte Schicht umfasst. In den Schritten S104 und S106 können die Unterschichtverdrahtungen 93 der Niederpotentialseitenschaltung 90 und der Hochpotentialseitenschaltung 92 zusammen mit den mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leitern 21, 22 und den mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leitern 31, 32 ausgebildet werden. In den Schritten S112 und S114 können die Oberschichtverdrahtungen 94 der Niederpotentialseitenschaltung 90 und der Hochpotentialseitenschaltung 92 zusammen mit den mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leitern 25 und den mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leitern 35 ausgebildet werden. Als eine Folge gibt es einen Vorteil, dass die Unterschichtverdrahtungen 93, die Verdrahtungsdurchkontaktierungen 95, die Oberschichtverdrahtungen 94, der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 durch einen gemeinsamen Verdrahtungsausbildungsprozess ausgebildet werden können.
Die vorstehende erste Modifikation kann auf die Halbleitervorrichtung 101 nach der Integrationsart mit dem horizontalen Mikro-Transformator gemäß der vorstehenden zweiten Modifikation angewendet werden.
[Dritte Modifikation]
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines horizontalen Mikro-Transformators 10 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform. Eine Halbleitervorrichtung 101a gemäß der in 14 gezeigten Modifikation weist eine dreilagige Verdrahtungsstruktur auf, die drei Isolierungsschichten auf der Oberfläche 1a des Halbleitersubstrats 1 aufweist. Der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 sind in einer zweiten unteren Isolierungsschicht 2a2 und der oberen Isolierungsschicht 2b ausgebildet. Das heißt, eine erste untere Isolierungsschicht 2a1 und die zweite untere Isolierungsschicht 2a2, welche zwei Isolierungsschichten sind, die an der unteren Seite angeordnet sind, korrespondieren zu einer gesamten unteren Isolierungsschicht 2a.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die den horizontalen Mikro-Transformator 110 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt. Gemäß der in 15 gezeigten Modifikation ist eine Zwischenisolierungsschicht 2c zwischen der unteren Isolierungsschicht 2a und der oberen Isolierungsschicht 2b hinzugefügt. Eine primärseitige Durchkontaktierung 261, die in der Zwischenisolierungsschicht 2c vorgesehen ist, ist mit einer primärseitigen, oberen Durchkontaktierung 262, die in der oberen, Isolierungsschicht 2b vorgesehen ist, verbunden, um eine primärseitige Durchkontaktierung 26 zu bilden. Ähnlich ist eine sekundärseitige, untere Durchkontaktierung 361, die in der Zwischenisolierungsschicht 2c vorgesehen ist, mit einer sekundärseitigen, oberen Durchkontaktierung 362, die in der oberen Isolierungsschicht 2b vorgesehen ist, verbunden, um eine sekundärseitige Durchkontaktierung 36 zu bilden.
22 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren einer Fertigung des horizontalen Mikro-Transformators 110 und der Halbleitervorrichtung 102 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt. Der Unterschied zwischen dem Ablaufdiagramm von 22 und dem Ablaufdiagramm von 21 liegt darin, dass der Schritt S110 weggelassen ist und auch die Schritte S200, S202, S204, S206 und S210 hinzugefügt sind.
In dem Ablaufdiagramm von 22 wird nach Schritt S106 die Zwischenisolierungsschicht 2c in Schritt 200 laminiert. In Schritt S202 wird ein erstes Durchgangsloch, das durch die Zwischenisolierungsschicht 2c tritt, vorgesehen, wodurch die primärseitige, untere Durchkontaktierung 261 und die sekundärseitige, untere Durchkontaktierung 361 ausgebildet werden. Als Nächstes wird in Schritt S204 durch CVD oder dergleichen eine zwischenliegende, leitfähige Schicht ausgebildet. Als Nächstes wird in Schritt S206 die zwischenliegende, leitfähige Schicht einem Gestalten unterzogen, um eine Zwischenverdrahtungsschicht 41 auszubilden. Als Nächstes wird Schritt S108 so ausgeführt, dass die obere Isolierungsschicht 2b so laminiert wird, dass sie die Zwischenverdrahtungsschicht 41 bedeckt. Als Nächstes wird Schritt S210 ausgeführt. In Schritt S210 wird ein zweites Durchgangsloch, das durch die obere Isolierungsschicht 2b tritt, so vorgesehen, dass es mit dem ersten Durchgangsloch, das in Schritt S202 bereitgestellt wird, verbunden ist. In Schritt S210 wird das zweite Durchgangsloch mit einem Leiter gefüllt, wodurch eine primärseitige, obere Durchkontaktierung 262 und eine sekundärseitige, obere Durchkontaktierung 362 ausgebildet werden. Danach werden die Schritte S112, S114 und S116 wie in dem Fall des Ablaufdiagramms von 21 ausgeführt.
