DE69408791T2

DE69408791T2 - Variables induktives Element

Info

Publication number: DE69408791T2
Application number: DE69408791T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ikeda; Akira Okamoto; Susumu Okamura
Original assignee: Individual
Current assignee: NSC Co Ltd
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2014-11-17
Also published as: KR950015422A; HK1007860A1; EP0654802B1; DE69408791D1; US5629553A; TW262595B; EP0654802A1; KR100316220B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein variables induktives Element, das einen vorbestimmten Induktivitätswert aufweist und entweder als ein Teil eines Halbleiterbauelements oder eines anderen Bauelements, oder als ein diskretes Element eingesetzt wird.
Der in den letzten Jahren zu verzeichnende, rasche Fortschritt der elektronischen Technik hat zu einem breiten Einsatz von elektronischen Schaltungen in einer großen Anzahl von Gebieten geführt. Insbesondere setzt sich der Fortschritt bei der Technologie der Herstellung von Halbleitern fort, so daß sich durch hohes Integrationsausmaß auszeichnende LSI-Schaltungen und andere Bauelemente üblich werden.
Bei diesen Arten von integrierten Schaltungen ist ein großer Anteil von Halbleiterbauelementen einschließlich von MOS-Transistoren, bipolaren Transistoren, Dioden und anderen Elementen vorgesehen. Weitere Komponenten, wie etwa Kapazitäten, die unter Ausnützung von pn-Übergängen arbeiten, und Widerstände, deren charakteristische Eigenschaften durch die Dichte der Minoritätsträger in dem Halbleitermaterial bestimmt sind, werden gleichfalls in diesen Bauelementen eingebaut. Als Folge hiervon lassen sich Schaltungen mit hohem Integrationsausmaß (LSI) mit nahezu allen individuellen, intern enthaltenen Komponenten aufbauen.
Im Fall von herkömmlichen integrierten Schaltungen ließen sich zwar nahezu alle Schaltungselemente intern vorsehen, jedoch mußten Spulen außerhalb des Bauelements vorgesehen werden. Da der Induktivitätswert einer Spule hierbei durch die Form der Spule bestimmt wird, ist ein geeignetes, den jeweiligen Anforderungen Rechnung tragendes Ändern des Induktivitätswerts nach der Herstellung nicht möglich. Als Beispiel besteht ein bekanntes Mittel, den Induktivitätswert in veränderlicher Weise einzustellen, darin, einen magnetischen Kern (Magnetkern) einzuführen. Damit der Indukitivtätswert geändert werden kann, muß jedoch die Position dieses magnetischen Kerns verschoben werden. Die Herstellung einer solchen Induktivität ist demzufolge komplex und es ist nicht möglich, diese Induktivität als einen Teil einer integrierten Schaltung zu benutzen.
In der DE-39 41 323 A ist ein Halbleiterbauelement offenbart, das ein integriertes induktives Element enthält. Dieses induktive Element ist aus einer Mehrzahl von Abschnitten hergestellt, die mit einem oder mehreren Transistorschaltern verbunden sind. Der gesamte Impedanzwert des induktiven Elements läßt sich durch eine Betätigung der Transistorschalter ändern.
Mit der vorliegenden Erfmdung werden die vorstehend erläuterten Punkte in Betracht gezogen, wobei eine der Aufgaben der Erfindung darin besteht, ein variables induktives Element bereitzustellen, das einfach herzustellen ist und bei dem der Induktivitätswert durch eine externe Steuerung geändert werden kann.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein variables induktives Element zu schaffen, das in integrierter Weise zusammen mit einem Halbleiterbauelement wie etwa einer integrierten Schaltung ausgebildet werden kann.
Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme weist ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehendes, variables induktives Element die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
Das variable induktive Element weist einen oder eine Mehrzahl von Induktorleitern auf, die jeweils mittels Schaltern miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Diese Induktorleiter besitzen vorbestimmte Formen, wobei es möglich ist, den gesamten Induktivitätswert des variablen induktiven Elements entsprechend zu ändern, wenn der Verbindungszustand der gegenseitigen Verbindung der Induktorleiter mit Hilfe dieser Schalter geändert wird. Anders ausgedrückt, kann der Verbindungszustand eines einzelnen Induktorleiters oder einer Mehrzahl von Induktorleitern durch die Betätigung der Schalter geändert werden und es ist folglich der Induktivitätswert variabel.
Die Formen der Induktorleiter schließen eine spiralförmige, mäanderförmige und andere Formen ein. Auch wenn es allgemein bekannt ist, einen Induktorleiter mit einer spiralförmigen Gestalt zu versehen, damit ihm die Funktion als Induktivität verliehen wird, kann die Funktion als Induktivität auch unter Verwendung einer mäanderförmigen oder eine sonstigen Gestalt erzielt werden. Als Folge hiervon kann eine geeignete Form ausgewählt werden, damit der Induktivitätswert, die Form und die Anschlußanordnung erzielt werden, die den jeweiligen Einsatz an Forderungen entsprechen.
Ein weiteres, variables induktives Element gemäß der folgenden Erfmdung weist zwei Eingangslausgangsanschlüsse auf, die in der Nähe der jeweiligen Enden des unabhängigen oder des kombinierten Induktorleiters vorgesehen sind. Durch eine Betatigung der Schalter wird die zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen vorhandene Länge des Induktorleiters geändert, wodurch der zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen vorhandene Induktivitätswert geändert wird.
Dieses variable induktive Element enthält zwei Eingangs/Ausgangsanschlüsse, die nahe bei den jeweiligen Enden des vorstehend erwähnten einzelnen Induktors oder der Vielzahl von Induktoren (Induktivitäten) angeordnet sind. Durch eine Betätigung des oder der Schalter wird die Anzahl von Induktorleitern, die zwischen diese beide Eingangs/Ausgangsschlüsse geschaltet sind, geändert. Als Folge hiervon kann die Elementinduktivität selbst dann geändert werden, wenn die verwendeten Eingangs/Ausgangsanschlüsse feststehend bleiben.
Das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende variable induktive Element kann weiterhin einen Schalter zum Abtrennen einer unerwünschten, geschlossenen Schleife aufweisen, die durch die Induktorleiter erzeugt wird, wenn die vorstehend genannten Schalter betätigt werden.
Bei diesem variablen induktiven Element kann eine unerwünschte geschlossene Schleife, die durch Induktorleiter bei einer Betätigung der vorstehend erwähnten Schalter hervorgerufen wird, durch einen der Schalter abgetrennt werden. Hierdurch kann die Ausbildung einer unerwünschten geschlossenen Schleife verhindert und ein in der geschlossenen Schleife fließender unerwünschter Strom, der zu der Erzeugung eines Magnetflusses führt, vermieden werden.
Die Induktorleiter und die Schalter sind bei jedem der vorstehend genannten variablen induktiven Elemente in einer vereinheitlichten bzw. zusammengefaßten Form auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet.
Da dieses variable induktive Element auf einem Halbleitersubstrat unter Einsatz von herkömmlichen Halbleiterherstellungsmethoden (insbesondere der MOS-Technologie) hergestellt werden kann, sind eine Größenverringerung und eine Massenherstellung einfach erzielbar, wobei das variable induktive Element auch in einer vereinheitlichten bzw. zusammengefaßten Weise als ein Abschnitt eines Halbleiterbauelements wie etwa einer integrierten Schaltung oder eines Transistors ausgebildet werden kann.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Schalter auch im Hinblick auf irgendeines der vorstehend erwähnten variablen induktiven Elemente einen Feldeffekttransistor (FET) aufweisen, der als Abschnitte eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei die beiden Diffusionsregionen des Feldeffekttransistors, die als eine Source und als ein Drain fungieren, jeweils mit unterschiedlichen Abschnitten des Induktorleiters verbunden sind.
Bei diesem variablen induktiven Element ist der vorstehend erwähnte Schalter durch Feldeffekttransistoren gebildet. Als Folge hiervon werden die Verbindung und die Abtrennung zwischen den Induktorleitern dadurch erreicht, daß die Spannung geändert wird, die an die Grenzen des Feldeffekttransistors angelegt wird.
Der vorstehend erwähnte Schalter kann Transistoren mit Kanal n und Kanal p enthalten, die zur Bildung von Übertragungsglieder parallel geschaltet sind, wobei die beiden Diffusionsregionen, die als Source und Drain jedes Transistors wirken, jeweils mit unterschiedlichen Abschnitten der Induktoren verbunden sind.
Bei diesem variablen induktiven Element weist der vorstehend erwähnte Schalter ein Übertragungsglied auf, das aus parallel geschalteten Transistoren mit Kanal n und Kanal p besteht. Als Ergebnis ist ein kontinuierlicher stabiler Schaltbetrieb mit niedrigem Widerstand möglich, ohne daß er durch eine Potentialdifferenz beeinflußt wird, die zwischen der Diffusionsregion, die als Source oder als Drain wirkt, und dem Gate vorhanden ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind die Schalterdiffusionsregionen und Kanäle entlang des oder der Induktorleiter ausgedehnt bzw. verlängert.
Im Fall dieses variablen induktiven Elements ist die Fläche des Schalterverbindungsabschnitts vergrößert. Als Ergebnis dessen ist der Widerstandswert, der bei geschlossenem Schalter vorhanden ist, beträchtlich verringert.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bei jedem beliebigem der vorstehend erläuterten variablen induktiven Elemente nach der Ausbildung der Schalter und der Induktorleiter auf einem Halbleitersubstrat ein isolierender Film auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet, wonach Durchbrechungen in Abschnitten des isolierenden Films durch einen Ätzvorgang oder durch Laserlichtaussendung geöffnet werden, und die Durchbrechungen dann durch Aufbringen von Lötmitteln in einem solchen Ausmaß geschlossen, daß das Lötmittel geringfügig über die Oberfläche vorsteht, wodurch Anschlüsse gebildet werden.
Im Fall dieses variablen induktiven Elements wird der isolierende Film auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats gemäß einem Verfahren wie etwa einer chemischen Flüssigphasenabscheidung ausgebildet. Durchbrechungen werden dann in Abschnitten des isolierenden Films durch einen Ätzvorgang oder durch eine Aussendung von Laserlicht geöffnet. Als Folge hiervon kann ein Element des oberflächenmontierbaren Typs bzw. ein SMD-Element einfach hergestellt werden, wobei der Arbeitsvorgang zur Installation des Elements in diesem Fall ebenfalls einfach ist.
In Fig. list eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gezeigt, das in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte, partielle Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte variable induktive Element,
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt, der entlang der in Fig. 2 gezeigten Linie B-B gesehen ist,
Fig. 4 zeigt das Prinzip eines mäanderförmigen Induktors bzw. einer mäanderförmigen Induktivität,
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung steht,
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte, partielle Draufsicht auf das in Fig. 5 dargestellte variable induktive Element,
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt, der entlang in Fig. 6 dargestellten Linie B-B gesehen ist,
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Abänderung des zweiten Ausführungsbeispiels des variablen induktiven Elements,
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 10 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf das in Fig. 9 dargestellte variable induktive Element,
Fig. 11A und 11B zeigen Querschnitte, die jeweils entlang der in Fig. 10 dargestellten Linien A-A bzw. B-B gesehen sind,
Fig. 12 eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 13 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf das in Fig. 12 dargestellte variable induktive Element,
Fig. 14 zeigt einen Querschnitt, der entlang einer in Fig. 13 dargestellten Linie A-A gesehen ist,
Fig. 15 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 16 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf das variable induktive Element, das in Fig. 15 dargestellt ist,
Fig. 17 zeigt einen Querschnitt, der entlang einer in Fig. 16 gezeigten Linie A-A gesehen ist,
Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 19 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 20 zeigt eine vergrößerte fragmentarische Aufsicht auf das variable induktive Element, das in Fig. 19 dargestellt ist,
Fig. 21 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 22 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einer neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 23 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf das variable induktive Element, das in Fig. 22 dargestellt ist,
Fig. 24A und 24B zeigen Querschnitte, die jeweils entlang der in Fig. 23 dargestellten Linien A-A bzw. B-B gesehen sind,
Fig. 25 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 26 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf das variable induktive Element, das in Fig. 25 gezeigt ist,
Fig. 27A und 27B zeigen Querschnitte, die jeweils entlang der in Fig. 26 dargestellten Linien A-A bzw. B-B gesehen sind,
Fig. 28 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 29 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element, das in Übereinstimmung mit einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht,
Fig. 30 zeigt ein Beispiel einer Abänderung des variablen induktiven Elements gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel, und
Fig. 31 ist eine erläuternde Zeichnung zur Veranschaulichung der Herstellung von Anschlüssen und der Einsatz einer chemischen Flüssigphasenabscheidung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der variablen induktiven Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element (Element mit variabler Induktivität) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht auf den Bereich in der Nähe der Schalterfläche des in Fig. 1 dargestellten variablen induktiven Elements.
Wie in den Fig. angegeben ist, weist das variable induktive Element 100 einen spiralförmig ausgebildeten Induktorleiter 10 auf, der auf einer isolierenden Schicht 40 auf der Oberfläche eines Siliciumsubstrats 42 des Leitungstyps n (n-Si) ausgebildet ist, und enthält Schalter 16 und 24 zum Kurzschließen der jeweiligen Umfangsabschnitte des Induktorleiters 10.
Die jeweiligen Endabschnitte des Induktorleiters 10 sind breiter als die spiralförmigen Abschnitte. Einer dieser verbreiterten Abschnitte weist einen Eingangs/Ausgangsanschluß 12 auf, während der andere verbreiterte Abschnitt einen Eingangs/Ausgangsanschluß 14 enthält.
Der Induktorleiter 10 kann aus einem metallischem Material wie etwa aus Aluminium oder Kupfer, oder aus einem Halbleitermaterial wie etwa Polysilicium hergestellt sein.
Der Schalter 16 dient zum Kurzschließen des äußersten und des zweitäußersten Umfangsabschnitts des Induktorleiters 10. Der Schalter 16 weist eine Gateelektrode 18 mit der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 20 und 22 auf, die derart ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 18 in der Nähe der Oberfläche des n-Si Substrats 40 überlappen.
In der gleichen Weise wie der vorstehend erläuterte Induktorleiter 10 kann die Gateelektrode 18 aus einem metallischem Material wie etwa aus Aluminium oder Kupfer, oder aus einem Halbleitermaterial wie etwa aus Polysilicium hergestellt sein. Die Diffusionsregionen 20 und 22 sind jeweils durch Einbringen von Dotiermaterial des Leitungstyps p mittels thermischer Diffüsion oder durch Ionenimplantierung in Abschnitte des Substrats 42 aus n-Si ausgebildet und entsprechend jeweils der Source und dem Drain eines Feldeffekttransistors (FET).
Die beiden Diffusionsregionen 20 und 22 sind benachbart zueinander auf den beiden Seiten der Gateelektrode 18 vorgesehen. Bei Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die Gateelektrode 18, die mit Bezug zu dem Substrat und den Diffusionsregionen 20 und 22 negativ ist, wird ein Kanal des Leitungstyps p gebildet. Ein gegenseitig leitender Zustand wird durch diesen Kanal hervorgerufen. Da eine Diffusionsregion mit einem Abschnitt des äußersten Umfangs des Induktorleiters 10 verbunden ist, und die andere Diffusionsregion 22 mit einem Abschnitt, der an der zweitäußersten Stelle des Umfangs liegt, verbunden ist, werden der äußerste und der zweitäußerste Umfangsabschnitt des Induktorleiters 10 somit an diesen Bereichen kurzgeschlossen, wenn der leitende Zustand zwischen diesen beiden Diffusionsregionen 20 und 22 hervorgerufen wird.
Auf die gleiche Weise dient der Schalter 24 zum Kurzschließen des zweitäußersten und des innersten Umfangsabschnitts des Induktorleiters 10. Der Schalter 24 weist eine Gateelektrode 26 mit der Form eines T auf, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 gebildet ist, und enthält zwei Diffusionsregionen 22 und 28, die so ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 26 in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si überlappen.
In der gleichen Weise wie die Diffusionsregionen 20 und 22 wird eine Diffusionsregion 28 durch Einbringen von Dotiermaterial des Leitungstyps p mittels thermischer Diffusion oder mittels Ionenimplantierung in einen Abschnitt des Substrats 42 aus n-Si hergestellt. Die Diffusionsregionen 22 und 28 entsprechen jeweils der Source bzw. dem Drain eines Feldeffekttransistors.
Die beiden Diffusionsregionen 22 und 28 sind benachbart zueinander über die Gateelektrode 26 hinweg angeordnet. Durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die Gateelektrode 26, die in der Relation mit Bezug zu dem Substrat und den Diffusionsregionen 22 und 28 negativ ist, wird ein Kanal des Leitungstyps p gebildet. Ein gegenseitig leitender Zustand wird durch diesen Kanal hervorgerufen. Da eine Diffusionsregion 22 mit einem Abschnitt des zweitäußersten Umfangs des Induktorleiters 10 verbunden ist, und die andere Diffusionsregion 22 mit einem Abschnitt des innersten Umfang verbunden ist, werden der zweitäußerste Umfang und der äußerste Umfang des Induktorleiters 10 bei diesen Abschnitten kurzgeschlossen, wenn zwischen diesen beiden Diffusionsregionen 22 und 28 ein leitender Zustand hervorgerufen wird.
In Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht dargestellt, die entlang einer in Fig. 2 gezeigten Linie B-B gesehen ist. Wie in dieser Figur angegeben ist, sind Diffusionsregionen 20, 22 und 28 des Leitungstyps p an Positionen ausgebildet, die den Abschnitten der jeweiligen Umfangsabschnitte des Induktorleiters 10 in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si entsprechen. Weiterhin sind Gateelektroden 18 und 26 auf der isolierenden Schicht 40 oberhalb von Regionen zwischen den jeweiligen Diffusionsregionen 20, 22 und 28 ausgebildet. Diese Gateelelttroden 18 und 26, die isolierende Schicht 40 und das Substrat 42 aus n-Si weisen einen MIS-Aufbau (MIS = metal - insulator - semiconductor = Metall - Isolator - Halbleiter) oder einen MOS-Aufbau (MOS = metal - oxide semiconductor = Metall - Oxid - Halbleiter) auf.
Wenn der Aufbau in der Nähe einer Gateelektrode 18 betrachtet wird, wirken die beiden Diffusionsregionen 20 und 22 folglich jeweils als Source oder Drain, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet ist, und es fungiert dieser FET als der Schalter 16. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 18 angelegt wird, wird ein Kanal 19 des Leitungstyps p in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si gebildet, die der Gateelektrode 18 gegenüberliegt Der Kanal 19 ruft einen leitenden Zustand zwischen den beiden Diffusionsregionen 20 und 22 hervor, wodurch der vorbestimmte Schaltvorgang erreicht wird.
In der gleichen Weise wirken die beiden Diffusionsregionen 22 und 28 im Hinblick auf den Aufbau nahe bei der anderen Gateelektrode 26 jeweils als Source oder Drain, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet ist. Dieser Feldeffekttransistor wirkt wie ein Schalter 24 zum Ausführen des vorbestimmten Schaltvorgangs.
Auf diese Weise können bei Anlegen einer vorbestimmten negativen Spannung an die Gateelektrode 18 zur Erzielung eines eingeschalteten Zustands des Schalters 16 der äußerste Umfangsabschnitt und der zweitäußerste Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten, variablen induktiven Elements 100, das in Fig. 1 gezeigt ist, in diesen Bereichen kurzgeschlossen werden. Wenn demzufolge die vorbestimmte negative Spannung lediglich an die Gateelektrode 18 angelegt wird, kann ein Bindungsabschnitt, der an der äußersten Position des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 liegt, unwirksam gemacht werden, und es kann das gesamte variable induktive Element 10 als ein Element benutzt werden, das annähernd 1,5 Windungen aufweist.
In der gleichen Weise können der zweitäußerste und der innerste Umfangsabschnitt kurzgeschlossen werden, wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 26 zur Erzielung eines eingeschalteten Zustands des Schalters 24 angelegt wird. Wenn die vorbestimmte negative Spannung lediglich an die Gateelektrode 26 angelegt wird, kann demzufolge eine Windungsabschnitt im wesentlichen an der innersten Position des spiralförmigen Induktorleiters 10 ineffektiv gemacht werden, und es kann das gesamte variable induktive Element 100 als ein Element benutzt werden, das ungefähr 1,5 Windungen besitzt. Wenn lediglich einer der Schalter 16 oder 24 in den eingeschaltenen Zustand gebracht ist, ist der gesamte Induktivitätswert dennoch nicht gleich, auch wenn die Funktion einer Spule mit ungefähr 1,5 Windungen hervorgerufen wird, was daran liegt, daß der ineffektiv geschaltene Schnitt unterschiedlich ist. Diese Betriebsarten sollten daher in Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatz ausgewählt werden.
Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die beiden Gateelektroden 18 und 26 angelegt wird, und hierdurch die beiden Schalter 16 und 24 in den eingeschalteten Zustand gebracht werden, werden alle drei Umfangsabschnitte des Induktorleiters 10 jeweils gegenseitig kurzgeschlossen, wobei der äußere Abschnitt ausgehend von dem Schalter 16, und der innere Abschnitt, ausgehend von dem Schalter 26, zusammengefaßt werden, derart, daß sie wie eine Spule mit annähernd 0,5 Windungen wirken, was zu einem sehr kleinen Induktivitätswert führt.
Durch das Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die Gateelektroden 18 und 26, durch die die Schalter 16 und 24 je nach Anforderung in den eingeschalteten Zustand gebracht werden, kann das gesamte Element folglich als eine Spule mit 2,5 Windungen, 1,5 Windungen und 0,5 Windungen benutzt werden. Durch Ändern der Windungsanzahl kann der Induktivitätswert gleichfalls variabel gesteuert werden.
Da der zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhandene Induktivitätswert variabel gesteuert werden kann, kann der Induktivitätswert von außen gesehen, geändert werden, wenn das variable induktive Element 100 mit einem Abschnitt einer Schaltung verbunden wird, und dann von außen eine vorbestimmte Spannung an die Gateelektroden 18 und 26 angelegt wird. Der Einsatz kann sich auch von einer herkömmlichen Spule mit einem festgelegten charakteristischen Wert unterscheiden. Als Beispiel ist es im Hinblick auf den Aufbau einer Abstimmschaltung, die eine Mehrzahl von bereits zuvor festgelegten Empfangsfrequenzen aufweist, lediglich notwendig, die Kurzschlußabschnitte des Induktorleiters 10 zu bestimmen, damit Induktivitäten gebildet werden, die der Mehrzahl von Empfangsfrequenzen entsprechen, wonach dann die Gateelektrode 18 und die Diffusionsregion 20 usw. bei diesen Positionen ausgebildet werden.
Bei der vorstehenden Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist auf Beispiele Bezug genommen, bei denen eine Mehrzahl von Schaltern eingesetzt wird. Es ist jedoch nicht wesentlich, daß eine Mehrzahl von Schaltern vorhanden ist. Es kann beispielsweise lediglich der in Fig. 1 gezeigte Schalter 24 beibehalten werden und es können die anderen Schalter weggelassen werden.
Da das in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stehende variable induktive Element 100 auf einem Substrat 42 aus n-Si unter Einsatz von herkömmlichen Halbleiterherstellungsmethoden (insbesondere der MOS-Technik) hergestellt werden kann, sind die Verringerung der Größe und die Massenherstellung einfach durchführbar. Darüber hinaus können auch andere Halbleiterkomponenten wie etwa FETs bipolare Transistoren usw. auf dem gleichen Substrat ausgebildet werden, und es kann das variable induktive Element 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in solchen Fällen auch in vereinheitlichter bzw. zusammengefaßter Weise mit den Halbleiterkomponenten einer integrierten Schaltung oder anderen Bauelementen auf dem gleichen Substrat ausgebildet werden. Als Ergebnis kann ein Bauelement wie etwa ein Schaltregler, bei dem herkömmlicherweise extern montierte Spulen eingesetzt werden, in einer Form, bei der die Spulen eingebaut sind, hergestellt werden.
Da das variable induktive Element 100 keine beweglichen Teile wie etwa einen Magnetkern aufweist, ist ferner die Herstellung und die Eingliederung in einen Abschnitt einer Schaltung relativ einfach.

ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Ein in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung stehendes variables induktives Element ist im wesentlichen das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel und unterscheidet sich von diesem hauptsächlich im Hinblick auf eine mäanderförmige Gestalt des Induktorleiters 10. In den beigefügten Zeichnungen sind die gleichen Bezugszeichen für diejenigen Komponenten benutzt, die den entsprechenden Komponenten bei dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen.
Nachfolgend wird eine kurze Beschreibung eines mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusammenhängenden, mäanderförmigen Induktorleiters gegeben. Fig. 4 zeigt das Prinzip eines mäanderförmig ausgestalteten Induktors. Wenn Strom in einer einzigen Richtung in dem mäanderförmigen Induktorleiter 10 fließt, der konkave und konvexe Biegungen besitzt, wird ein Magnetfluß hervorgerufen, derart, daß die Richtung in benachbarten konkaven und konvexen Biegungen alternieren und umgekehrt wird (zum Beispiel rechtwinklig nach oben, bezogen auf die Figur, in der Nähe derjenigen Positionen, die in Fig. 4 mit von Kreisen umgebenen Punkten angegeben sind, und rechtwinklig nach unten in der Nähe derjenigen Positionen, die mit einem von einem Kreis umgebenen X angezeigt sind), was einen Zustand erhält, bei dem Spulen mit 1/2 Wicklungen in Reihe geschaltet sind. Demzufolge kann bei einem Element mit einer mäanderförrnigen Gestalt, wie sie beispielsweise in Fig. 4 angegeben ist, erreicht werden, daß dieses als Induktivität funktioniert, das insgesamt gesehen einen vorbestimmten Induktivitätswert besitzt.
Auch in einem Fall eines spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters ist eines der Enden des Induktorleiters an der zentralen Position angeordnet, und es ist das andere Ende an dem Umfangsabschnitt positioniert. Um Unterschied hierzu sind im Fall eines mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiters die beiden Enden des Induktorleiters an dem peripheren Abschnitt positioniert, so daß diese Anordnung hinsichtlich des Vorsehens von Anschlüssen und des Verbindens rnit anderen Schaltungskomponenten vorteilhaft ist.
In Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 6 ist eine vergrößerte partielle Draufsicht auf den Bereich in der Nähe der Schalterfläche des variablen induktiven Elements gemäß Fig. 5 dargestellt.
Wie in den Figuren gezeigt ist, weist das variable induktive Element 200 einen mäanderförmigen Induktorleiter 10 auf, der auf einer isolierenden Schicht 40 auf der Oberfläche eines Substrats 42 aus Silicium des Leitungstyps n (n-Si) ausgebildet ist, und enthält Schalter 16, 24 und 32 zum Kurzschließen der jeweiligen mäanderförmigen Abschnitte des Induktorleiters 10.
Die jeweiligen Endabschnitte des Induktorleiters 10 sind breiter als die mäanderförmigen Abschnitte. Einer dieser verbreiterten Abschnitte weist Eingangslausgangsanschlüsse 12 auf, während der andere Abschnitt Eingangs/Ausgangsanschlüsse 14 umfaßt.
Der mäanderförmig ausgestaltete Induktorleiter 10 kann aus einem metallischen Material wie etwa aus Aluminium oder Kupfer, oder aus einem Halbleitermaterial wie etwa aus Polysilicium hergestellt werden.
Der Induktorleiter 10 weist ferner einen mäanderförmigen Abschnitt und einen Rückführungsabschnitt auf. Durch die Ausbildung dieses Rückführungsabschnitts sind die vorstehend erwähnten Eingangs/Ausgangsanschlüsse 12 und 14 an benachbarten Positionen ausgebildet, so daß die nachfolgende Verdrahtung und weitere Arbeitsvorgänge einfach ausführbar sind.
Der Schalter 16 dient zum Kurzschließen des mäanderförmigen Abschnitts, der am nächsten bei dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 liegt, und des Rückführungsabschnitts des Induktorleiters 10, und weist eine Gateelektrode 18 in der Form eines T auf, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 und zwei Diffusionsregionen 20 und 22 ausgebildet ist, die nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si so ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 18 überlappen.
In der gleichen Weise wie bei dem vorstehend erläuterten, mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 10 kann die Gateelektrode 18 aus einem metallischen Material wie etwa aus Aluminium oder Kupfer, oder aus einem Halbleitermaterial wie etwa aus Polysilicium ausgebildet sein. Die Diffusionsregionen 20 und 22 werden jeweils dadurch hergestellt, daß Dotiermaterial des Leitungstyps p durch thermische Diffusion oder durch Ionenimplantierung in Abschnitte des Substrats 42 aus n-Si eingebracht werden, wobei diese Diffusionsregionen jeweils der Source bzw. dem Drain eines Feldeffekttransistors (FET) entsprechen.
Die beiden Diffusionsregionen 20 und 22 sind nahe beieinander unter Zwischenlage der Gateelektrode 18 angeordnet. Wenn eine vorbestimmte Spannung an die Gateelektrode 18 angelegt wird, die mit Bezug zu dem Substrat und den Diffüsionsregionen 20 und 22, relativ gesehen, negativ ist, wird ein Kanal des Leitungstyps p ausgebildet. Durch diesen Kanal wird ein gegenseitig leitender Zustand hervorgerufen. Da ferner eine Diffusionsregion 20 mit einem Abschnitt des Induktorleiters 10, der am nächsten bei dem Eingangs/- Ausgangsanschluß 12 liegt, verbunden ist, und die andere Diffusionsregion 22 mit dem Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10 verbunden ist, sind diese Abschnitte des Induktorleiters 10 kurzgeschlossen, wenn ein leitender Zustand zwischen diesen beiden Diffusionsregionen 20 und 22 hervorgerufen wird.
In der gleichen Weise dient der Schalter 24 zum Kurzschließen desjenigen mäanderförmigen Abschnitts, der an zweitnächster Stelle bezüglich des Eingangs/Ausgangsanschlusses 12 liegt, und des Zurückführungsabschnitts des Induktorleiters 10. Eine Gateelektrode 26 mit der Form eines T ist auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet, und es sind zwei Diffusionsregionen 28 und 30 so gebildet, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 26 nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si überlappen.
In der gleichen Weise wie die Diffusionsregionen 20 und 22 sind die Diffusionsregionen 28 und 30 jeweils durch Einbringen von Dotiermaterial des Leitungstyps p mittels thermischer Diffusion oder mittels Ionenimplantation in Abschnitte des Substrats 42 aus n-Si ausgebildet und entsprechen jeweils der Source bzw. dem Drain eines Feldeffekttransistors.
Die beiden Diffusionsregionen 28 und 30 sind benachbart zueinander unter Zwischenlage der Gateelektrode 26 angeordnet. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 26 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps p gebildet, und es wird durch diesen Kanal ein gegenseitig leitender Zustand hervorgerufen. Da eine Diffusionsregion 28 mit dem mittleren Mäanderabschnitt verbunden ist und die andere Diffusionsregion 30 an den Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10 angeschlossen ist, sind der zentrale Mäanderabschnitt und der Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10 kurzgeschlossen, wenn zwischen diesen beiden Diffusionsregionen 28 und 30 ein leitender Zustand hervorgerufen wird.
Wie in Fig. 5 angegeben ist, weist der Schalter 32, der am weitesten von dem Eingangs/- Ausgangsanschluß 12 entfernt angeordnet ist, eine Gateelektrode 34 und Diffusionsregionen 36 und 38 auf und arbeitet exakt in der gleichen Weise hinsichtlich der Steuerung des Leitungszustands zwischen dem am weitesten von dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 entfernt angeordneten mäanderförmigen Abschnitt und dem Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt, der entlang der in Fig. 6 gezeigten Linie B-B gesehen ist. Wie in der Figur dargestellt ist, sind die Diffusionsregionen 28 und 30 des Leitungstyps p nahe bei der Oberfläche des Substrats 43 aus n-Si an Positionen ausgebildet, die Teilen des mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 entsprechen. Weiterhin ist eine Gateelektrode 26 auf der isolierenden Schicht 40 oberhalb einer Region zwischen den jeweiligen Diffusionsregionen 28 und 30 ausgebildet. Die Gateelektrode 26, die isolierende Schicht 40 und das Substrat 42 aus n-Si weisen einen MIS-Aufbau (MIS = metal-insulatorsemiconductor = Metall-Isolator-Halbleiter) oder einen MOS-Aufbau (MOS = metaloxide-semiconductor = Metall-Oxyd-Halbleiter) auf.
Bei einer Betrachtung der Ausgestaltung in der Nähe der Gateelektrode 26 wirken die beiden Diffusionsregionen 28 und 30 folglich jeweils als Source oder Drain, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet ist, wobei dieser Feldeffekttransistor als der Schalter 24 fungiert. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 26 angelegt wird, wird ein Kanal 27 des Leitungstyps p nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si gebildet, die der Gateelektrode 26 gegenüberliegt Der Kanal 27 ruft einen leitenden Zustand zwischen den beiden Diffusionsregionen 28 und 30 hervor, wodurch der vorbestimmte Schaltvorgang ausgeführt wird.
Die Schalter 16 und 32 enthalten in der gleichen Weise ebenfalls Feldeffekttransistoren und es werden durch diese Feldeffekttransistoren vorbestimmte Schaltvorgänge ausgeführt.
Wenn eine, relativ gesehen, negative Spannung mit Bezug zu dem Substrat 42 und der Diffusionsregion 20 oder 22 an die Gateelektrode 18 angelegt wird und der eingeschaltete Zustand des Schalters 16 hervorgerufen wird, kann der mäanderförmige Abschnitt und der Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10, die in Fig. 5 angegeben sind, kurzgeschlossen werden. Dieser Schaltvorgang führt in der Praxis zu dem gleichen Effekt wie eine Veränderung der Länge des mäanderförmig ausgestatteten Induktorleiters 10, der als eine Induktivität wirkt. Anders ausgedrückt ist die Menge des Induktorleiters sehr kurz, wenn lediglich der Schalter 16 eingeschaltet ist; wenn lediglich der Schalter 24 eingeschaltet ist, ist die Länge des Induktorleiters im wesentlichen gleich groß wie ein Zyklus der mäanderförmigen Gestalt; und wenn lediglich der Schalter 32 eingeschaltet ist, entspricht die Länge des Induktorleiters im wesentlichen zwei Zyklen bzw. zwei Perioden der mäanderförmigen Gestalt. In der Praxis wird ein kleiner elektrischer Widerstandswert bei dem eingeschalteten Zustand jedes Schalters hervorgerufen, und es wird der vorstehend erläuterte, ideale Schaltvorgang nicht erzielt. Durch die Betätigung jedes Schalters läßt sich jedoch der Induktivitätswert des variablen induktiven Elements 200 insgesamt auf einen vorbestimmten Induktivitätswert ändern.
In Fig. 8 ist ein Beispiel für eine Abänderung des variablen induktiven Elements 200 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das variable induktive Element 200, das in Fig. 5 gezeigt ist, weist Feldeffekttransistorschalter zwischen Mäanderabschnitten des Induktorleiters 10 und Abschnitten des linear ausgebildeten Rückführungsabschnitts auf. Im Fall der vorliegenden Abänderung sind Feldeffekttransistorschalter so vorgesehen, daß eine Änderung der insgesamt vorhandenen Mäandermenge bzw. Mäandergröße dadurch möglich ist, daß die jeweiligen Mäanderabschnitte des Induktorleiters 10 kurzgeschlossen werden. Der Aufbau und die weiteren Aspekte jedes Schalters sind die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 dargestellt ist.
Wenn die variablen induktiven Elemente gemäß diesem Ausführungsbeispiel, die in den Fig. 5 und 8 gezeigt sind, von außen betrachtet werden, läßt sich die Induktivität ändern, da der Induktivitätswert zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 in variabler Weise dadurch gesteuert werden kann, daß das variable induktive Element 200 mit einem Abschnitt einer Schaltung verbunden wird und dann eine extern angelegte vorbestimmte Spannung an die Gateelektroden 18, 26 und 34 angelegt wird. Der Einsatz kann sich daher auch von einer herkömmlichen Spule mit einem festgelegten charakteristischen Wert bzw. Nennwert unterscheiden. Als Beispiel ist es bei dem Aufbau einer Abstimmschaltung, die eine Mehrzahl von bereits vorab festgelegten Empfangsfrequenzen besitzt, lediglich notwendig, die Kurzschlußpositionen für den Kurzschluß des Induktorleiters festzulegen, durch die Induktivitätswerte, die der Mehrzahl von Empfangsfrequenzen entsprechen, erzielt werden, und dann die Gateelektrode 18 und die Diffusionsregion 20 usw. an diesen Positionen ausgebildet werden.
Die vorstehende Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels bezog sich auf Beispiele, bei denen eine Mehrzahl von Schaltern eingesetzt wird. Eine Mehrzahl von Schaltern ist aber nicht essentiell. Als Beispiel kann lediglich der Schalter 24 gemäß Fig. 5 beibehalten werden und es können die anderen Schalter entfallen.
Da das variable induktive Element 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf einem Substrat 42 a aus n-Si unter Verwendung der herkömmlichen Halbleiterherstellungstechnologien (insbesondere der MOS-Technologie) hergestellt werden kann, sind weiterhin auch die Verringerung der Größe und die Massenherstellung einfach möglich. Ferner können auch weitere Halbleiterkomponenten wie etwa Feldeffekttransistoren, bipolare Transistoren usw. auf dem gleichen Substrat ausgebildet werden, und es kann das variable induktive Element 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer vereinheitlichten bzw. zusammengefaßten Weise mit den Halbleiterkomponenten einer integrierten Schaltung oder anderen Komponenten auf dem gleichen Substrat ausgebildet werden. Als Ergebnis dessen kann ein Bauelement wie etwa ein Schaltregler, bei dem herkömmlicherweise extern angebrachte Spulen eingesetzt werden, in einer Form hergestellt werden, bei dem die Induktivitäten eingebaut sind.
Da das variable induktive Element 200 ferner keine beweglichen Teile wie etwa einen Magnetkem aufweist, ist die Herstellung und die Eingliederung in einen Abschnitt einer Schaltung relativ einfach.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Im folgenden findet sich eine Beschreibung eines in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfmdung stehenden variablen induktiven Elements, wobei auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen wird.
Im Fall des variablen induktiven Elements 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bewirken die Schalter 16 und 24, die Feldeffekttransistoren enthalten, einen Kurzschluß von Abschnitten des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10, wodurch der zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhandene Induktivitätswert in variabler Weise gesteuert wird. Jedoch führt dieser Kurzschlußvorgang zur Erzeugung einer einzelnen oder doppelten gescmossenen Schleife. Im Unterschied hierzu weist das variable induktive Element 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zur Verhinderung der Ausbildung einer geschlossenen Schleife während des Kurzschlusses auf.
In Fig. 9 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. 10 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf den Bereich nahe bei der Schalterfläche gemäß Fig. 9.
Wie in den Figuren gezeigt ist, weist ein variables induktives Element 300 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen spiralförmig ausgebildeten Induktorleiter 10 mit annähernd 2,5 Windungen auf, der auf einer isolierenden Schicht 40 auf einem Substrat 42 aus n-Si ausgebildet ist. Der Induktorleiter 10 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß er in drei unterteilte Induktorleiter 10-1. 10-2 und 10-3 unterteilt ist, die insgesamt eine spiralförmige Gestalt besitzen.
Ein Schalter 43 ist zwischen den unterteilten Induktorleitern 10-1 und 10-2 angeordnet, um diese in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen. In der gleichen Weise ist ein Schalter 46 zwischen den unterteilten Induktorleitern 10-2 und 10-3 angeordnet, um diese Induktorleiter in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen. Wenn die beiden Schalter 43 und 46 eingeschaltet sind, fungieren folglich die drei unterteilten Induktorleiter 10-1, 10-2 und 10-3 wie ein einziger Induktor (1nduktivität) der eine Spule mit einer Windungszahl von ungefähr 2,5 aufweist.
Der Schalter 43 weist eine Gateelektrode 44 in Form eines T auf, die zwischen den unterteilten Induktorleitern 10-1 und 10-2 ausgebildet ist, und enthält zwei Diffusionsregionen 20 und 45, die in Abschnitten der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si gebildet sind und jeweils mit Abschnitten der unterteilten Induktorleiter 10-1 und 10-2 verbunden sind. Demzufolge weist der Schalter 43 einen Feldeffekttransistor auf, bei dem die Diffusionsregionen 20 und 45 jeweils als Source oder als Drain wirken. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 44 angelegt wird, wird ein Kanal zwischen den beiden Diffusionsregionen 20 und 45 gebildet, um hierdurch den eingeschalteten Zustand des Schalters 43 zu erzeugen.
In der gleichen Weise weist der Schalter 46 eine Gateelektrode 48 in Form eines T auf, die zwischen den unterteilten Induktorleitern 10-2 und 10-3 gebildet ist, und enthält zwei Diffusionsregionen 20 und 50, die in Abschnitten der Oberfläche des Substrats 41 aus n-Si ausgebildet sind und jeweils mit Abschnitten der unterteilten Induktorleiter 10-2 bzw. 10-3 verbunden sind. Der Schalter 46 weist daher einen Feldeffekttransistor auf, bei dem die Diffusionsregionen 22 und 50 jeweils als Source oder Drain fungieren. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 48 angelegt wird, wird ein Kanal zwischen den beiden Diffusionsregionen 22 und 50 erzeugt, so daß der Schalter 46 in den eingeschalteten Zustand gebracht wird.
In den Fig. 11A und 11B sind partielle Querschnittsansichten des variablen induktiven Elements 300 dargestellt. Fig. 11A zeigt einen Querschnitt, der entlang einer in Fig. 10 gezeigten Linie A-A geschnitten ist, und unterscheidet sich im Grundsatz nicht von dem querschnittsmäßigen Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels, der in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 11B zeigt einen Querschnitt, der entlang einer in Fig. 10 gezeigten Linie B-B gesehen ist. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 48 angelegt wird, wird ein Kanal 52 zwischen den beiden Diffusionsregionen 20 und 45 gebildet.
Folglich sind zusätzlich zu den beiden Schaltern 16 und 24 zum Kurzschließen von Abschnitten des spiralförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 Schalter 43 und 46 vorgesehen, die zum serienschaltungsmäßigen Verbinden oder zum Abtrennen der jeweiligen unterteilten Induktorleiter 10-1, 10-2 und 10-3 dienen, die den spiralförmig ausgebildeten Induktorleiter 10 bilden.
Wenn lediglich der Schalter 16 in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, sind der äußerste und der zweitäußerste Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 kurzgeschlossen, so daß eine Spule mit ungefähr 1,5 Windungen gebildet ist. Gleichzeitig hiermit wird durch Einbringen des Schalters 43 in den ausgeschalteten Zustand ein Ende des unterteilten Induktorleiters 10-2 abgetrennt, wodurch verhindert wird, daß der unterteilte Induktorleiter 10-2 eine geschlossene Schleife bildet.
Wenn lediglich der Schalter 24 in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, ergibt sich in gleichartiger Weise, daß die zweite äußerste und der innere Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 kurzgeschlossen sind, so daß eine Spule mit ungefähr 1,5 Windungen gebildet ist. Gleichzeitig hiermit wird durch Einstellen des Schalters 46 in den ausgeschalteten Zustand ein Ende des unterteilten Induktorleiters 10-3 abgetrennt, wodurch verhindert wird, daß der unterteilte Induktorleiter 10-3 eine geschlossene Schleife bildet.
Auch wenn in den beiden vorstehend erläuterten Fällen Spulen mit ungefähr 1,5 Windungen gebildet sind ergibt sich dennoch ein geringfügiger Unterschied hinsichtlich des zwischen den beiden Eingangslausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhandenen Induktivitätswerts in Abhängigkeit davon, welche unterteilten Induktorleiter benutzt werden. Wenn die beiden Schalter 16 und 24 in den eingeschalteten Zustand versetzt sind, werden ferner alle jeweiligen Umfangsabschnitte des spiralförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 gegenseitig kurzgeschlossen, so daß zwischen den Eingangslausgangsanschlüssen 12 und 14 eine Spule mit ungefähr 0,5 Windungen gebildet ist. In diesem Fall wird die Bildung einer geschlossenen Schleife aufgrund der unterteilten Induktorleiter 10-2 und 10-3 dadurch verhindert, daß die beiden Schalter 43 und 46 in den ausgeschalteten Zustand versetzt werden.
Wenn die beiden Schalter 43 und 46 in den eingeschalteten Zustand versetzt sind und wenn die beiden Schalter 16 und 24 in den ausgeschalteten Zustand gebracht sind, sind die unterteilten Induktorleiter jeweils in Reihe geschaltet, so daß zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 eine Spule mit ungefähr 2,5 Windungen gebildet ist.
Durch den Kurzschluß von Abschnitten des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 mit Hilfe der Schalter 16 und 24 läßt sich somit auf diese Weise die gesamte Anzahl von Windungen des variablen induktiven Elements 300 zwischen 2,5 und 0,5 ändern. Als Ergebnis dessen kann der zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhandene Induktivitätswert in variabler Weise eingestellt werden.
Wenn ein Abschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 kurzgeschlossen wird, läßt sich ein Ende des Abschnitts des Induktorleiters, der nicht als eine Spule benutzt wird, durch die Schalter 43 und 46 ausschalten. Als Ergebnis dessen kann die Bildung einer nicht notwendigen geschlossenen Schleife verhindert werden, und es kann die Bildung eines in einer nicht benötigten, geschlossenen Schleife fließenden Stroms, mit dem die Erzeugung eines Magnetflusses verknüpft ist, verhindert werden.
Wie auch bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen weist das variable induktive Element 300 Vorteile wie etwa hinsichtlich der Herstellung unter Einsatz von üblichen Halbleiterherstellungstechniken, wobei in diesem Fall eine Verringerung der Größe und eine Massenherstellung möglich sind, und weitere Vorteile auf.
Bei der vorstehenden Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf einen Fall Bezug genommen, bei dem eine Mehrzahl von Schaltersätzen zum Einsatz kommt. Das Vorsehen einer Mehrzahl von Schaltersätzen ist jedoch nicht essentiell. Als Beispiel kann lediglich ein Schaltersatz, der aus den Schaltern 24 und 46 besteht, gemäß Fig. 9 beibehalten werden, und es kann der andere Schaltersatz, der die Schalter 16 und 43 enthält, weggelassen werden.

VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Im folgenden findet sich eine Beschreibung eines variablen induktiven Elements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Ein in Übereinstimmung mit dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stehendes variables induktives Element ist im wesentlichen das gleiche wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel und unterscheidet sich von diesem hauptsächlich im Hinblick auf den mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 10. In den beigefügten Zeichnungen sind die gleichen Bezugszeichen für Komponenten verwendet, die den bei dem dritten Ausführungsbeispiel vorhandenen Komponenten entsprechen.
Im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels des variablen induktiven Elements 200 schließen Schalter 16, 24 und 32, die Feldeffekttransistoren enthalten, Abschnitte des mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 kurz, wodurch der Induktivitätswert, der zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhanden ist, in variabler Weise gesteuert wird. Dieser Kurzschlußvorgang führt jedoch zur Erzeugung von nicht notwendigen geschlossenen Schleifen. Im Unterschied hierzu weist das variable induktive Element 400 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weiterhin eine Einrichtung zum Verhindern der Ausbildung einer geschlossenen Schleife während des Kurzschlusses auf.
In Fig. 12 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. 13 zeigt eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht auf den Bereich nahe der in Fig. 12 gezeigten Schalterfläche.
Wie in den Figuren gezeigt ist, weist das variable induktive Element 400 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 10 auf, der auf einer isolierenden Schicht 40 auf einem Substrat 42 aus n-Si ausgebildet ist. Der mäanderförmig ausgestaltete Induktorleiter 10 unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß er einen mäanderförmig ausgebildeten unterteilten Leiter 10-1 und einen linear ausgestalteten Rückführungsinduktorleiter 10-2 enthält.
Ein Schalter 46 ist zwischen dem mäanderförmig ausgebildeten, unterteilten Induktorleiter 10-1 und dem unterteilten Rückführungsinduktorleiter 10-2 angeordnet, um diese Komponenten in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen. Wenn der Schalter 46 sich in dem eingeschalteten Zustand befindet, wirkt der gesamte, mäanderförmig ausgebildete Induktorleiter 10 wirklich wie ein einziger Induktor (Induktivität).
Der Schalter 46 weist eine Gateelektrode 48 in der Form eines T auf, die zwischen dem mäanderförmig ausgestalteten unterteilten Leiter 10-1 und dem unterteilten Rückführungsinduktorleiter 10-2 ausgebildet ist, und enthält zwei Diffusionsregionen 50 und 51, die in Abschnitten der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si ausgebildet sind und jeweils mit Abschnitten der beiden unterteilten Induktorleiter 10-1 bzw. 10-2 verbunden sind. Als Folge hiervon weist der Schalter 46 einen Feldeffekttransistor mit den Diffusionsregionen 50 und 51 auf, die jeweils als Source oder Drain wirken. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 48 angelegt wird, wird ein Kanal zwischen den beiden Diffusionsregionen 50 und 51 gebildet, so daß der Schalter 46 in den eingeschalteten Zustand gebracht wird oder ist.
In Fig. 14 ist eine Querschnittaansicht gezeigt, die entlang der in Fig. 13 dargestellten Linie A-A gesehen ist und die sich im wesentlichen von dem querschnittsmäßigen Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels, der in Fig. 7 gezeigt ist, nicht unterscheidet.
Zusätzlich zu den Schaltern 16, 24 und 32, die zum Kurzschließen von Abschnitten des mäanderförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 dienen, ist folglich der Schalter 46 dazu vorgesehen, die bei den jeweiligen unterteilten Induktorleiter 10-1 und 10-2, die den spiralförmig ausgebildeten Induktorleiter 10 bilden, in Reihe zu schalten oder voneinander zu trennen.
Wenn sich irgendeiner der Schalter 16, 24 oder 32 in dem eingeschalteten Zustand befindet, sind die mäanderförmig ausgestalteten, unterteilten Induktorleiter 10-1 und der unterteilte Rückführungsinduktorleiter 10-2 des Induktorleiters 10 an den jeweiligen Abschnitten kurzgeschlossen, wodurch ein Induktor gebildet ist, der einen verringerten Induktivitätswert zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 aufweist. Zur gleichen Zeit wird die Verbindung zwischen den beiden unterteilten Induktorleitern 10-1 und 10-2 des mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 dadurch beendet, daß der Schalter 46 ausgeschaltet wird, wodurch verhindert wird, daß sich eine geschlossene Schleife aufgrund desjenigen Abschnitts bildet, der nicht als eine Induktivität eingesetzt wird. Als Ergebnis dessen kann verhindert werden, daß in der nicht benötigten, geschlossenen Schleife ein Strom fließt, der von der Erzeugung eines Magnetflusses begleitet wäre.
Wenn alle Schalter 16, 24 und 32 in den ausgeschalteten Zustand gebracht sind und wenn der gesamte Induktorleiter 10 als eine Induktivität benutzt wird, sollte der Schalter 46 in den eingeschalteten Zustand gebracht sein, damit die beiden unterteilten Induktorleiter 10-1 und 10-2, die den Induktorleiter 10 bilden, in Reihe geschaltet sind.
Auf diese Weise kann der zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhandene Induktivitätswert in variabler Weise eingestellt werden, in dem Abschnitte des mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 mit Hilfe der Schalter 16, 24 und 32 kurzgeschlossen werden, wobei die Erzeugung einer nicht notwendigen geschlossenen Schleife verhindert werden kann.
Wie auch bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen weist das variable induktive Element 400 Vorteile wie etwa die Herstellbarkeit unter Einsatz von herkömmlichen Halbleiterherstellungstechnologien, die eine Vergrößerung der Abmessungen und eine Massenherstellung ermöglichen, und weitere Vorteile auf.
Bei der vorstehenden Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist auf eine Beispiel Bezug genommen, bei dem eine Mehrzahl von Schaltern eingesetzt wird. Jedoch ist die Mehrzahl von Schaltern kein wesendiches Merkmal. Als Beispiel kann lediglich der in Fig. 12 gezeigte Schalter 24 beibehalten werden und es können die anderen Schalter 16 und 32 weggelassen werden.

FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Nachfolgend wird eine Beschreibung eines variablen induktiven Elements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gegeben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Im Fall der vorstehend erläuterten variablen induktiven Element 100 und 300 gemäß dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel wird die Anzahl von Windungen des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 dadurch geändert, daß die jeweiligen Umfangsabschnitte kurzgeschlossen werden. Im Unterschied hierzu wird im Fall des variablen induktiven Elements 500 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Windungen geändert, ohne daß die Umfangsabschnitte kurzgeschlossen werden.
Fig. 15 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Fig. 16 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf den Bereich nahe bei den Schaltern des variablen induktiven Elements, das in Fig. 15 dargestellt ist.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, weist das variable induktive Element 500 einen spiralförmig ausgestalteten Induktorleiter 10 und einen linear ausgebildeten Leiter 60 auf, der auf einer isolierenden Schicht 40 auf der Oberfläche eines Substrats 42 aus n-Si ausgebildet ist, und enthält vier Schalter 62, 68, 74 und 80 zum Verbinden des Induktorleiters 10 und des linear ausgebildeten Leiters 60.
Der Induktorleiter 10 weist eine spiralförmige Gestalt mit im wesentlichen drei Windungen auf, wobei ein äußeres umfangsmäßiges Ende des Induktorleiters einen Eingangs/Ausgangsanschluß 12 enthält, der eine breite Form besitzt. Der linear ausgebildete Leiter 60 weist einen linearen Abschnitt auf, der eine Mehrzahl von vorstehenden Elementen enthält. Dieser lineare Abschnitt ist auf einer isolierenden Schicht so angeordnet, daß er rechtwinklig zu den jeweiligen Umfangsabschnitten des darunter befindlichen, spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 verläuft. Ein Ende (in der Nähe des äußeren Umfangs des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10) dieses linear ausgebildeten Leiters 60 weist einen Eingangs/Ausgangsanschluß 14 auf, der eine breite Form besitzt.
Eine Schalter 62 verbindet den äußersten Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 elektrisch miteinander. Der Schalter 62 weist eine Gleitelektrode 63 in Form eines L auf, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 gebildet ist, und enthält zwei Diffusionsregionen 64 und 66, die nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si so ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 63 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 63 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps p zwischen den beiden Diffusionsregionen 64 und 66 ausgebildet, und es ist der Schalter 62 in den eingeschalteten Zustand gebracht. Als Ergebnis dessen werden der äußerste Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 und der linear ausgebildete Leiter 60 gegenseitig miteinander verbunden.
In der gleichen Weise verbindet der Schalter 68 den zweitäußersten Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 elektrisch miteinander. Der Schalter 68 weist eine Gateelektrode 69 in der Form eines L auf, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und enthält zwei Diffusionsregionen 70 und 72, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektroden 69 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 69 angelegt wird, wird der Schalter 68 in den eingeschalteten Zustand gebracht, wodurch der zweitäußerste Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktoileiters 10 und der linear ausgebildete Leiter 60 gegenseitig miteinander verbunden werden.
Ein Schalter 74 verbindet den drittäußersten Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 miteinander. Der Schalter 74 weist eine Gateelektrode 75 in der Form eines L, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 76 und 78 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 75 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 75 angelegt wird, wird der Schalter 74 in den eingeschalteten Zustand gebracht, wodurch der drittäußerste Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 und der linear ausgebildete Leiter 60 miteinander verbunden werden.
Ein Schalter 80 verbindet den inneren Endabschnitt des Induktorleiters 10 und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 elektrisch miteinander. Der Schalter 80 weist eine Gateelektrode 81 in der Form eines L, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 82 und 84 auf, die in der Nahe der Oberfläche des Substrats 42 n-Si so ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 81 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 81 angelegt wird, wird der Schalter 80 in den eingeschalteten Zustand gebracht, wodurch der innere Endabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 und der linear ausgebildete Leiter 60 miteinander verbunden werden.
In Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht gezeigt, die entlang einer in Fig. 16 dargestellten Linie A-A gesehen ist. Ein in der Figur gezeigter Schalter 62 weist zwei Diffusionsregionen 64 und 66 auf, die nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si unter Zwischenlage der Gateelektrode 63 auf der isolierenden Schicht 40 ausgebildet sind. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 63 angelegt wird, wird ein Kanal 86 zwischen den beiden Diffusionsregionen 64 und 66 gebildet, und es wird der vorbestimmte Schaltvorgang ausgeführt.
In der gleichen Weise weist der Schalter 68 zwei Diffusionsregionen 70 und 72, die nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si unter Zwischenlage der Gateelektrode 69 auf der isolierenden Schicht 40 ausgebildet sind. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 61 angelegt wird, wird ein Kanal 88 zwischen den beiden Diffusionsregionen 70 und 72 gebildet und es wird der vorbestimmte Schaltvorgang ausgeführt.
Ein Schalter 74 weist zwei Diffusionsregionen 76 und 78 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si und der Zwischenlage der Gateelektrode 75 auf der isolierenden Schicht 40 ausgebildet sind. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 75 angelegt wird, wird ein Kanal 90 zwischen den beiden Diffusionsregionen 76 und 78 ausgebildet und es wird der vorbestimmte Schaltvorgang ausgeführt.
Ein Schalter 80 weist zwei Diffusionsregionen 82 und 84 auf, die in der Nähe der Ober fläche des Substrats 42 aus n-Si auf den beiden Seiten der Gateelektrode 81 auf der isolierenden Schicht 40 ausgebildet sind. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 81 angelegt wird, wird ein Kanal 92 zwischen den beiden Diffusionsregionen 82 und 84 gebildet, und es wird der vorbestimmte Schaltvorgang ausgeführt.
Wenn lediglich der Schalter 80 in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, wirkt das variable induktive Element 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel somit auf diese Weise effektiv wie eine Spule mit annähernd drei Wicklungen, die zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhanden ist; wenn lediglich der Schalter 74 geschaltet ist, entspricht die Funktion im wesentlichen einer Spule mit zwei Wicklungen; und wenn lediglich der Schalter 68 eingeschaltet ist, entspricht die Funktion derjenigen einer Spule mit ungefahr einer Windung. Wenn lediglich der Schalter 62 eingeschaltet ist, wird ferner einer Spule, die eine kreisförmige Gestalt besitzt, nicht ausgebildet, und es wird ein Element geschaffen, das einen sehr kleinen Induktivitätswert aufweist. Demzufolge kann die Anzahl von Windungen der Spule, die zwischen die beiden Eingangs/Ausgangsanschlüsse 12 und 14 geschaltet sind, dadurch geändert werden, daß die Gateelektrode zum Anlegen der vorbestimmten Spannung geändert wird, so daß als Ergebnisse der Induktivitätswert ebenfalls in variabler Weise eingestellt werden kann.
Das variable induktive Element 500 weist weiterhin Vorteile wie bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen, etwa im Hinblick auf die Herstellbarkeit unter Einsatz von üblichen Halbleiterherstellungstechnologien, wobei in diesem Fall eine Verkleinerung der Abmessungen und eine Massenherstellung möglich ist, und weitere Vorteile auf.

SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Nachfolgend wird eine Beschreibung eines in Übereinstimmung mit einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stehenden variablen induktiven Elements gegeben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
In dem Fall der vorstehend erläuterten variablen induktiven Elemente 200 und 400 gemäß dem zweiten und dem vierten Ausführungsbeispiel wurde die Induktivität dadurch geändert, daß ein Abschnitt des mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiters 10 kurzgeschlossen wurde. Im Unterschied hierzu wird im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels des variablen induktiven Elements 600 die Anzahl von Windungen geändert, ohne daß die Mäanderabschnitte kurzgeschlossen werden.
In Fig. 18 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Wie in dieser Figur gezeigt wird, weist das variable induktive Element 600 einen mäanderförmig ausgebildeten Induktorleiter 10 und einen linear ausgebildeten Leiter 60 auf, die unter Zwischenlage einer isolierenden Schicht 40 auf der Oberfläche eines Substrats 42 aus n-Si ausgebildet sind, und enthält vier Schalter 62, 69'8, 74 und 80 für die Verbindung des Induktorleiters 10 und des linear ausgebildeten Leiters 60.
Der Induktorleiter 10 ist mit den vier Schaltern 62, 68, 74 und 80 an solchen Positionen versehen, die eine Verbindung der unterschiedlichen mäanderförrnigen Abschnitte mit Abschnitten des linear ausgebildeten Leiters 60 ermöglichen. Der linear ausgebildete Leiter ist weiterhin mit einem Eingangs/Ausgangsanschluß 14 versehen, der eine breite Form besitzt.
Der Schalter 62 verbindet denjenigen Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der am nächsten bei dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 liegt, und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 elektrisch miteinander. Der Schalter 62 weist eine Gateelektrode 63 in der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 64 und 66 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 63 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 63 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps p zwischen den beiden Diffusionsregionen 64 und 66 gebildet und es ist der Schalter 62 in den eingeschalteten Zustand gebracht. Als Ergebnis dessen wird deijenige mäanderförmige Abschnitt des Induktorleiters 10, der am nächsten bei dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 angeordnet ist, und der linear ausgebildete Leiter 60 miteinander verbunden.
In der gleichen Weise verbindet der Schalter 68 denjenigen Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der an zweitnächster Stelle bei dem Eingangslausgangsanschluß 12 angeordnet ist, und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 elektrisch miteinander. Der Schalter 68 weist eine Gateelektrode 69 in Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 70 und 72 auf, die nahe bei der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si so ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 69 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 69 angelegt wird, wird der Schalter 68 in dem eingeschalteten Zustand gebracht, wodurch deijenige Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der an zweitnächster Stelle zu dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 angeordnet ist, und der linear ausgebildete Leiter 60 miteinander verbunden werden.
Der Schalter 74 verbindet denjenigen Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der an drittnächster Stelle zu dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 angeordnet ist, und einen Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60 elektrisch miteinander. Der Schalter 74 weist eine Gateelektrode 75 in der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 76 und 78 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 75 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 75 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps p zwischen den beiden Diffusionsregionen 76 und 78 ausgebildet, und es ist der Schalter 74 in den eingeschalteten Zustand gebracht. Als Ergebnis dessen werden deijenige Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der an drittnächster Stelle zu dem Eingangs/Ausgangsanschluß angeordnet ist, und der linear ausgebildete Leiter 60 miteinander verbunden.
Der Schalter 80 verbindet denjenigen Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der am weitesten von dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 entfernt angeordnet ist, mit einem Abschnitt des linear ausgebildeten Leiters 60. Der Schalter 80 weist eine Gateelektrode 81 in der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 82 und 84 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart gebildet sind, daß sie Abschnitte der Gateelektrode 81 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 81 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps p zwischen den beiden Diffusionsregionen 82 und 84 gebildet und es wird der Schalter 80 in den eingeschalteten Zustand gebracht. Als Ergebnis dessen werden deijenige Mäanderabschnitt des Induktorleiters 10, der am weitesten entfernt von dem Eingangs/Ausgangsanschluß 12 angeordnet ist, und der linear ausgebildete Leiter 60 gegenseitig miteinander verbunden.
Der Querschnittsaufbau der jeweiligen Schalter 62, 68, 74 und 80 ist der gleiche wie derjenige der in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung jeweils an die Gateelektroden 63, 69, 75 und 81 angelegt wird, werden Kanäle zwischen den jeweiligen Diffusionsregionen 64, 70, 76 und 82, und den Diffusionsregionen 66, 72, 78 und 84 ausgebildet, wodurch der vorbestimmte Schaltvorgang ausgeführt wird.
Wenn bei dieser Ausgestaltung lediglich der Schalter 80 in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, fungiert das variable induktive Element 600 gemäß diesem Ausführungsbeispiel effektiv als ein Induktor, der zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 im wesentlichen drei mäanderförmige Zyklen bzw. Windungen aufweist; wenn lediglich der Schalter 74 eingeschaltet ist, wird die Funktion einer Induktivität mit im wesentlichen zwei mäanderförmigen Zyklen bzw. Windungen erzielt; und wenn lediglich der Schalter 68 eingeschaltet ist, wird die Funktion einer Induktivität mit im wesentlichen einer einzigen mäanderförmigen Windung erzielt. Wenn ferner lediglich der Schalter 62 eingeschaltet ist, wird die Induktivität die eine mäanderförmige Gestalt aufweist, nicht ausgebildet, und es wird ein Element geschaffen, das eine sehr kleine Induktivität besitzt. Als Folge hiervon kann der zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 12 und 14 vorhandene Induktivitätswert in variabler Weise eingestellt werden, indem die Gateelektrode, an die die vorbestimmte Spannung angelegt wird, geändert wird.
Das variable induktive Element 600 weist ebenfalls die Vorteile wie bei den vorstehend erläuterten ersten bis vierten Ausführungsbeispielen auf, wie etwa die Herstellbarkeit und der Einsatz von üblichen Halbleiterherstellungsmethoden, wobei in diesem Fall die Verringerung der Abmessungen und eine Massenherstellung möglich sind, und andere Vorteile.

