DE69423568T2

DE69423568T2 - LC-Element, Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung des LC-Elements

Info

Publication number: DE69423568T2
Application number: DE69423568T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ikeda; Susumu Okamura
Original assignee: Individual
Current assignee: NSC Co Ltd
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2014-11-01
Also published as: FI113910B; CN1106592A; DE69423568D1; EP0653837A1; KR950015834A; US5557138A; EP0653837B1; TW275152B; CN1084549C; FI945061A0; FI945061A; KR100320001B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LC-Element, mit dem es möglich ist, ein festgelegtes Frequenzband abzuschwächen und das entweder als Teil eines Halbleiter- oder eines anderen Bauteils oder als ein diskretes Element verwendet wird, ein Halbleiterbauteil, das ein solches LC-Element einschließt, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen LC- Elementes.
Der schnelle Fortschritt der Elektroniktechnologie in den vergangenen Jahren hat die Verwendung von elektronischen Schaltungen in einem zunehmend breiteren Bereich von Anwendungsgebieten mit sich gebracht. Daher wird ein stabiler Betrieb dieser elektronischen Schaltungen gesucht, ohne daß diese durch äußere Bedingungen beeinflußt werden.
Die elektronischen Schaltungen unterliegen jedoch direkt oder indirekt dem Eindringen von äußerem Rauschen. Folglich besteht darin ein Problem, daß bei elektronischen Produkten, die elektronische Schaltungen verwenden, Betriebsfehler verursacht werden können.
Es gibt insbesondere viele Fälle der Verwendung von Schaltreglern als Gleichspannungsnetzteile mit einem elektronischen Schaltkreis. In Folge des Einschaltstroms, der durch solche Operationen wie das Schalten oder durch Ladungsfluktuationen verursacht wird, die von Schaltoperationen der verwendeten digitalen ICs herrühren, wird bei den Schaltreglernetzteilleitungen oft ein starkes Rauschen mit vielen Frequenzkomponenten erzeugt. Dieses Rauschen wird über die Stromversorgungsleitung oder durch Strahlung an andere Schaltungen im gleichen Produkt weitergeleitet, was solche Effekte bewirkt, wie ein Betriebsfehler und ein beeinträchtigtes Signal-/Rauschverhältnis, und in manchen Fällen sogar Betriebsfehler in anderen, nahegelegenen elektronischen Produkten verursacht.
Verschiedene Typen von Störfiltern werden momentan hinsichtlich der elektronischen Schaltungen verwendet, um das Rauschen zu beseitigen. Da eine sehr große Anzahl von elektronischen Produkten von vielfältigen Typen in den letzten Jahren in Gebrauch kamen, wurden insbesondere die Bestimmungen gegen das Rauschen noch strenger und die Entwicklung eines LC-Elementes mit Funktionen wie einem kompakten Hochleistungsstörfilter, das ein solches Rauschen auf zuverlässige Weise beseitigt, ist · wünschenswert.
Ein Beispiel dieses Typs von LC-Element ist ein LC-Störfilter, das in der JP-A-3-259608 offenbart ist. Im Falle dieses LC-Störfilters existieren die L-Komponente (Induktivität) und die C-Komponente (Kapazität) als verteilte Elemente, bei denen im Vergleich zu einem LC- Filter des konzentrierten Elemente-Typs eine vorteilhafte Dämpfungsantwort über einen relativ breiten Bandbereich erhalten werden kann.
Der Herstellungsprozeß dieses LC-Störfilters ist jedoch kompliziert, weil das LC-Störfilter durch Falten einer Isolierfläche, welche auf beiden Seiten mit dem Leiter versehen ist, ausgebildet wird, um das Induktionselement und den Kondensator auszubilden.
Ebenso ist eine Beschaltung erforderlich, wenn dieses LC-Filter direkt in eine IC- oder LSI- Stromversorgungs- oder eine Signalleitung eingefügt wird, wodurch Zeit und Arbeit zur Installation der Komponenten erforderlich ist.
Da weiterhin dieses LC-Filter als ein diskretes Bauteil ausgebildet ist, ist das Einfügen in eine IC- oder LSI-Schaltung, d. h. das Einfügen in die interne Beschaltung eines IC-, LSI- oder anderen Bauteils, nahezu unmöglich.
Weiterhin ist im Falle dieses LC-Störfilters nach Fertigstellung des Produktes die Kapazität festgelegt, da ein auf die Weise eines verteilten Elements ausgebildeter Kondensator durch die entsprechende Form und Anordnung der Leiter, die auch als Induktionselemente wirken, festliegt. Folglich entsteht das Problem, daß die Gesamtcharakteristik ebenfalls festgelegt ist und die Verwendung für allgemeine Anwendungen beschränkt ist. Um z. B. nur die Kapazität zu ändern, muß die Form des kondensatorartigen Leiters geändert werden. Das freie Ändern der Kapazität des LC-Störfilters, welches entsprechend der Anforderungen mit einer speziellen Schaltung verbunden wurde, ist schwierig.