Durch weiteres Modifizieren der Modifikation von 15 kann ein Durchgangsloch, das durch die Zwischenisolierungsschicht 2c und die obere Isolierungsschicht 2b tritt, durch den gleichen Prozess ausgebildet werden. Als eine Folge gibt es einen Vorteil, dass die primärseitigen Durchkontaktierungen 26 und die sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 mit weniger Prozessen ausgebildet werden. Diese weitere Modifikation wird mit Bezug auf 23 beschrieben. 23 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Fertigungsverfahren des horizontalen Mikro-Transformators 110 und der Halbleitervorrichtung 102 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt. Ein erster Unterschied zwischen dem Ablaufdiagramm von 23 und dem Ablaufdiagramm von 22 liegt darin, dass Schritt S202 weggelassen ist. Ein zweiter Unterschied zwischen dem Ablaufdiagramm von 23 und dem Ablaufdiagramm von 22 liegt darin, dass der Schritt S210 durch Schritt S310 ersetzt ist. Nach Schritt S200 wird Schritt S204 ausgeführt, ohne Schritt S202 auszuführen. Deshalb besteht ein Unterschied, dass die primärseitige, untere Durchkontaktierung 261 und die sekundärseitige, untere Durchkontaktierung 361 nicht ausgebildet werden. Nach Schritt S108 wird Schritt S310 ausgeführt. In Schritt S310 wird ein Durchgangsloch bereitgestellt, das sowohl durch die obere Isolierungsschicht 2b als auch die Zwischenisolierungsschicht 2c tritt, und das Durchgangsloch wird mit einem Leiter gefüllt, wodurch die primärseitige Durchkontaktierung 26 und die sekundärseitige Durchkontaktierung 36 ausgebildet werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Modifikation kann die Abmessung des horizontalen Mikro-Transformators 110 in der z-Richtung erhöht werden. Die Signalübertragungseffizienz zwischen dem primären Windungsleiter 20 und dem sekundären Windungsleiter 30 kann verbessert werden, während die Feinheit der leifähigen Drähte, die den primären Windungsleiter 20 und den sekundären Windungsleiter 30 bilden, beibehalten wird. Weiter kann die Anpassung der Induktivität, usw. einfach ausgeführt werden, sodass der Freiheitsgrad einer Gestaltung erhöht werden kann. Die dreilagige Verdrahtungsstruktur ist in der vorstehenden dritten Modifikation dargestellt. Der horizontale Mikro-Transformator 110 kann jedoch selbst in dem Fall einer mehrlagigen Verdrahtungsstruktur von vier oder mehr Schichten ähnlich bereitgestellt werden.
[Vierte Modifikation]
16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen horizontalen Mikro-Transformator 110 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt. Der horizontale Mikro-Transformator 110 gemäß der Modifikation von 16 weist eine Struktur ähnlich zu der Struktur von 15 auf bis auf eine Ergänzung eines geraden Kernkörpers 40. Der gerade Kernkörper 40 ist innerhalb der Isolierungsschicht 2 so vorgesehen, dass er durch das Innere der viereckigen Spiralform des primären Windungsleiters 20 und das Innere der viereckigen Spiralform des sekundären Windungsleiters 30 eingeführt ist.
Der gerade Kernkörper 40 erstreckt sich auf der zwischenliegenden Isolierungsschicht 2c so, dass er räumlich den ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21 und den zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 22 kreuzt. Weiter erstreckt sich der gerade Kernkörper 40 auf der Zwischenisolierungsschicht 2c so, dass er räumlich den ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31 und den zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 32 kreuzt. Es ist bevorzugt, dass ein Material einer hohen relativen Permeabilität für den geraden Kernkörper 40 verwendet wird, und insbesondere ist bevorzugt, dass ein Material verwendet wird, das eine relative Permeabilität µ/µ₀ höher als 1 aufweist. Da der gerade Kernkörper 40 als ein Kern des horizontalen Mikro-Transformators 110, das heißt ein Eisenkern, dient, kann die Signalübertragungseffizienz verbessert werden.