WEITERE AUSFUHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden werden variable induktive Elemente beschrieben, die mit weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zusammenhängen, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
In Fig. 19 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 20 ist eine vergrößerte partielle Draufsicht auf dem Bereich nahe bei den Schaltern des in Fig. 19 gezeigten variablen induktiven Elements dargestellt.
Wie in den Figuren gezeigt ist, weist das variable induktive Element 700 zwei kreisförmige Induktorleiter 110 und 112 auf, die kreisförmige Formen mit im wesentlichen einer einzigen Wicklung darstellen, und enthält zwei Schalter 122 und 130 zum Verbinden und zum Trennen dieser Induktorleiter.
Ein Ende des kreisförmigen Induktorleiters 110 weist einen Eingangs/Ausgangsanschluß 114 auf, der eine breite Form besitzt, wohingegen das andere Ende über einen Schalter 122 mit dem kreisförmigen Induktorleiter 112 verbunden ist, wobei ein Abschnitt in Richtung zu einem Eingangs/Ausgangsanschluß 118 abgezweigt ist. Weiterhin weist ein Ende des kreisförmigen Induktorleiters 112 einen Eingangs/Ausgangsanschluß 120 auf, der eine breite Form besitzt, und es ist das andere Ende über den vorstehend erwahnten Schalter 122 mit dem kreisförmigen Induktorleiter 110 und weiterhin über einen Schalter 130 mit einem Eingangs/Ausgangsanschluß 116 verbunden.
Der Schalter 122 dient zum Verbinden der beiden kreisförmigen Induktorleiter 110 und 112. Der Schalter 122 weist eine Gateelektrode 124 in der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 126 und 128 auf, die nahe bei der Oberfläche des Substrats 43 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie sich mit Abschnitten der Gateelektrode 124 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 124 angelegt wird, wird der Schalter 122 in den eingeschalteten Zustand gebracht.
Der Schalter 130 ist dazu vorgesehen, ein Ende des kreisförmigen Induktorleiters 112 mit dem Eingangs/Ausgangsanschluß 116 zu verbinden. Der Schalter 130 weist eine Gateelektrode 132 in der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 134 und 136 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie sich mit Abschnitten der Gateelektrode 132 überlappen. Wenn eine vorbestimmte negative Spannung an die Gateelektrode 132 angelegt wird, wird der Schalter 130 in den eingeschalteten Zustand gebracht.
Wenn folglich lediglich der Schalter 122 in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, sind die beiden kreisförmigen Induktorleiter 110 und 112 miteinander verbunden und es ist eine Spule mit im wesentlichen zwei Windungen zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen 114 und 120 gebildet. Wenn der Schalter 130 eingeschaltet ist und der Schalter 122 ausgeschaltet ist, ist durch den kreisförmigen Induktorleiter 110 zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen 114 und 120 eine Spule mit ungefähr einer Windung gebildet, wohingegen eine Spule mit annähernd einer Windung durch den kreisförmigen Induktorleiter 112 zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 116 und 118 gebildet ist.
Als Folge hiervon läßt sich die gesamte Spule mit annähernd zwei Windungen in Abhängigkeit von den jeweiligen Erfordernissen dadurch unterteilen, daß die jeweiligen Einschalt/Ausschaltzustände der Schalter 122 und 130 in geeigneter Form ausgewählt werden. Da sich der Induktivitätswert ferner in Abhängigkeit von der Anzahl von Windungen der Spule, die zwischen den jeweiligen Eingangs/Ausgangsanschlüssen gebildet sind, und in Abhängigkeit davon endet, welcher kreisförmige Induktorleiter benutzt wird, kahn das variable induktive Element 700 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Element, das eine Mehrzahl von Induktivitätswerten aufweist, benutzt werden, indem die Eingangs/- Ausgangsanschlüsse je nach den Anforderungen ausgewählt werden.
Die vorstehende Beschreibung bezog sich auf ein Beispiel, bei dem eine Spule mit insgesamt annähernd zwei Windungen ausgebildet ist. Durch Vergrößerung der jeweiligen Anzahl von Windungen, von Schaltern und von Eingangs/Ausgangsanschlüssen läßt sich jedoch die Anzahl von wählbaren Induktivitätswerten erhöhen. Weiterhin muß die Mehrzahl von kreisförmigen Induktorleitern nicht notwendigerweise konzentrisch angeordnet werden, sondern es können auch benachbarte angeordnete Induktorleiter verbunden oder voneinander getrennt werden.
In Fig. 21 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, weist das variable induktive Element 800 Induktorleiter 110 und 112 auf, die jeweils im wesentlichen mäanderförmige Formen mit 1,5 Zyklen bzw. Windungen enthalten, und das einen Schalter 122 zum Verbinden und zum Trennen dieser Induktorleiter enthält.
Eingangs/Ausgangsanschlüsse 114 und 116 sind jeweils an dem einen Ende und dem anderen Ende des mäanderförmig ausgebildeten Induktorleiters 110 vorgesehen. In der gleichen Weise sind Eingangs/Ausgangsanschlüsse 118 und 120 jeweils an dem einen Ende und an dem anderen Ende des mäanderförmig ausgebildeten Induktorleiters 112 vorgesehen. Die mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 110 und 112 können durch einen Schalter 122, der an einer Position in der Nähe der Eingangs/Ausgangsanschlüsse 116 und 118 angeordnet ist, elektrisch miteinander verbunden werden.
Der Schalter 122 dient dazu, die beiden mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 110 und 112 miteinander zu verbinden. Der Schalter 122 weist eine Gateelektrode 124 in der Form eines T, die auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, und zwei Diffusionsregionen 126 und 128 auf, die in der Nähe der Oberfläche des Substrats 42 aus n-Si derart ausgebildet sind, daß sie sich mit Abschnitten der Gateelektrode 124 überlappen. Wenn eine bestimmte negative Spannung, relativ zu dem Substrat 42 und den Diffusionsregionen 126 und 128, an die Gateelektrode 124 angelegt wird, wird der Schalter 122 in den eingeschalteten Zustand gebracht.
Wenn der Schalter 122 in den ausgeschalteten Zustand versetzt ist, kann das variable induktive Element 800 folglich als zwei separate Induktorelemente benutzt werden, die jeweils ungefahr 1,5 Mäander-Zyklen bzw. -Windungen enthalten. Anders ausgedrückt, weist eines dieser beiden Induktorelemente die Eingangs/Ausgangsanschlüsse 114 und 116 und den mäandefförmig ausgestalteten Induktorleiter 110 auf, wohingegen das andere dieser Elemente die Eingangs/Ausgangsanschlüsse 118 und 120 sowie den mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 112 enthält.
Wenn der Schalter 122 in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, sind die beiden mäanderförmig ausgestalteten Induktorleiter 110 und 112 miteinander verbunden, so daß zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 114 und 120 ein Induktorleiter mit ungefähr drei mäanderförmigen Zyklen bzw. Windungen gebildet ist.
Der insgesamt mit ungefähr mäanderförmigen Windungen versehene Induktor (Induktivität) läßt sich somit in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen dadurch unterteilen, daß der Einschaltzustand bzw. Ausschaltzustand des Schalters 122 in geeigneter Weise gewählt wird.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem ein Induktorleiter mit insgesamt ungefähr drei mäanderförmigen Windungen gebildet ist. Durch Vergrößerung der jeweiligen Anzahl von mäanderförmigen Windungen, von Schaltern und von Eingangs/Ausgangsanschlüssen läßt sich jedoch die Anzahl von wählbaren Induktivitätswerten noch erhöhen.
Fig. 22 zeigt eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 23 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf den Bereich nahe bei den Schaltern des variablen induktiven Elements, das in Fig. 22 dargestellt ist.
Das variable induktive Element 900 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein verbessertes Verhalten des Schaltabschnitts hinsichtlich des variablen induktiven Elements 100 auf, das in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Im allgemeinen ist ein potentialmäßiger Unterschied zwischen der Source und dem Drain eines Feldeffekttransistors vorhanden. Wenn dieser potentialmäßige Unterschied verringert wird, tendiert der im Einschaltzustand vorhandene, zwischen der Source und dem Drain auftretende Widerstandswert dazu, sich scharf zu vergrößern. Aus diesem Grund wird eine Signaldämpfung wichtig, wenn sich der Pegel der Spannung eines Signals, das über den Eingangs/Ausgangsanschluß 12 oder 14 eingegeben wird, an die Gatespannung annähert, die an die Gateelektroden 18 und 26 angelegt ist, da sich der Widerstandswert zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen vergrößert. Damit dieser rasche Anstieg des Widerstandswerts im Einschaltzustand verhindert wird, wird bei dem variablen induktiven Element 900 ein Übertragungsgate bzw. Übertragungsglied benutzt, das einen Feldeffekttransistor mit Kanal p und einen Feldeffekttransistor mit Kanal n aufweist, die zur Durchführung eines Schaltvorgangs parallel geschaltet sind.
Wie in den Fig. 22 und 23 im Vergleich mit dem variablen induktiven Element 100, das in den Fig. 1 und folgenden gezeigt ist, ersichtlich ist, weist das variable induktive Element 900 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin zwei Schalter 140 und 148 auf, die jeweils Feldeffekttransistoren mit Kanal n enthalten. Die beiden Schalter 140 und 148 sind in der Nähe der Oberfläche einer Senke 138 ausgebildet, die den Leitungstyp p besitzt und in einem Abschnitt des Substrats 42 aus n-Si ausgebildet ist.
Der Schalter 140 ist parallel zu dem Schalter 16 geschaltet und bewirkt einen Kurzschluß zwischen dem äußersten Umfangsabschnitt und dem zweitäußersten Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10, und weist eine Gateelektrode 142 und zwei Diffusionsregionen 144 bzw. 146 auf, die jeweils dem Schalter 16, der Gateelektrode 18 und den Diffusionsregionen 20 und 22 entsprechen.
Wenn eine vorbestimmte positive Spannung, die die gleiche Größe, jedoch die umgekehrte Polarität wie die Spannung besitzt, die an die Gateelektrode 18 des Schalters 16 angelegt ist, an die Gateelektrode 142 des Schalters 140 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps n zwischen den beiden Diffusionsregionen 144 und 146 erzeugt, wodurch der leitende Zustand hervorgerufen wird.
In der gleichen Weise ist der Schalter 148 parallel zu dem Schalter 24 geschaltet und bewirkt einen Kurzschluß zwischen dem zweitäußersten Umfangsabschnitt und dem innersten Umfangsabschnitt des spiralförmig ausgestalteten Induktorleiters 10, wobei der Schalter 148 eine Gateelektrode 150 und zwei Diffusionsregionen 146 und 152 aufweist, die jeweils der Gateelektrode 26 des Schalters 24 bzw. den Diffusionsregionen 22 und 28 entsprechen.
Wenn eine vorbestimmte positive Spannung, die die gleiche Größe, jedoch die umgekehrte Polarität wie diejenige Spannung besitzt, die an die Gateelektrode 26 des Schalters 24 angelegt wird, an die Gateelektrode 150 des Schalters 148 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps n zwischen den beiden Diffusionsregionen 146 und 152 gebildet, wodurch der leitende Zustand hervorgerufen wird.
In den Fig. 24A und 24B sind partielle Querschnittsansichten des variablen induktiven Elements 900 dargestellt. Fig. 24A zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang einer Fig. 23 gezeigten Linie A-A gesehen ist, und diejenigen Zustand anzeigt, bei dem sowohl der Schalter 140 des n-Kanal Feldeffekttransistors, der die Gateelektrode 142 und die beiden Diffusionsregionen 144 und 146, die in der in einem Abschnitt (nahe bei der Oberfläche) des Substrats 42 aus n-Si ausgebildeten p Senke 138 ausgebildet sind, umfaßt, als auch der Schalter 148 des n-Kanal Feldeffekttransistors, der die Gateelektrode 150 und die beiden Diffusionsregionen 146 und 152 umfaßt, ausgebildet sind. Weiterhin ist in Fig. 24B ein Querschnitt gezeigt, der entlang einer in Fig. 23 dargestellten Linie B-B geschnitten ist und der sich im wesentlichen nicht von dem Querschnittsaufbau unterscheidet, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorhanden ist, das in Fig. 3 gezeigt ist.
Durch den Einsatz der parallel geschalteten Schalter 16 und 140 (oder der parallel geschalteten Schalter 24 und 148) z.B. in ihrer Verwendung als Übertragungsglied läßt sich in dieser Weise dann, wenn der Pegel der Spannung eines Signals, das in den Eingangs/Ausgangsanschluß 12 oder 14 eingespeist wird, sich der Gatespannung, die an die Gateelektrode 18 eines der Schalter 16 angelegt ist, annähert, erreichen, daß sich dieser Spannungspegels des Signals von der Gatespannung entfernt, die an das Gate 142 des anderen Schalters 140 angelegt ist, und es vergrößert sich demzufolge der insgesamt vorhandene Einschaltwiderstandswert der parallelen Schaltung, die die Schalter 16 und 140 enthält, nicht. Wenn sich im umgekehrten Fall der Pegel der Spannung des Eingangssignals der Gatespannung annähert, die an die Gateelektrode 142 des anderen Schalters 140 angelegt ist, entfernt sich der Spannungspegel dieses Signals von der Gatespannung, die an die Gateelektrode 18 des Schalters 16 angelegt ist, und es vergrößert sich der insgesamt vorhandene Einschaltzustand der Parallelschaltung, die die Schalter 16 und 140 umfaßt, nicht.
Als Ergebnis wird ein kontinuierlich stabiler Einschaltwiderstand dadurch erzielt, daß ein Übertragungsglied eingesetzt wird, und es kann hierbei auch die Charakteristik des variablen induktiven Elements 900 stabilisiert werden.
In Fig. 25 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gezeigt, das in Übereinstimmung mit einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steht. Fig. 26 zeigt eine vergrößerte partielle Draufsicht auf den Bereich nahe bei den Schaltern des variablen induktiven Elements, das in Fig. 25 gezeigt ist.
Das variable induktive Element 1000 gemaß diesem Ausführungsbeispiel zeigt ein verbessertes Leistungsverhalten des Schaltabschnitts hinsichtlich des variablen induktiven Elements 200, das in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Im allgemeinen ist ein potentialmäßiger Unterschied zwischen der Source ünd dem Drain eines Feldeffekttransistors vorhanden. Wenn dieser potentialmäßige Unterschied verringert wird, tendiert der im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert zwischen der Source und dem Drain dazu, scharf anzusteigen. Aus diesem Grund wird eine Signaldämpfung dann wichtig, wenn der Pegel der Spannung eines Signals, das über den Eingangs/Ausgangsanschluß 12 oder 14 eingespeist wird, sich an die Gatespannung annähert, die an die Gateelektroden 18, 26 und 34 angelegt ist, da sich dann der Widerstandswert zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschtüssen 12 und 14 vergrößert. Damit dieser rasche Anstieg des Widerstandswerts im Einschaltzustand verändert werden kann, wird bei dem variablen induktiven Element 1000 ein Übertragungsglied benutzt, das einen Feldeffekttransistor mit Kanal p und einen Feldeffekttransistor mit Kanal n aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei das Übertragungsglied zur Ausführung eines Schaltvorgangs dient.
Wie in den Fig. 25 und 26 im Vergleich mit dem variablen induktiven Element 200, das in Fig. 5 und weiteren Figuren gezeigt ist, dargestellt ist, weist das variable induktive Element 1000 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin zwei Schalter 140 und 148 auf, die jeweils Feldeffekttransistoren mit Kanal n enthalten. Die beiden Schalter 140 und 148 sind in der Nähe der Oberfläche einer Senke 138 ausgebildet, die den Leitungstyp p besitzt und in einem Abschnitt des Substrats 42 aus n-Si ausgebildet ist.
Der Schalter 140 ist parallel zu dem Schalter 16 geschaltet und bewirkt einen Kurzschluß des ersten mäanderförmigen Windungsabschnitts und des linearen Rückführungsabschnitts des Induktorleiters 10 und weist eine Gateelektrode 142 und zwei Diffusionsregionen 144 und 146 auf, die jeweils der Gateelektrode 18 des Schalters 16 und den Diffusionsregionen 20 und 22 entsprechen.