Die EP-A 0 388 985 offenbart ein LC-Element, bei dem ein dielektrisches Substrat (kein Halbleitersubstrat) vorgesehen ist, welches eine Vielzahl von Induktorleiter trägt. Die Induktorleiter sind in spiralförmigen Vertiefungen so angeordnet, daß sich die Induktorleiter einander gegenüberliegen, wobei der Wandkörper zwischen den Vertiefungen liegt. Kein Halbleitersubstrat oder irgendein pn-Übergang ist vorgesehen.
Die US-A-3 022 472 offenbart eine variable Ausgleichsschaltung, bei der ein Halbleitersubstrat eingesetzt wird. Eine Rückseitenelektrode bedeckt die Unterseite des Substrates vollständig. Ein dotierter Bereich ist mit einem Eingangsanschluß verbunden, während eine spiralförmige Metallschicht, die auf einem Teil des dotierten Bereichs vorgesehen ist, mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die oben erwähnten Punkte und ihre Aufgaben sind das Vorsehen eines LC-Elementes und eines Halbleiterbauteils, welche eine vereinfachte Herstellung ermöglichen, Bauteilmontagevorgänge bei der nachfolgenden Bearbeitung eliminieren und welche als ein Teil eines IC- oder LSI-Bauteils ausgebildet werden können, sowie das Vorsehen eines Herstellungsverfahrens für ein solches LC- Element.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines LC-Elementes, eines Halbleiterbauteils und eines LC-Element-Herstellungsverfahrens, die die freie Änderung der Charakteristik durch Ändern der Kapazität des verteilten Elemente-Typs gemäß der Anforderungen ermöglichen.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, weist ein LC-Element gemäß dieser Erfindung die Merkmale wie in Anspruch 1 definiert auf.
Ein LC-Element gemäß dieser Erfindung weist zwei Elektroden mit festgelegten Induktivitäten auf. Im Allgemeinen wird eine Induktionselement-Funktion durch Ausbilden eines Leiters in einer Spiralform erreicht. Eine Induktionselement-Funktion kann jedoch auch erreicht werden, indem die Form des Leiters modifiziert wird oder indem der Leiter in Formen ausgebildet wird, die anders als spiralförmig sind, z. B. in Mäander-, Wellen-, Kurven- und geradliniger Form, in Abhängigkeit des zu verwendenden Frequenzbandes.
Ebenso wird ein pn-Übergang zwischen diesen beiden Elektroden mit festgelegten Induktivitäten ausgebildet und eine Kondensator-Funktion wird durch Verwenden dieses pn- Übergangs im Sperrspannungszustand erhalten. Dieser Kompensator ist als verteiltes Element über die gesamte Länge der Elektroden mit festgelegten Induktivitäten ausgebildet. Wenn ein Eingangssignal, das zumindest an eine dieser beiden Induktorelektroden angelegt wird, über die Induktionselemente und den Kondensator des verteilten Elemente-Typs übertragen wird, werden folglich exzellente Dämpfungscharakteristika über ein breites Band erhalten.
Da das LC-Element gemäß dieser Erfindung durch Ausbilden einer pn-Übergangsschicht einer festgelegten Form auf einem Halbleitersubstrat aufgebaut werden kann, ist dann auf dieser Oberfläche, die die beiden Elektroden mit der der pn-Übergangsschicht entsprechenden Form ausbildet, insbesondere die Herstellung extrem einfach. Da dieses LC-Element ebenfalls auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, ist die Ausbildung als Teil eines IC- oder LSI-Bauteils ebenfalls möglich und die Bauteilmontagearbeit kann bei der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden, wenn es als Teil dieses Typs von Bauteil ausgebildet wird.
Die beiden Elektroden, die jeweils als Induktionselemente mit festgelegten Induktivitäten wirken, sind entweder parallel innerhalb der im wesentlichen gleichen Ebene oder im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet, wobei das Halbleitersubstrat zwischen diesen vorhanden ist. Durch Verwendung der pn-Übergangsschicht im Sperrspannungszustand, existiert zwischen diesen Elektroden ein Kondensator des verteilte Elemente-Typs. Folglich weist dieses LC-Element eine exzellente Dämpfungscharakteristik über ein breites Band auf, während die Herstellung einfach ist und die Ausbildung als Teil eines Substrats ermöglicht wird.
Obwohl das Vorhandensein einer Induktivität selbstverständlich ist, wenn die Elektroden spiralförmig ausgebildet sind, wird insgesamt eine festgelegte Induktivität erreicht, wenn die Elektroden mäander- oder wellenförmig sind, wobei jeder konkave und konvexe Teil einzeln eine Spule mit ungefähr einer halben Windung aufweist, da diese in Reihe geschaltet sind. Insbesondere kann durch die Verwendung einer Mäanderform der Platz effizient verwendet werden, da aneinandergrenzende Elektroden in unmittelbarer Nachbarschaft ausgebildet werden können. Wenn das verwendete Frequenzband auf den Hochfrequenzbereich beschränkt ist, kann ebenfalls, selbst wenn die Elektrodenform eine gebogene Linie oder eine gerade Linie ist, eine festgelegte Induktivität vorgesehen werden und der gleiche Betrieb kann erreicht werden als wenn die Elektroden spiralförmig oder in anderen Formen ausgebildet würden.