24 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Fertigungsverfahren des horizontalen Mikro-Transformators 110 und der Halbleitervorrichtung 104 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt. Das Ablaufdiagramm von 24 weist Schritte ähnlich zu den Schritten von 22 auf bis auf das Hinzufügen von Schritt S406 zwischen den Schritten S206 und S108. 32 bis 36 sind Fertigungsablaufdiagramme, die das Fertigungsverfahren des horizontalen Mikro-Transformators 110 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigen. Eine in 32 gezeigte Struktur wird durch Ausführen von Schritt S106 erzielt. Die Zwischenisolierungsschicht 2c ist durch den Schritt S200 so vorgesehen, dass sie die mehreren primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21, 22 und die mehreren sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31, 32 bedeckt. Eine in 33 gezeigte Struktur wird durch diesen Schritt erzielt. Danach wird Schritt S202 ausgeführt, um die primärseitigen Durchkontaktierungen 26 und die sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 auszubilden. Als Nächstes wird Schritt S204 ausgeführt, um die zwischenliegende, leitfähige Schicht auszubilden. Als Nächstes wird in dem Schritt S206 die Zwischenverdrahtungsschicht 41 durch Gestalten der zwischenliegenden, leitfähigen Schicht ausgebildet. Diese Punkte sind ähnlich zu denjenigen des Ablaufdiagramms von 22.
In Schritt S406 des Ablaufdiagramms von 24 wird der gerade Kernkörper 40 auf der Zwischenisolierungsschicht 2c bereitgestellt. In Schritt S406 wird zuerst eine Schicht eines Materials mit einer hohen relativen Permeabilität als das Material des geraden Kernkörpers 40 ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass das Material mit der hohen relativen Permeabilität eine relative Permeabilität höher als 1 aufweist. Als Nächstes wird die Schicht mit der hohen relativen Permeabilität einem Gestalten unterzogen, um den geraden Kernkörper 40 auszubilden. Der gerade Kernkörper 40, der durch das Gestalten ausgebildet wird, erstreckt sich so, dass er sowohl den ersten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 21 als auch den zweiten primärseitigen, unteren, geraden Leiter 22, den ersten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 31 und den zweiten sekundärseitigen, unteren, geraden Leiter 32 räumlich kreuzt. Eine Struktur von 34 wird in dem Stadium erzielt, wenn der Schritt S406 abgeschlossen worden ist. In 34 ist die Zwischenverdrahtungsschicht 41 von der Darstellung weggelassen.
Als Nächstes werden Schritt S108 und anschließende Schritte dazu wie in dem Fall des Ablaufdiagramms von 22 ausgeführt. In dem Schritt S108 wird die obere Isolierungsschicht 2b auf der Zwischenisolierungsschicht 2c so bereitgestellt, dass sie den geraden Kernkörper 40 bedeckt. Eine Struktur von 35 wird durch diesen Schritt erhalten.
Als Nächstes werden in dem Schritt S210 primärseitige, obere Durchkontaktierungen 262 und sekundärseitige, obere Durchkontaktierungen 362 ausgebildet, wodurch die primärseitigen Durchkontaktierungen 26 und die sekundärseitigen Durchkontaktierungen 36 vervollständigt werden. Als Nächstes werden die Schritte S112 und S114 ausgeführt, wodurch die mehreren primärseitigen, oberen, geraden Leiter 25 und die mehreren sekundärseitigen, oberen, geraden Leiter 35 auf der oberen Isolierungsschicht 2b so bereitgestellt werden, dass sie den geraden Kernkörper 40 räumlich kreuzen. Eine Struktur von 36 wird durch die Schritte S210, S112 und S114 erhalten.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die den horizontalen Mikro-Transformator 110 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt. Der strukturelle Unterschied zwischen 15 und 17 wird beschrieben. In der Struktur von 15 sind die primärseitige, untere Durchkontaktierung 261 und die primärseitige, obere Durchkontaktierung 262 miteinander verbunden, sodass sie die primärseitige Durchkontaktierung 26 bilden, und die sekundärseitige, untere Durchkontaktierung 361 und die sekundärseitige, obere Durchkontaktierung 362 sind miteinander verbunden, sodass sie die sekundärseitige Durchkontaktierung 36 bilden. Andererseits unterscheidet sich der horizontale Mikro-Transformator 110 von 17 von der Struktur von 15 darin, dass die primärseitige Durchkontaktierung 26 und die sekundärseitige Durchkontaktierung 36 einzelne kontinuierliche Durchkontaktierungen sind, und diese Durchkontaktierungen werden durch einen einmaligen Durchkontaktierungsausbildungsprozess bereitgestellt.