Wenn eine vorbestimmte positive Spannung, die die gleiche Größe, jedoch umgekehrte Polarität im Vergleich mit derjenigen Spannung besitzt, die an die Gateelektrode 18 des Schalters 16 angelegt ist, an die Gateelektrode 142 des Schalters 140 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps n zwischen den beiden Diffusionsregionen 144 und 146 gebildet, wodurch der leitende Zustand hervorgerufen wird.
In der gleichen Weise ist auch der Schalter 148 parallel zu dem Schalter 24 geschaltet und bewirkt einen Kurzschluß zwischen zweiten mäanderförmigen Abschnitt und dem linearen Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10 und weist eine Gateelektrode 150 und zwei Diffusionsregionen 151 und 152 auf, die jeweils der Gateelektrode 26 des Schalters 24 und den Diffusionsregionen 28 und 30 entsprechen.
Wenn eine vorbestimmte positive Spannung, die die gleiche Größe, jedoch umgekehrte Polarität im Vergleich mit derjenigen Spannung besitzt, die an die Gleitelektrode 26 des Schalters 24 angelegt wird, an die Gateelektrode 150 des Schalters 148 angelegt wird, wird ein Kanal des Leitungstyps p zwischen den beiden Diffusionsregionen 151 und 152 gebildet, wodurch der leitende Zustand hervorgerufen wird.
In den Fig. 27A und 27B sind partielle Querschnittsansichten des variablen induktiven Elements 1000 dargestellt. Fig. 27A zeigt einen Querschnitt, der entlang einer in Fig. 26 gezeigten Linie A-A gesehen ist, und unterscheidet sich im Grundsatz nicht von dem Querschnittsaufbau bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, der in Fig. 7 gezeigt ist. In Fig. 27B ist eine Querschnittsansicht dargestellt, die entlang einer Fig. 26 gezeigten Linie B-B gesehen ist und die einen Zustand angibt, bei dem ein durch einen Feldeffekttransistor mit Kanal n gebildeter Schalter 140 vorhanden ist, der die Gateelektrode 142 und die beiden Diffusionsregionen 144 und 146 umfaßt, die in der Senke 138 des Leitungstyps p ausgebildet sind, die in einem Abschnitt (nahe bei der Oberfläche) des aus n-Si bestehenden Substrats 42 ausgebildet ist.
Auf diese Weise entfernt sich aufgrund des Einsatzes der parallel geschalteten Schalter 16 und 140 (oder der parallel geschalteten Schalter 24 und 148) beispielsweise als ein Übertragungsglied der Spannungspegel eines Signals in einem Fall, bei dem sich der Spannungspegel eines Signals, das in den Eingangs/Ausgangsanschluß 12 oder 14 eingespeist wird, der Gatespannung annähert, die an die Gateelektrode 18 eines der Schalter 16 angelegt ist, von der Gatespannung, die an das Gate 142 des anderen Schalters 140 angelegt ist, und es vergrößert sich folglich der insgesamt im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert der Parallelsehaltung nicht, die die Schalter 16 und 140 enthält. Wenn sich im umgekehrten Fall der Spannungspegel des eingegebenen Signals der Gatespannung, die an die Gateelektrode 142 des anderen Schalters 140 angelegt ist, annähert, entfernt sich der Spannungspegel dieses Signals von der Gatespannung, die an die Gateelektrode 18 des Schalters 16 angelegt ist, und es vergrößert sich folglich der insgesamt im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert der Parallelschaltung, die die Schalter 16 und 140 enthält, nicht.
Ms Ergebnis dessen wird ein kontinuierlich stabiler Einschaltwiderstand aufgrund des Einsatzes eines Übertragungsgheds erzielt, und es können auch die Eigenschaften des variablen induktiven Elements 1000 stabilisiert werden.
In Fig. 28 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
In dem Fall des variablen induktiven Elements 1100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Schalter 16 und 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels des variablen induktiven Elements 100, das in Fig. 1 dargestellt ist, jeweils entlang der Zwischenräume zwischen dem spiralförmig ausgestalteten Induktorleiter 10 verlängert. Anders ausgedrückt, sind im Hinblick auf den Schalter 16 die Gateelektrode 18 und die Diffusionsregionen 20 und 22 jeweils in ihrer Länge um ungefähr 1/4 einer Windung des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 verlängert. In gleichartiger Weise sind im Hinblick auf den anderen Schalter 24 die Gateelektrode 26 und die Diffusionsregionen 22 und 28 in ihrer Länge jeweils um ungefähr 1/4 einer Windung des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 ausgedehnt.
Auf diese Weise läßt sich der im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert aufgrund der Vergrößerung der Längen der Schalter 16 und 24 in der umfangsmäßigen Richtung erheblich verringern. Als Ergebnis dessen läßt sich die Dämpfung des Signalpegeis eines eingegebenen/ausgegebenen Signals über die Schalter 16 und 24 in einem solchen Ausmaß unterdrücken, daß sie für praktische Zwecke vernachlässigbar ist.
Auch wenn sich die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel bezieht, bei dem die Längen der Gateelektroden 18 und 26 usw. um ungefähr 1/4 Windungen vergrößert werden, lassen sich diese Längen auch um ungefähr eine Windung ausdehnen. Auf diese Weise kann der im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert der Schalter 16 und 24 noch weiter verringert werden, wobei die Ausbildung einer geschlossenen Schleife bei dem eingeschalteten Zustand der Schalter 16 und 24 beseitigt werden kann.
In Fig. 29 ist eine Draufsicht auf ein variables induktives Element gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
In dem Fall des variablen induktiven Elements 1200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Schalter des variablen induktiven Elements 200, die in Fig. 5 dargestellt sind, jeweils entlang der Zwischenräume zwischen den mäanderförmigen Windungsabschnitten und den linearen Rückführungsabschnitten des Induktorleiters 10 ausgedehnt. Anders ausgedrückt, sind im Hinblick auf den Schalter 16 die Gateelektrode 18 und die Diffusionsregionen 20 und 22 in ihrer Länge über die gesamte Länge hinweg ausgedehnt, über die hinweg der mäanderförmig ausgebildete Abschnitt und der lineare Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10 einander benachbart sind. In gleichartiger Weise sind im Hinblick auf den anderen Schalter 24 die Gateelektrode 26 und die Diffusionsregionen 28 und 30 jeweils in ihrer Länge über die gesamte Länge bzw. Strecke hinweg ausgedehnt, über die hinweg der mäanderförmig ausgebildete Abschnitt und der lineare Rückführungsabschnitt des Induktorleiters 10 benachbart zueinander verlaufen.
Durch die Vergrößerung der Längen der Schalter 16 und 24 läßt sich auf diese Weise der im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert erheblich verringern. Als Ergebnis kann die Dämpfung des Signalpegels eines eingegebenen/ausgegebenen Signals seitens der Schalter 16 und 24 in einem solchen Ausmaß unterdrücken, daß sie für praktische Zwecke vernachlässigbar ist.
In Fig. 30 ist ein Beispiel einer Abänderung des zwölften Ausführungsbeispiels dargestellt, bei dem die vorliegende Erfindung bei einer Abänderung des zweiten Ausführungsbeispiels zum Einsatz kommt, das in Fig. 8 dargestellt ist. Durch die Ausdehnung der Längen der Schalter 16, 24 und 32 kann der im Einschaltzustand vorhandene Widerstandswert erheblich verringert werden. Die jeweiligen mäanderförmigen Abschnitte des Induktorleiters 10, die jedem Schalter entsprechen, lassen sich zuverlässig verkürzen, und es kann der Induktivitätswert zuverlässig geändert werden.
Fig. 31 zeigt eine erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung der Erzeugung von Anschlüssen unter Verwendung einer chemischen Flüssigphasenabscheidung, wobei eine vergrößerte Querschnittsansicht gezeigt ist, die einem Querschnitt entspricht, der entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie A-A gesehen ist.
Wie in der Figur gezeigt ist, wird nach der Separierung des Halbleitersubstrats, das das variable induktive Element 100 einschließt, ein aus Siliciumoxyd bestehender Film 160 als ein isolierender Film auf der gesamten Oberfläche des einzeln separierten Typs (Elements) durch eine chemische Flüssigphasenabscheidung ausgebildet. Der aus Siliciumoxyd bestehende Film oberhalb der Eingangs/Ausgangsanschlüsse 12 und 14 sowie der Gateelektroden 18 und 26 wird dann durch Ätzen entfernt, um hierdurch Perforationen bzw. Durchbrechungen zu öffnen. Bei einem Verschließen der Durchbrechungen durch Aufbringen von Lötmittel 162 in einem solchen Ausmaß, das dieses geringfügig über die Oberfläche hinaus vorsteht, ist ein für eine Oberflächenmontage geeigneter Zustand erreicht, da das vorstehende Lötmittel in direktem Kontakt mit Strukturen wie etwa Anschlußflächen von gedruckten Leitungsplatinen usw. gebracht werden kann.
Auf der Oberfläche des Elements kann eine Schutzschicht durch Einsatz von einem isolierenden Material wie etwa eines synthetischen Harzes ausgebildet werden und es können Durchbrechungen bzw. Perforationen durch Laserlichtsendung geöffnet werden.
Die vorstehenden Erläuterungen der Ausführungsbeispiele beschränken die vorliegende Erfindung nicht und es sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Variationen möglich.
Als Beispiel beziehen sich die vorstehenden Erläuterungen auf die Ausbildung eines einzigen Elements auf einem Halbleitersubstrat 42. Es ist jedoch auch möglich, gleichzeitig eine Vielzahl von gleichartigen oder unterschiedlichen Arten von variablen induktiven Elementen auf dem gleichen Halbleitersubstrat 42 auszubilden, diese jeweils zu separieren und anschließend Anschlüsse für die Eingänge /Ausgänge und die Gateelektroden vorzusehen.
Da ferner die vorstehend erwähnten variablen induktiven Elemente auf einem Halbleitersubstrat wie im Fall eines herkömmlichen Transistors oder eines anderen Elements ausgebildet werden, kann das variable induktive Element gemäß einem beliebigen der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele als ein Teil einer hochintegrierten Schaltung (LSI-Schaltung) zu oder einer anderen Schaltung ausgebildet werden.
Da die Feldeffekttransistoren zum variablen Einstellen des Induktivitätswerts der vorstehend erläuterten variablen induktiven Elemente benutzt werden, gibt es unausweichlich einen Einschaltwiderstand, der temperaturabhängig ist. Als Folge hiervon kann mit dem variablen induktiven Element ein Transistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC- Element) oder mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Element) intern oder extern verbunden werden, um hierdurch diese Temperaturabhängigkeit des Einschaltwiderstands zu kompensieren.
Ferner können auch andere Mittel als Feldeffekttransistoren, wie etwa bipolare Transistoren oder andere Elemente, als die Schalter bei den vorstehend erläuterten variablen induktiven Elementen eingesetzt werden.
Auch wenn sich die vorstehenden Erläuterungen auf ein Beispiel beziehen, bei dem die variablen induktiven Elemente unabhängig benutzt werden, läßt sich dadurch, daß die Induktorleiter der vorstehend erläuterten variablen induktiven Elemente einander gegenüberliegen oder im wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden, eine verteilte Kapazität zwischen dem Induktorleiter 10 und dem hinzugefügten Induktorleiter ausbilden, wodurch LC-Elemente gebildet werden.
Ferner beziehen sich die vorstehenden Erläuterungen auf Beispiele, bei denen die Anzahl von Windungen des spiralförmig ausgebildeten Induktorleiters 10 effektiv gesteuert wird, um hierdurch den Widerstandswert der variablen induktiven Elemente zu variieren. In Fällen jedoch, bei denen das Eingangs/Ausgangssignal auf das hohe Frequenzband beschränkt ist, kann ein Induktorleiter mit einer anderen als spiralförmigen Gestalt, z.B. mit einer sinusförmigen Gestalt oder einer anderen Variation einer mäanderförmigen Gestalt eingesetzt werden und es können benachbarte Induktorleiter kurzgeschlossen werden. Im Hinblick auf ein hochfrequentes Signal kann auch mit dieser Art der Ausgestaltung ein vorbestimmter Induktivitätswert erzielt werden und es kann dieser Induktivitätswert in variabler Weise gesteuert werden.
Weiterhin kann auch ein isolierender oder leitender magnetischer Film, z.B. aus Gammaferrit oder aus Bariumferrit usw. zur Abdeckung einer Fläche oder beider Flächen eines beliebigen der vorstehend erläuterten variablen induktiven Elemente benutzt werden, um hierdurch eine magnetische Abschirmung zu erzielen, wodurch die gegenseitigen Effekte verringert werden, die zwischen dem variablen induktiven Element und benachbarten Schaltungen aufgrund von Magnetfeldern vorhanden sind. Da eine solche Abdeckung mittels eines Materials wie etwa Gammaferrit unter Verwendung eine Dünnfilmherstellungstechnologie ausgeführt wird und diese bei der Halbleiterherstellungstechnologie einsetzbar ist, können die variablen induktiven Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls leicht unter Verwendung der Halbleiterherstellungstechnologie hergestellt werden. Dieses Merkmal ist insbesondere dann effektiv, wenn variable induktive Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung mit anderen Halbleiterbauelementen auf einem Halbleitersubstrat zusammengefaßt werden.
Verschiedene Arten von magnetischen Filmen, wie etwa Gammaferrit, Bariumferrit und andere, können als der magnetische Film benutzt werden. Insbesondere dann, wenn ein Gammaferrit, das üblicherweise als ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial eingesetzt wird, in Form eines dünnen Films auf einem Substrat ausgebildet ist, enthält die magnetische Richtwirkung dünnen Magneten, die auf einer flachen Oberfläche angeordnet ist, wobei dieser Zustand im Hinblick auf die Ausbildung einer geeigneten magnetischen Schaltung vorteilhaft ist. Wenn Gammaferrit eingesetzt wird, ist ferner auch die Herstellung einfach, da der magnetische Film durch eine Beschichtung ausgebildet werden kann.
Ebenso sind unterschiedliche Arten von Materialien und Ausbildungsverfahren im Hinblick auf den magnetischen Film möglich, z.B. eine Vakuumabscheidung von FeO oder von anderen Materialien, zur Ausbildung eines magnetischen Films, und auch Molekularstrahlepitaxy (MBE), eine chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), ein Spattern und andere Verfahren, die zur Ausbildung des magnetischen Films eingesetzt werden können.
Als Verfahren zur Entfernung der magnetischen Filmabschnitte können ferner auch ein Ätzvorgang eingesetzt werden, der herkömmlicherweise als ein Schritt bei der Herstellung von Halbleitern eingesetzt wird, oder es können Leserlichtaussendungsverfahren benutzt werden.
Da die Beseitigung mittels Ätzen in dem Halbleiterherstellungsprozeß enthalten sein kann, können die magnetischen Filmabschnitte gleichzeitig mit der Herstellung eines IC, LSI oder einer anderen Schaltung einschließlich der Herstellung des variablen induktiven Elements und weiterer Komponenten beseitigt werden, wodurch eine weitere Vereinfachung des Herstellungsprozesses möglich ist. Auf der anderen Seite bietet das Laserlichtaussendungsverfahren den Vorteil, daß Abschnitte des magnetischen Films mit einer hohen positionsmäßigen Genauigkeit beseitigt werden können.
Anstelle des Einsatzes von isolierendem Material kann auch ein leitendes Material wie etwa ein metallisches Pulver (MP) als magnetischer Film eingesetzt werden. In diesem Fall ist jedoch eine elektrische Isolation zwischen jedem Induktor und dem leitenden magnetischen Film erforderlich, da ein Risiko hinsichtlich eines Kurzschlusses der Wicklungen des Induktors und hinsichtlich des Verlusts der Funktion als Induktivität besteht. Verfahren zur Herstellung dieser Isolation schließen das Oxydieren des Induktors zur Ausbildung eines isolierenden Oxydfilms, das Bereitstellen eines aus Siliciumoxyd bestehenden Films mittels chemischer Dampfphasenabscheidung, und das Ausbilden eines Nitridfilms ein.