Ein LC-Element gemäß dieser Erfindung kann weiterhin die Merkmale, die in den Unteransprüchen erwähnt sind, aufweisen.
Im Falle des Anspruchs 2 sind eine erste und eine zweite Eingangs-/Ausgangselektrode an jeweils einem Ende von einer der Elektroden, die als Induktionselemente der oben erwähnten LC-Elemente wirken, und in Nachbarschaft zum anderen Ende vorgesehen, während die Masseelektrode in der Nähe des einen Endes der anderen dieser Elektroden, die als Induktionselemente wirken, vorgesehen ist. Folglich wird ein LC-Element mit drei Anschlüssen unter Verwendung der Elektrode, bei der die erste und zweite Eingangs /Ausgangselektrode vorgesehen ist, einfach als die Signalübertragungsleitung ausgebildet werden.
Gemäß Anspruch 3 kann ein Gleichtakttyp-LC-Element mit vier Anschlüssen einfach ausgebildet werden, indem ebenfalls eine dritte und eine vierte Eingangs- /Ausgangselektrode bei der anderen Induktorelektrode vorgesehen wird.
Im Falle eines LC-Elementes gemäß Anspruch 4 weisen die beiden Induktorelektroden verschiedene Längen auf und die pn-Übergangsschicht ist zumindest über die gesamte Länge der kürzeren der beiden Induktorelektroden ausgebildet.
Eine der beiden Elektroden, die als Induktionselemente wirken, ist kürzer ausgebildet als die andere. In diesem Fall wirken die beiden Elektroden mit verschiedenen Längen ebenfalls jeweils als Induktionselemente, während zwischen diesen Elektroden durch die pn- Übergangsschicht ein Kondensator des verteilten Elemente-Typs ausgebildet wird. Folglich hat dieses LC-Element eine exzellente Dämpfungscharakteristik über ein breites Band, während die Herstellung einfach ist und das Ausbilden als Teil eines Substrates ermöglicht wird.
Im Falle von Anspruch 5 ist eine der beiden Elektroden, die als Induktionselemente wirken, in eine Vielzahl von Elektrodensegmenten unterteilt, während diese gegenseitig elektrisch miteinander verbunden sind. Die Selbstinduktion jedes dieser geteilten Elektrodensegmente ist klein und übt nur einen kleinen Effekt auf das LC-Element des verteilten Elemente-Typs aus.
Die Kapazität der pn-Übergangsschicht kann durch Änderung der Sperrspannung, die an die pn-Übergangsschicht angelegt ist, geändert werden. Im Falle dieses LC-Elementes kann die Sperrspannung variabel eingestellt werden. Folglich kann die Kapazität des wischen den beiden Elektroden, die als Induktionselemente wirken, ausgebildeten Kondensators geändert werden und die Dämpfungscharakteristik kann entsprechend der Anforderungen variabel gesteuert werden.
Gemäß Anspruch 7 ist ein Puffer mit der Ausgangsseite der Signalübertragungsleitung jeder der oben erwähnten LC-Elemente verbunden.
In diesem Fall ist der Puffer über die LC-Elementsignalübertragungsleitung verbunden und verstärkt das Ausgangssignal. Unter den durch diesen Aspekt ermöglichten Vorteilen sind die Signalverstärkung, die Ausgangsimpedanzanpassung und die Verhinderung einer Interferenz von nachfolgenden Schaltungsstufen.
Jedes der oben erwähnten LC-Elemente, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet sind, kann Anschlüsse aufweisen, die dadurch ausgebildet sind, daß eine Isolierschicht auf der gesamten Oberfläche dieses Halbleitersubstrates vorgesehen ist, Öffnungslöcher in Teilen dieser Isolierschicht durch Ätzen oder Laserlichtemissionen und dann das Schließen der Löcher durch Lötmittel, das bis zu dem Maße angewendet wird, daß es über die Oberfläche hervorsteht, vorgesehen werden.
Nach dem Ausbilden von jeder der oben erwähnten LC-Elemente auf einem Halbleitersubstrat, wird im Falle dieses Aspektes eine Isolierschicht auf der gesamten Oberfläche durch solche Mittel, wie eine chemische Flüssigphasenabscheidung; , ausgebildet. Löcher werden dann in Teilen dieser Isolierschicht durch Ätzen oder Laserlichtemission geöffnet und die Löcher werden mit einem Lötmittel gefüllt, um Anschlüsse vorzusehen. Folglich kann ein LC-Element des Oberflächenmontagetyps einfach hergestellt: werden. Durch Herstellung des LC-Elementes als ein oberflächenmontierbarer Typ, kann die Installationsarbeit ebenfalls einfach ausgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist ein Halbleiterbauteil als ein Teil eines Halbleitersubstrates auf integrierte Weise ausgebildet und weist irgendeines der oben erwähnten LC-Elemente, die als ein Teil des Halbleitersubstrates ausgebildet sind, auf, wobei mindestens eine der beiden Induktionselektroden in eine Signalleitung oder Stromversorgungsleitung des Bauteils eingefügt ist.