25 ist ein Ablaufdiagramm, das das Fertigungsverfahren des horizontalen Mikro-Transformators 110 und der Halbleiervorrichtung 104 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt. Das Ablaufdiagramm von 25 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Ablaufdiagramm von 24 aber unterscheidet sich von dem Ablaufdiagramm von 24 darin, dass der Schritt S202 weggelassen ist und der Schritt S210 durch einen Schritt S310 ersetzt ist. Das Ablaufdiagramm von 25 führt ähnliche Schritte zu denjenigen von 23 darin aus, dass der Schritt 202 weggelassen ist und der Schritt S210 durch den Schritt S310 ersetzt ist. Das heißt, das Ablaufdiagramm von 25 fügt den Schritt S406 nach dem Schritt S206 in dem Ablaufdiagramm von 23 hinzu. 37 ist ein Fertigungsablaufdiagramm, das das Fertigungsverfahren des horizontalen Mikro-Transformators 110 gemäß der Modifikation der Ausführungsform zeigt. Da der Schritt S202 in dem Ablaufdiagramm von 25 weggelassen ist, wird weder die primärseitige, untere Durchkontaktierung 261 noch die sekundärseitige, untere Durchkontaktierung 361 ausgebildet. Entsprechend wird in dem Ablaufdiagramm von 25 in dem Stadium, in welchem der Schritt S406 abgeschlossen worden ist, eine Struktur von 37 anstelle der Struktur von 34 erhalten.
Der gerade Kernkörper 40 gemäß der vorstehenden vierten Modifikation kann mit jeder der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Modifikation kombiniert werden.
[Fünfte Modifikation]
18 ist eine Draufsicht, die einen horizontalen Mikro-Transformator 111 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform zeigt. In der Modifikation von 18 weist der horizontale Mikro-Transformator 110 einen ersten primären Windungsleiter 122a und andere primäre Windungsleiter 122b und 122z auf. Wie von 18 weggelassen, sind weiter tatsächlich mehrere andere primäre Windungsleiter zwischen dem anderen primären Windungsleiter 122b und dem anderen primären Windungsleiter 122z vorgesehen. In der Modifikation von 18 weist der horizontale Mikro-Transformator 110 einen ersten sekundären Windungsleiter 132a und andere sekundäre Windungsleiter 132b und 132z auf. Wie von 18 weggelassen, sind weiter tatsächlich mehrere andere sekundäre Windungsleiter zwischen dem anderen sekundären Windungsleiter 132b und dem anderen sekundären Windungsleiter 132z vorgesehen.
Der erste primäre Windungsleiter 122a korrespondiert zu dem primären Windungsleiter 20 in der Ausführungsform, und der erste sekundäre Windungsleiter 132a korrespondiert zu dem sekundären Windungsleiter 30 in der Ausführungsform. In dem ersten primären Windungsleiter 122a und dem ersten sekundären Windungsleiter 132a ist jedoch die Windungszahl auf 3 festgelegt. Die anderen primären Windungsleiter 122b, 122z und die anderen sekundären Windungsleiter 132b, 132z sind in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 mit einem Abstand von dem ersten primären Windungsleiter 122a und dem ersten sekundären Windungsleiter 132a angeordnet. Die anderen primären Windungsleiter 122b, 122z und die anderen sekundären Windungsleiter 132b, 132z sind in der viereckigen Spiralform innerhalb der Isolierungsschicht 2 vorgesehen wie in dem Fall des ersten primären Windungsleiters 122a und des ersten sekundären Windungsleiters 132a. Diese Leiter weisen jedoch unterschiedliche Mittelachsen auf, und der andere primäre Windungsleiter 122b und der andere sekundäre Windungsleiter 132b weisen Mittelachsen CLb auf, welche parallel zueinander liegen, während der andere primäre Windungsleiter 122z und der andere sekundäre Windungsleiter 132z Mittelachsen CLz aufweisen, welche parallel zueinander liegen.