Claims

1. Variables induktives Element (100; 200; ... 1200) mit:

einem oder einer Mehrzahl von Induktorleitern (10), die eine vorbestimmte Gestalt aufweisen, und

einem oder einer Mehrzahl von Schaltern (16; 24; 34; 62, 68, 74, 80, 122), die zum Abtrennen oder zum Verbinden der Induktorleitern dienen,

wobei die Induktorleiter unabhängig voneinander oder in Kombination benutzt werden und

wobei:

der oder die Induktorleiter auf einem Halbleitersubstrat (42) ausgebildet ist bzw. sind,

der oder die Induktorleiter und der oder die Schalter in vereinheitlichter Weise auf dem Halbleitersubstrat (42) ausgebildet sind,

der oder die Schalter einen Feldeffekttransistor enthält, der zwei Diffüsionsregionen (20, 22, 28, 30) aufweist, die jeweils als Source bzw. als Drain dienen und in Abschnitten des Halbleitersubstrats (42) ausgebildet sind, sowie jeweils mit unterschiedlichen Abschnitten des oder der Induktorleiter verbunden sind, und

die Diffiisionsregionen und die Kanäle des oder der Schalter hinsichtlich der länge entlang des oder der Induktorleiter ausgedehnt sind.

2. Variables induktives Element nach Anspruch 1, bei dem der Induktorleiter eine spiralförmige Gestalt aufweist.

3. Variables induktives Element nach Anspruch 1, bei dem der Induktorleiter eine mäanderförmige Gestalt besitzt.

4. Variables induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiterhin

zwei Eingangs/Ausgangsanschlüsse (12, 14) aufweist, die an den jeweiligen Enden des unabhängigen oder kombinierten Induktorleiters vorgesehen sind, wobei

die zwischen den beiden Eingangs/Ausgangsanschlüssen vorhandene Länge des unabhängigen oder kombinierten Induktorleiters durch die Schalterbetätigung geändert wird, wodurch die Induktivität zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen geändert wird.

5. Variables induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Schalter einen Schalter zum Abtrennen einer nicht benötigten, durch den Induktorleiter in Abhängigkeit von dem Schalterbetätigungszustand erzeugten geschlossenen Schleife enthalten.

6. Variables induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der oder die Schalter ein Übertragungsgate aufweisen,

Transistoren mit Kanal n und Kanal p parallel zueinander geschaltet sind,

wobei die Transistoren mit Kanal n und Kanal p als Abschnitte des Halbleitersubstrats ausgebildet sind, und

zwei Diffusionsregionen, die als Source und Drain für die jeweiligen Transistoren mit Kanal n und Kanal p dienen, mit unterschiedlichen Abschnitten des Induktorleiters verbunden sind.

7. Variables induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem nach der Ausbildung des oder der Schalter und des oder der Induktorleiter auf dem Halbleitersubstrat ein isolierender Film (160) auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats (42) ausgebildet wird,

bei dem Perforierungen durch Entfernen von Abschnitten dieses isolierenden Films durch Ätzen mittels einer Laserlichtaussendung geöffnet werden, und

bei dem Anschlüsse (162) durch Verschließen der Perforationen mit Lötmittel mit einem solchen Ausmaß vorgesehen werden, daß sie geringfügig über die Oberfläche vorstehen.