Im Falle dieses Halbleiterbauteils ist ein LC-Element gemäß irgendeines der oben erwähnten Ausführungsbeispiele auf einem Teil eines Substrates ausgebildet, so daß es in die Signalleitung oder Netzleitung des Halbleiterbauteils eingefügt wird. Folglich kann das LC- Element auf integrierte Weise mit anderen Komponenten auf einem Halbleitersubstrat hergestellt werden, wobei die Herstellung einfach ist und Bauteilmontagearbeiten bei der nachfolgenden Bearbeitung nicht notwendig sind.
Ein LC-Element-Herstellungsverfahren gemäß dieser Erfindung weist die in Anspruch 9 definierten Schritte auf.
Dieses LC-Element-Herstellungsverfahren ist ein Mittel zum Herstellen der oben erwähnten LC-Elemente durch Anwendung der Halbleiterherstellungstecknologie. Das heißt mit anderen Worten, daß beim ersten Schritt ein n-Bereich oder ein p-Bereich mit einer festgelegten Form ausgebildet wird und beim zweiten Schritt durch Ausbildung eines invertierten n-Bereichs oder p-Bereichs in einem Teil des p-Bereichs oder n-Bereichs, der beim ersten Prozeß hergestellt wurde, eine pn-Übergangsschicht mit einer insgesamt festgelegten Form ausgebildet wird. Dann werden im dritten Schritt die beiden Elektroden mit einer Form ausgebildet, die derjenigen der pn-Übergangsschicht entspricht, um das oben erwähnte LC-Element zu vervollständigen. Beim folgenden Schritt werden Beschaltungsschichten, die entsprechend mit den beiden Elektroden verbunden sind, entsprechend den Anforderungen ausgebildet. Gemäß dem LC-Element- Herstellungsverfahren dieser Erfindung werden die beiden Elektroden, die festgelegte Induktivitäten und eine Form entsprechend der pn-Übergangsschicht aufweisen, im wesentlichen parallel ausgebildet. Im Allgemeinen wirkt ein spiralförmig ausgebildeter Leiter als ein Induktionselement. Jedoch wirkt der Leiter ebenfalls als ein Induktionselement, indem die Leiterform modifiziert wird oder eine andere als die Spiralform verwendet wird, in Abhängigkeit von dem Frequenzband, z. B. eine Mäander-, Wellen-, Kurven-, geradlinige oder eine andere Form.
Auf diese Weise können die oben erwähnten IC-Elemente unter Verwendung; gewöhnlicher Halbleiterherstellungstechnologien hergestellt werden, während die Verkleinerung, Kostenreduktion und gleichzeitige Massenproduktionen einer Vielzahl von LC-Elementen ermöglicht werden.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, dargestellt längs der Linie A - A in Fig. 1;
Fig. 3A, 3B und 3C sind schematische Diagramme, die Ersatzschaltungen von LC- Elementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellen;
Fig. 4A - 4D zeigen einen Herstellungsprozeß eines LC-Elementes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; .
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die erste und die zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, dargestellt längs der Linie A - A in Fig. 5;
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, dargestellt längs der Linie A - A in Fig. 7;
Fig. 9 zeigt das Prinzip eines Induktionselementes, das durch eine mäanderförmige Elektrode ausgebildet ist;
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei die erste und die zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 12A, 12B und 12C sind schematische Darstellungen, die Ersatzschaltungen von LC- Elementen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigen;
Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels, wobei die erste und zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 14 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 15 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels, wobei die erste und die zweite Elektrode im wesentlichen auf gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 16 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 17A, 17B und 17C sind schematische Darstellungen, die Ersatzschaltungen von LC- Elementen gemäß dem fünftem Ausführungsbeispiel zeigen;
Fig. 18 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels, wobei eine erste und eine zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 19 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 20 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels, wobei eine erste und eine zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 21 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 22a, 22B und 22C sind schematische Darstellungen, die Ersatzschaltungen der LC- Elemente gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel darstellen;
Fig. 23 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des siebten Ausführungsbeispiels, wobei eine erste und eine zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 24 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem achten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 25 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des achten Ausführungsbeispiels, wobei eine erste und eine zweite Elektrode im wesentlichen in gegenüberliegenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Si-Substrates angeordnet sind;
Fig. 26A und 26B sind Draufsichten auf LC-Elemente gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 27A und 27B sind Draufsichten auf LC-Elemente gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 28 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels;
Fig. 29 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels;
Fig. 30 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels; ;
Fig. 31 ist eine zusammengezogene Ansicht eines Falls, bei dem Anschlüsse unter Verwendung einer chemischen Flüssigphasenabscheidung vorgesehen sind;
Fig. 32 ist eine zusammengezogene Querschnittsansicht eines Falls, bei dem Anschlüsse unter Verwendung einer chemischen Flüssigphasenabscheidung vorgesehen sind;
Fig. 33 ist eine erläuternde Darstellung der Ausbildung von LC-Elementen von jedem Ausführungsbeispiel als Teile eines LSI-Bauteils oder eines anderen Bauteils;
Fig. 34A - 34E sind schematische Darstellungen, die Beispiele der Pufferschaltungsverbindung zur Ausgangsseite der LC-Elemente eines jeden Ausführungsbeispiels darstellen;
Fig. 35A, 35B und 35C sind Querschnittszeichnungen, wenn eine Isolierschicht zwischen den Elektroden und dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist;
Fig. 36A, 36B und 36C sind Querschnittszeichnungen, wenn eine Isolierschicht zwischen den Elektroden und dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist;
Fig. 37 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung mit einer flachen Oberflächenausbildung;
Fig. 38 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung mit einer flachen Oberflächenausbildung;
Fig. 39 ist eine Querschnittsansicht eines LC-Elementes unter Verwendung eines npn- Aufbaus;
Fig. 40 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Vorspannungsschaltungsverbindung zu einem LC-Element mit einem npn-Aufbau;
Fig. 41 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung unter Verwendung einer mäanderförmigen pn- Übergangsschicht;
Fig. 42A - 42 D zeigen Beispiele von Abwandlungen, bei denen das Ätzen verwendet wird, um die Dicke von Teilen des Halbleitersubstrates zu verringern;
Fig. 43 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung der Eingangs-/Ausgangselektrodenposition; und
Fig. 44 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung einer Eingangs-/Ausgangselektrodenposition.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG.

Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der LC-Elemente gemäß dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die längs der Linie A - A in Fig. 1 dargestellt ist.
Wie dies in den Figuren gezeigt ist, weißt das LC-Element 100 dieses Ausführungsbeispiels einen spiralförmigen n&spplus;-Bereich 22, der nahe der Oberfläche eines p-Typ-Siliciumsubstrates 24 (p-Si) ausgebildet ist, welches ein Halbleitersubstrat ist, und einen spiralförmigen p+- Bereich 20, der in einem Teil des n&spplus;-Bereichs 22 ausgebildet ist, auf. Der n&spplus;-Bereich 22 und der p&spplus;-Bereich 20 bilden eine pn-Übergangsschicht 26 aus. Im Vergleich zum p-Si- Substrat 24 sind die entsprechenden Dotierungskonzentrationen des n&spplus;-Bereichs 22 und des p&spplus;-Bereichs 20 höher eingestellt. Eine Isolierbereichfunktion wird erreicht, indem eine Sperrspannung zwischen dem p-Si-Substrat 24 und dem n&spplus;-Bereich 22 angelellt wird. In der Praxis kann die Sperrspannung sicher angelegt werden, indem eine Masseelektrode 18 (unten beschrieben) und das p-Si-Substrat 24 auf das gleiche Potential eingestellt werden. Eine spiralförmige erste Elektrode 10 ist ebenfalls in Längsrichtung auf der Oberfläche des n&spplus;-Bereichs 22 ausgebildet. Auf ähnliche Weise ist eine zweite Elektrode 12 über die Längsrichtung der Oberfläche des p&spplus;-Bereichs 20 ausgebildet. Zwei Eingangs- /Ausgangselektroden 14 und 16 sind jeweils mit den Enden der ersten Elektrode 10 verbunden und die Masseelektrode 18 ist an einem Ende (z. B. die Seite, die der Eingangs/Ausgangselektrode 14 entspricht) der zweiten Elektrode 12 vorgesehen. Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wird auf diese Weise die Anbringung der beiden Eingangs- /Ausgangselektroden 14 und 16 an der ersten Elektrode 10 und die Anbringung der Masseelektrode 18 an der zweiten Elektrode 12 außerhalb der aktiven Bereiche ausgeführt, so daß der dünne n&spplus;-Bereich 22 oder p&spplus;-Bereich 20 nicht beschädigt wird.
Im Falle eines LC-Elementes 100 dieses Ausführungsbeispiels mit dieser Art von Aufbau wirken die spiralförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils als Induktionselemente. Im Sperrzustand wirkt die pn-Übergangsschicht 26, die jeweils mit der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 verbunden ist, ebenfalls als spiralförmiger Kondensator. Folglich wird ein LC-Element 100 mit Induktionselementen und Kondensatoren, die jeweils durch die erste und zweite Elektrode 10 und 12 und die pn- Übergangsschicht 26 als verteilte Elemente ausgebildet sind.
Fig. 3A zeigt ein Ersatzschaltbild eines LC-Elementes 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie in der Figur dargestellt ist, wirkt die spiralförmige erste Elektrode 10 als ein Induktionselement mit der Induktivität L1. Ein an die Eingangs- /Ausgangselektrode 14 angelegtes Eingangssignal wird über die erste Elektrode 10 übertragen und von der anderen Eingangs-/Ausgangselektrode 16 ausgegeben. Die spiralförmige zweite Elektrode 12 wirkt ebenfalls als ein Induktionselement mit der Induktivität L2. Die Masseelektrode 18 ist an einem Ende der zweiten Elektrode 12 vorgesehen und wird geerdet oder mit einer Stromversorgung mit einem festgelegten Potential E verbunden.