In 18 sind die anderen primären Windungsleiter 122b, 122z parallel mit dem ersten primären Windungsleiter 122a verbunden, und die anderen sekundären Windungsleiter 132b, 132z sind parallel mit dem ersten sekundären Windungsleiter 132a verbunden. In dem ersten primären Windungsleiter 122a und den anderen primären Windungsleitern 122b, 122z ist ein erstes Leistungsquellenpotential Vcc an ein Ende jedes einzelnen primären Windungsleiters angelegt, und ein erstes Referenzpotential Gnd ist an ein anderes Ende jedes einzelnen primären Windungsleiters angelegt. Das erste Leistungsquellenpotential Vcc wird über eine Verdrahtung 125p angelegt. In dem ersten sekundären Windungsleiter 132a und den anderen sekundären Windungsleitern 132b, 132z ist ein zweites Leistungsquellenpotential Vb an ein Ende jedes einzelnen sekundären Windungsleiters angelegt, und ein zweites Referenzpotential Vs ist an ein anderes Ende jedes einzelnen sekundären Windungsleiters angelegt. Vs weist ein höheres Potential auf als Gnd, und Vb weist ein höheres Potential auf als Vcc. Durch Ausführen der parallelen Verbindung, wie in 18 gezeigt, werden der Strom und die Spannung, die für eine Signalübertragung benötigt werden, einstellbar gemacht, sodass der Freiheitsgrad einer Gestaltung des horizontalen Mikro-Transformators 111 und der Halbleitervorrichtung 100, die den horizontalen Mikro-Transformator 111 aufweist, verbessert wird.
19 ist eine Draufsicht eines horizontalen Mikro-Transformators 112 gemäß der Modifikation der Ausführungsform. In 19 sind die anderen primären Windungsleiter 122b, 122z in Serie mit dem ersten primären Windungsleiter 122a verbunden, und die anderen sekundären Windungsleiter 132b, 132z sind in Serie mit dem ersten sekundären Windungsleiter 132a verbunden. 19 und 18 unterscheiden sich voneinander darin, dass 19 die Serienverbindung zeigt und 18 die Parallelverbindung zeigt. Der Strom und die Spannung, die für eine Signalübertragung benötigt werden, werden ebenfalls durch das Ausführen der Serienverbindung, wie in 19 gezeigt, einstellbar gemacht, sodass der Freiheitsgrad einer Gestaltung des horizontalen Mikro-Transformators 112 und der Halbleitervorrichtung 100, die denselben aufweist, verbessert wird.
In 18 kann die Parallelverbindung der primären Windungsleiter 122a, 122b, 122z zu der Serienverbindung geändert werden, und die sekundären Windungsleiter 132a, 132b, 132z können in der Parallelverbindung gelassen werden. In 18 können die primären Windungsleiter 122a, 122b, 122z in der Parallelverbindung gelassen werden, und die Parallelverbindung der sekundären Windungsleiter 132a, 132b, 132z kann zu der Serienverbindung geändert werden. In dieser Ausführungsform sind der primäre Windungsleiter 20 und der sekundäre Windungsleiter 30 in einem eins-zu-eins Übereinstimmungsverhältnis angeordnet. In der fünften Modifikation ist jedoch eine Mehrzahl von Paaren von mehreren primären Windungsleitern 20 und mehreren sekundären Windungsleitern 30 ausgebildet, und diese Paare sind in Serie oder parallel miteinander verbunden. Eine Mehrzahl von Windungsleitern kann für entweder den primären Windungsleiter 20 oder den sekundären Windungsleiter 30 oder für beide, den primären Windungsleiter 20 und den sekundären Windungsleiter 30 ausgebildet sein.
20 ist eine Draufsicht eines horizontalen Mikro-Transformators 113 gemäß der Modifikation der Ausführungsform. In 20 ist der primäre Windungsleiter 20 in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats 1 zwischen einem anderen sekundären Windungsleiter 130 und dem sekundären Windungsleiter 30 eingebettet. Ein Magnetfeld, das von beiden Seiten des primären Windungsleiters 20 ausgesendet wird, kann durch mehrere sekundäre Windungsleiter empfangen werden, die den anderen sekundären Windungsleiter 130 und den sekundären Windungsleiter 30 einschließen, sodass die Signalübertragungseffizienz verbessert werden kann.
Die anderen primären Windungsleiter 122b, 122z korrespondieren zu „ersten zusätzlichen Windungsleitern“. Die anderen sekundären Windungsleiter 132b, 132z korrespondieren zu „zweiten zusätzlichen Windungsleitern“. Der andere sekundäre Windungsleiter 130 korrespondiert zu einem „dritten zusätzlichen Windungsleiter“.