Wenn sie auf diese Weise verbunden ist und der Eingangsspannungspegel an der Eingangs- /Ausgangselektrode 14 höher eingestellt wird als der Spannungspegel der Masseelektrode 18 (0 V oder festgelegtes Potential E), wirkt diese pn-Übergangsschicht 26 als ein Kondensator mit der Kapazität C, da eine Sperrspannung an die pn-Übergangsschicht 26, die die n&spplus;- und p&spplus;-Bereiche 22, 20 aufweist, angelegt ist. Da dieser Kondensator als verteiltes Element über die gesamte Länge der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 ausgebildet ist, werden ebenfalls eine hervorragende Dämpfungscharakteristik, die von herkömmlichen LC- Elementen des konzentrierten Elemente-Typs nicht erreicht wird, realisiert werden.
Fig. 3B zeigt ein Beispiel eines zwangsweise Anlegens einer Sperrspannung an die pn- Übergangsschicht 26, wodurch sichergestellt wird, daß die pn-Übergangsschicht 26 als Kondensator betrieben wird. In diesem Fall ist eine Vorspannungsstromversorgung 28 zum Anlegen einer vorbestimmten Sperrspannung zwischen der Eingangs-/Ausgangselektrode 14 und der Masseelektrode 18 verbunden, während ein Kondensator 30 mit der Seite der Eingangs-/Ausgangselektrode 14 verbunden ist, um vom Eingangssignal nur die Gleichstromkomponente zu entfernen. Durch Hinzufügen dieser Art von Schaltung, kann kontinuierlich eine festgelegte Sperrspannung an die pn-Übergangsschicht 26 angelegt werden, während ein Signal, das dieser Sperrspannung überlagert ist, an den Eingang des LC-Elementes 100 angelegt werden kann.
Da die Sperrspannungskomponente ebenfalls im Ausgangssignal der Eingangs- /Ausgangselektrode 16 enthalten ist, ist das Verbinden eines zusätzlichen Kondensators 32 zum Entfernen dieser Sperrspannung, d. h. Gleichspannungskomponente, wünschenswert.
Fig. 3C zeigt ein Beispiel des Verbindens einer einstellbaren Vorspannungsstromversorgung 34 anstelle der oben erwähnten Vorspannungsstromversorgung 28, um das Ändern des Sperrspannungspegels nach Wunsch zu ermöglichen. Da sich im allgemeinen die Dicke der im pn-Übergang erzeugten Verarmungsschicht entsprechend dem Wert der an die pn- Übergangsschicht 26 angelegten Sperrspannung ändert, ändert sich im Ergebnis die Kapazität C ebenso. Durch Ändern der an die pn-Übergangsschicht 26 mittels der beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 angelegten Sperrspannung, kann folglich die Kapazität C des verteilten Elemente-Typs geändert werden und die Gesamtdämpfungscharakteristik des LC-Elementes 100 kann eingestellt oder geändert werden.
Die Fig. 4A-4D zeigen einen Herstellungsprozeß für das LC-Element 100 und zeigen Querschnittsansichten eines jeden Schritts, die längs der Linie B - B in Fig. 1 dargestellt sind.

1) Epitaktisches Schichtwachstum:

Zuerst wird die Oxidschicht von der Oberfläche des p-Si-Substrates 24 (Wafer) entfernt, dann läßt man eine n&spplus;-Typ-Epitaxieschicht 25 auf der gesamten Oberfläche des p-Si- Substrates 24 aufwachsen (Fig. 4A).

2) Ausbilden des Isolierbereiches:

Diffusion oder Ionenimplantation von p-Typ-Fremdatomen wird ausgeführt, um einen Isolierbereich für einen Bereich mit Ausnahme des n&spplus;-Bereichs 22 und des p&spplus;--Bereichs 20 herzustellen, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt.
In der Praxis wird eine Oxidationsschicht 70 durch thermische Oxidation auf der Oberfläche der Epitaxieschicht 25 ausgeführt. Die Oxidationsschicht 70 wird dann durch Photolithographie von der Position zum Ausbilden des p-Bereichs entfernt. Durch selektives Hinzufügen von p-Typ-Fremdatomen durch thermische Diffusion oder Ioneninjektion wird der p-Bereich selektiv ausgebildet. Der auf diese Weise ausgebildete p-Bereich weist einen Isolierbereich als ein Teil des p-Si-Substrates 24 auf (Fig. 4B).
Als Ergebnis des auf diese Weise ausgebildeten Isolierbereichs wird ein spiralförmiger n+- Bereich 22 durch die verbliebene Epitaxieschicht 25 ausgebildet.

3) Ausbildung der pn-Übergangsschicht:

Der spiralförmige p&spplus;-Bereich 20 wird durch Einfügen von p-Typ-Fremdatomen durch thermische Diffusion oder Ioneninjektion in einen Teil des spiralförmigen n&spplus;-Bereichs ausgebildet.
In der Praxis wird zuerst eine Oxidationsschicht 72 durch thermische Oxidation der Oberfläche des p-Si-Substrates 24 einschließlich des n&spplus;-Bereichs 22 ausgebildet. Durch Photolithographie wird die Oxidationssicht 72 dann von der Position zum Ausbilden des p&spplus;- Bereichs 20 entfernt. Durch selektives Hinzufügen von p-Typ-Fremdatomen durch thermische Diffusion oder Ioneninjektion wird der p&spplus;-Bereich 20 selektiv ausgebildet.
Da der p&spplus;-Bereich 20 innerhalb des zuvor ausgebildeten n&spplus;-Bereichs 22 ausgebildet werden muß, wird der p&spplus;-Bereich 20 ausgebildet, indem p-Typ-Fremdatome in einer Menge hinzugeführt werden, die die zuvor eingefügten n-Typ-Fremdatome übersteigt (Fig. 4C). Auf diese Weise wird die pn-Übergangsschicht 26, die aus dem n&spplus;-Bereich 22 und dem p&spplus;- Bereich 20 zusammengesetzt ist, ausgebildet.

4) Ausbildung der ersten und zweiten Elektrode:

Eine Oxidationsschicht 74 wird auf der Oberfläche durch thermische Oxidation ausgebildet, dann werden spiralförmige Aussparungen durch Photolithographie in der jeweiligen Oberfläche des n&spplus;-Bereichs 22 und des p&spplus;-Bereichs 20 geöffnet. Die erste und zweite Elektrode 10 und 12 werden durch Gasphasenabscheidung von Materialien wie Aluminium, Kupfer oder Gold auf die geöffneten, spiralförmigen Aussparungsteile ausgebildet (Fig. 4D). Danach werden die beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 und die Masseelektrode 18 jeweils durch Gasphasenabscheidung von Aluminium oder anderen Materialien ausgebildet.
Das LC-Element 100 wird dann durch Applizieren von P-Glas auf die gesamte Oberfläche und Heizen zum Ausbilden einer flachen Oberfläche fertiggestellt.
Der Herstellungsprozeß des LC-Elementes 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erinnert grundsätzlich an den gewöhnlichen Herstellungsprozeß eines Bipolartransistors oder einer Diode und unterscheidet sich in dieser Hinsicht durch die Konfiguration der pn- Übergangsschicht 26 und des dazwischenliegenden Isolierbereichs. Der gewöhnliche Herstellungsprozeß für einen Bipolartransistor kann folglich durch Änderung der Form der Photomaske angepaßt werden, wodurch die Herstellung sowohl einfach als auch der Herunterskalierung zugänglich ist. Das LC-Element 100 kann ebenso auf dem gleichen Substrat wie die herkömmlichen Halbleiterbauteile, wie Bipolartransistoren und MOSFETs, hergestellt werden und kann als ein Teil eines IC- oder LSI-Bauteils ausgebildet werden. Wenn es als ein Teil eines IC- oder LSI-Bauteils ausgebildet wird, kann zusätzlich die Bauteilzusammensetzarbeit bei der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden.
Obwohl sich der oben erwähnte Herstellungsprozeß auf das Beispiel bezog, bei dem zuerst der n&spplus;-Bereich auf der gesamten Oberfläche durch epitaktisches Wachstum ausgebildet wird, und dann die Isolation ausgeführt wird, kann umgekehrt nach dem Ausbilden einer Oxidationsschicht auf der Oberfläche des p-Si-Substrates 24 und dem Öffnen eines Fensters entsprechend dem spiralförmigen n&spplus;-Bereich 22 durch Photolithographie, dann nach dem Ausbilden des n&spplus;-Bereichs 22 durch Einfügen von n-Typ-Fremdatomen in diesen Teil durch thermische Diffusion oder Ioneninjektion, der p&spplus;-Bereich 20 unmittelbar durch das gleiche Verfahren ausgebildet werden. Ebenso kann die gewöhnliche Halbleiterherstellungstechnologie als ein Verfahren zum Ausbilden der pn-Übergangsschicht verwendet werden.
Auf diese Weise stellen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils Induktionselemente dar und durch Verwendung der spiralförmigen pn-Übergangsschicht 26, die längs dieser Elektroden ausgebildet ist, wird unter Sperrspannung die Wirkung als Kondensator erhalten. Da die pn-Übergangsschicht 26 über die gesamte Länge der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 ausgebildet ist, existieren zusätzlich die Induktivitäten L1 und L2, die durch die erste und zweite Elektrode 10 und 12 ausgebildet werden, sowie die Kapazität C1, die durch die pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet ist, als verteilte Elemente.
Folglich wird durch Verbinden der Masseelektrode 18, die an einem Ende der zweiten Elektrode 12 vorgesehen ist, mit Masse oder einem festgelegten Potential und dem Verwenden der ersten Elektrode 10 als die Signalübertragungsleitung ein LC-Element mit einer exzellenten Dämpfungscharakteristik über ein weites Band in Bezug auf das Eingangssignal erhalten.