Das Erhöhen der Anzahl von Windungsleitern und die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung gemäß der fünften Modifikation können mit jeder der vorstehend beschriebenen ersten Modifikation bis vierten Modifikation kombiniert werden.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung (oder Ausführungsformen) können wie folgt zusammengefasst werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist der Windungsleiter, der den Transformator bildet, die viereckige Spiralform auf. Der Windungsleiter, der die viereckige Spiralform aufweist, kann durch Verbinden der geraden Leiter parallel zu der Ebenenrichtung der Isolierungsschicht und der Durchkontaktierungen vertikal zu der Isolierungsschicht ausgebildet werden. Die geraden Leiter und die Durchkontaktierungen können durch Ausbilden einer Leiterschicht gemäß einem Vakuumabscheideverfahren, einem chemischen Aufdampfverfahren oder einem Sputtern wie in dem Fall des Verdrahtungsausbildungsprozesses der Halbleitervorrichtung ausgebildet werden. Da der Windungsleiter durch den Prozess ähnlich zu dem Verdrahtungsausbildungsprozesses der Halbleitervorrichtung ausgebildet werden kann, kann die Fertigungseffizienz des Transformators verbessert werden.
Offenbar sind angesichts der vorstehenden Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist deshalb zu verstehen, dass innerhalb des Gültigkeitsumfangs der angehängten Ansprüche die Erfindung anders ausgeführt werden kann als ausdrücklich beschrieben ist.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-242902 , eingereicht am 19. Dezember 2017, einschließlich Beschreibung, Ansprüchen, Zeichnungen und Zusammenfassung, auf welcher die Priorität der vorliegenden Anmeldung basiert, ist hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.
Zusammengefasst weist eine Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat, eine Isolierungsschicht, einen Transformator, der in der Isolierungsschicht ausgebildet ist, und eine Verdrahtung auf. Der Transformator weist einen primären Windungsleiter und einen sekundären Windungsleiter auf. Der primäre Windungsleiter ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine erste Mittelachse aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats innerhalb der Isolierungsschicht erstreckt, und ist durch eine Leiterschicht ausgelegt, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht und einer gesputterten Schicht besteht. Der sekundäre Windungsleiter ist in einer viereckigen Spiralform vorgesehen, die eine zweite Mittelachse innerhalb der Isolierungsschicht aufweist, während er in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter angeordnet ist, wobei er magnetisch mit dem primären Windungsleiter gekoppelt und durch eine Leiterschicht ausgelegt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000353617 A [0002, 0004]
JP 2017242902 [0087]

Claims

Transformatorfertigungsverfahren, die Schritte aufweisend: Laminieren einer unteren Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2) auf eine Oberfläche (1a) eines Halbleitersubstrats (1); Laminieren einer ersten Leiterschicht auf die untere Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2) durch ein Vakuumabscheideverfahren, ein chemisches Aufdampfverfahren oder Sputtern; Gestalten der ersten Leiterschicht, um einen ersten unteren, geraden Leiter (21) und einen zweiten unteren, geraden Leiter (22) auszubilden, welche so nebeneinander angeordnet sind, dass sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats (1) mit einem Abstand voneinander angeordnet sind; Laminieren einer oberen Isolierungsschicht (2b) auf die untere Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2), in welcher der erste untere, gerade Leiter (21) und der zweite untere, gerade Leiter (22) ausgebildet sind; Vorsehen einer Mehrzahl von Durchkontaktierungen (26, 36), die durch die obere Isolierungsschicht (2b) so hindurchtreten, dass die Mehrzahl von Durchkontaktierungen (26, 36) ein erstes Ende (21p1, 31p1) und ein zweites Ende (21p2, 31p2) des ersten unteren, geraden Leiters (21, 31) sowie ein drittes Ende (22p1, 32p1) und ein viertes Ende (22p2, 32p2) des zweiten unteren, geraden Leiters (22, 32) erreicht, wobei das erste Ende (21p1, 31p1) angrenzend an das dritte Ende (22p1, 32p1) liegt und das zweite Ende (21p2, 31p2) angrenzend an das vierte Ende (22p2, 32p2) liegt; Laminieren einer zweiten Leiterschicht auf die obere Isolierungsschicht (2b) durch das Vakuumabscheideverfahren, das chemische Aufdampfverfahren oder das Sputtern; und Gestalten der zweiten Leiterschicht, um einen ersten oberen, geraden Leiter (25b1, 35b1) und einen zweiten oberen, geraden Leiter (25b2, 35b2) so auszubilden, dass der erste obere, gerade Leiter (25b1, 35b1) und der zweite obere, gerade Leiter (25b2, 35b2) die Mehrzahl von Durchkontaktierungen (26, 36) berühren, wobei der erste obere, gerade Leiter (25b1, 35b1) so ausgebildet ist, dass er eine erste Durchkontaktierung (26a, 36a), die an dem ersten Ende (21p1, 31p1) des ersten unteren, geraden Leiters (21, 31) angeordnet ist, mit einer zweiten Durchkontaktierung (26b, 36b), die an dem vierten Ende (22p2, 32p2) des zweiten unteren, geraden Leiters (22, 32) angeordnet ist, verbindet, der zweite obere, gerade Leiter (25b2, 35b2) so ausgebildet ist, dass er mit einer dritten Durchkontaktierung (26c, 36c) verbunden ist, die an dem zweiten Ende (21p2, 31p2) des ersten unteren, geraden Leiters (21, 31) angeordnet ist, der erste untere, gerade Leiter (21, 31), der zweite untere, gerade Leiter (22, 32), der erste obere, gerade Leiter (25b1, 35b1) und der zweite obere, gerade Leiter (25b2, 35b2) mit einer anderen Durchkontaktierung der Mehrzahl von Durchkontaktierungen (26a, 26b, 26c, 36a, 36b, 36c) verbunden sind, wodurch sie einen Windungsleiter (20, 30) bilden, und der Windungsleiter (20, 30) eine viereckige Spiralform aufweist, die eine Mittelachse (CL) aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) erstreckt.
Transformatorfertigungsverfahren gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend die Schritte: Bereitstellen einer Zwischenisolierungsschicht (2c), sodass sie den ersten unteren, geraden Leiter (21) und den zweiten unteren, geraden Leiter (22) bedeckt, bevor die obere Isolierungsschicht (2b) laminiert wird; und Bereitstellen eines geraden Kernkörpers (40) auf der Zwischenisolierungsschicht (2c), sodass sich der gerade Kernkörper (40) so erstreckt, dass er räumlich den ersten unteren, geraden Leiter (21, 31) und den zweiten unteren, geraden Leiter (22, 32) kreuzt, wobei die obere Isolierungsschicht (2b) auf der Zwischenisolierungsschicht (2c) so vorgesehen ist, dass sie den geraden Kernkörper (40) bedeckt, und der erste obere, gerade Leiter (25b1, 35b1) und der zweite obere, gerade Leiter (25b2, 35b2) auf der oberen Isolierungsschicht (2b) so vorgesehen sind, dass sie den geraden Kernkörper (40) räumlich kreuzen.
Transformator, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (1); eine Isolierungsschicht (2), die auf eine Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) laminiert ist; einen primären Windungsleiter (20), welcher in der Isolierungsschicht (2) vorgesehen ist und in einer ersten viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine erste Mittelachse (CL) aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) erstreckt, und durch eine Leiterschicht ausgelegt ist, die von einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht und einer gesputterten Schicht besteht; und einen sekundären Windungsleiter (30), welcher in der Isolierungsschicht (2) vorgesehen ist und in einer zweiten viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine zweite Mittelachse (CL) aufweist, die sich in der Richtung parallel zu der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) erstreckt, während er in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats (1) mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter (20) angeordnet ist, magnetisch mit dem primären Windungsleiter (20) gekoppelt und durch die Leiterschicht ausgelegt, die aus der Gruppe ausgewählt ist.
Transformator gemäß Anspruch 3, wobei die Isolierungsschicht (2) eine untere Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2), die auf das Halbleitersubstrat (1) laminiert ist, und eine obere Isolierungsschicht (2b), die auf die untere Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2) laminiert ist, aufweist, der primäre Windungsleiter (20) eine Mehrzahl von primärseitigen, unteren, geraden Leitern (21, 22), die zwischen der unteren Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2) und der oberen Isolierungsschicht (2b) vorgesehen sind, eine Mehrzahl von primärseitigen Durchkontaktierungen (26), die durch die obere Isolierungsschicht (2b) an beiden Endabschnitten jedes der Mehrzahl von primärseitigen, unteren, geraden Leitern (21, 22) hindurchtreten, und eine Mehrzahl von primärseitigen, oberen, geraden Leitern (25, 25a, 25b1, 25b2, 25d), welche auf der oberen Isolierungsschicht (2b) vorgesehen und mit der Mehrzahl von primärseitigen Durchkontaktierungen (26) verbunden sind, sodass sie die erste viereckige Spiralform zusammen mit der Mehrzahl von primärseitigen, unteren, geraden Leitern (21, 22) und der Mehrzahl von primärseitigen Durchkontaktierungen (26) bilden, aufweist, und der sekundäre Windungsleiter (30) eine Mehrzahl von sekundärseitigen, unteren, geraden Leitern (31, 32), die zwischen der unteren Isolierungsschicht (2a, 2a1, 2a2) und der oberen Isolierungsschicht (2b) vorgesehen sind, eine Mehrzahl von sekundärseitigen Durchkontaktierungen (36), die durch die obere Isolierungsschicht (2b) an beiden Endabschnitten jedes der Mehrzahl von sekundärseitigen, unteren, geraden Leitern (31, 32) hindurchtritt, und eine Mehrzahl von sekundärseitigen, oberen, geraden Leitern (35, 35a, 35b1, 35b2, 35d), welche auf der oberen Isolierungsschicht (2b) vorgesehen und mit der Mehrzahl von sekundärseitigen Durchkontaktierungen (36) verbunden sind, sodass sie die zweite viereckige Spiralform zusammen mit der Mehrzahl von sekundärseitigen, unteren, geraden Leitern (31, 32) und der Mehrzahl von sekundärseitigen Durchkontaktierungen (36) bilden, aufweist.
Transformator gemäß Anspruch 3, weiter aufweisend einen geraden Kernkörper (40), der innerhalb der Isolierungsschicht (2) so vorgesehen ist, dass der gerade Kernkörper (40) durch ein Inneres der ersten viereckigen Spiralform des primären Windungsleiters (20) und ein Inneres der zweiten viereckigen Spiralform des sekundären Windungsleiters (30) eingeführt ist.
Transformator gemäß Anspruch 3, weiter aufweisend einen zusätzlichen Windungsleiter (122b, 122z, 130, 132b, 132z), welcher in der Isolierungsschicht (2) vorgesehen ist und in einer dritten viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine dritte Mittelachse aufweist, die sich in der Richtung parallel zu der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) erstreckt, während sie in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats (1) mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter (20) und dem sekundären Windungsleiter (30) angeordnet ist und durch die Leiterschicht ausgelegt ist.
Transformator gemäß Anspruch 6, wobei der zusätzliche Windungsleiter (122b, 122z) parallel mit dem primären Windungsleiter (120) verbunden ist.
Transformator gemäß Anspruch 6, wobei der zusätzliche Windungsleiter (122b, 122z) in Serie mit dem primären Windungsleiter (120) verbunden ist.
Transformator gemäß Anspruch 6, wobei der primäre Windungsleiter (20) in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats (1) zwischen dem zusätzlichen Windungsleiter (130) und dem sekundären Windungsleiter (30) eingebettet ist.
Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (1); eine Isolierungsschicht, die an einen ersten Teil einer Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) laminiert ist; einen Transformator (10, 110, 111, 112, 113), der in der Isolierungsschicht (2) ausgebildet ist; und eine Verdrahtung (93, 94), die auf einem zweiten Teil der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist, wobei der Transformator einen primären Windungsleiter (20, 122a), welcher in der Isolierungsschicht (2) vorgesehen ist und in einer ersten viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine erste Mittelachse (CL) aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) erstreckt, und einen sekundären Windungsleiter (30, 132a), welcher in der Isolierungsschicht (2) vorgesehen ist und in einer zweiten viereckigen Spiralform vorgesehen ist, die eine zweite Mittelachse (CL) aufweist, die sich in der Richtung parallel zu der Oberfläche (1a) des Halbleitersubstrats (1) erstreckt, während er in einer Draufsicht des Halbleitersubstrats (1) mit einem Abstand von dem primären Windungsleiter (20) angeordnet und magnetisch mit dem primären Windungsleiter (20) gekoppelt ist, aufweist, und die Verdrahtung (93, 94), der primäre Windungsleiter (20) und der sekundäre Windungsleiter (30) durch eine Leiterschicht ausgelegt sind, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Vakuumabscheidungsschicht, einer chemischen Aufdampfschicht oder einer gesputterten Schicht besteht.