Da, wie oben erwähnt, das LC-Element 100 unter Verwendung einer gewöhnlicher Herstellungstechnologie für einen Bipolartransistor und ähnliche hergestellt werden kann, ist die Herstellung sowohl einfach als auch für solche Ziele verwendbar, wie die Herunterskalierung. Wenn das LC-Element auch als ein Teil eines Halbleitersubstrates hergestellt wird, kann die Beschaltung mit anderen Komponenten auf dem gleichen Halbleitersubstrat ebenfalls gleichzeitig ausgeführt werden, was die Zusammenbauarbeit bei der nachfolgenden Verarbeitung überflüssig macht.
Durch Änderung der an die pn-Übergangsschicht 26 angelegten Sperrspannung, kann ebenfalls die Kapazität C des Kondensators des verteilten Elemente-Typs einstellbar gesteuert werden und die gesamte Frequenzantwort des LC-Elementes 100 kann eingestellt oder geändert werden.
Obwohl sich die vorangehende Beschreibung auf das Beispiel der Verwendung der ersten Elektrode 10 als die Signalübertragungsleitung bezog, kann alternativ die zweite Elektrode 12 als die Signalübertragungsleitung verwendet werden (dieser Aspekt ist ebenso auf die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele anwendbar). Mit anderen Worten: indem die Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 jeweils mit den Enden der zweiten Elektrode 12 verbunden werden, wird die zweite Elektrode 12 als die Signalübertragungsleitung verwendet, während die Masseelektrode 18 mit einem Ende der ersten Elektrode 10 sowie mit Masse oder einem festgelegten Potential verbunden ist.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des ersten Beispiels, wobei die zweite Elektrode 12 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Seite (Rückseite) des p-51-Substrates 24 angeordnet ist. Zum besseren Verständnis ist die Form der Rückelektrode in der Draufsicht leicht in Richtung links oben verschoben. Ebenso ist Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht, dargestellt längs der Linie A-A in Fig. 5. und entspricht Fig. 2. Obwohl auf diese Weise die beiden spiralförmigen Elektroden 10 und 12 durch die pn-Übergangsschicht 26 im wesentlichen sich gegenüberliegend angeordnet sind, funktionieren die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils als Induktionselemente auf die gleiche Weise wie beim in den Fig. 1 und 2 gezeigten LC-Element 100, während die Ausbildung eines Kondensators des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen unverändert ist, wodurch solche Vorteile vorgesehen werden, wie eine exzellente Dämpfungscharakteristik und einfache Herstellung. Wenn sich insbesondere die erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen gegenüberstehen, kann im Vergleich zum in Fig. 1 gezeigten Beispiel, bei welchem diese im wesentlichen parallel auf der gleichen Fläche angeordnet sind, ein zusätzlicher Vorteil realisiert werden in Bezug auf eine verringerte Aufbaufläche.
Der Querschnittsaufbau des in Fig. 6 gezeigten LC-Elementes bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem die gesamte pn-Übergangsschicht 26 einen einzigen Kondensator aufweist, der große sich gegenüberstehende Elektroden hat (der n-Bereich 22 und p-Bereich 20 entsprechen jeweils den gegenüberstehenden Elektroden). Jedoch haben der n-Bereich 22 und der p-Bereich 20 jeweils vergleichsweise hohe Widerstandswerte und da der Abstand zwischen der sich gegenseitig gegenüberliegenden ersten und zweiten Elektroden 10, 12 kurz ist, fließt in dem Fall, wenn ein Wechselstromsignal zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 fließt, der Großteil des Wechselstromsignals über den spiralförmigen Kondensator, der durch die dicht liegende pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet ist, und der Wechselstromfluß über den Kondensator, welcher durch die dicht angeordnete pn- Übergangsschicht 26 zwischen den sich nicht direkt gegenüberliegenden Teilen der ersten und der zweiten Elektrode 10 und 12 erzeugt wird, ist nahezu nicht vorhanden. Folglich wirkt die pn-Übergangsschicht 26 nicht wirksam als Kondensator zwischen den Teilen, bei denen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 nicht gegenüberliegend angeordnet sind, und nur die pn-Übergangsschicht 26 der sich gegenüberstehenden Teile der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 wirken als Kondensator.

ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Ein LC-Element gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich durch die Verwendung von nicht spiralförmigen Formen für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 und die pn- Übergangsschicht 26. In den Figuren werden die gleichen Bezeichnungen für Punkte verwendet, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die längs der Linie A-A in Fig. 7 dargestellt ist.
Fig. 9 zeigt das Prinzip eines Induktionselementes, das durch eine mäanderförmige Elektrode ausgebildet ist. Wenn, wie dies in der Figur dargestellt ist, Strom in eine einzige Richtung in einer Elektrode 10 oder 12 fließt, die eine Mäanderform mit konkaven und konvexen Biegungen aufweist, wird abwechselnd ein magnetischer Fluß erzeugt, so daß die Richtung in angrenzenden konkaven und konvexen Teilen umgekehrt wird (in Fig. 9 zeigen pfeilspitzen- bzw. pfeilendenähnliche Symbole die magnetischen Flüsse der einen bzw. der anderen Richtung an), was an einen Zustand erinnert, bei dem Spulen mit einer halben Wicklung in Reihe geschaltet sind. Folglich kann das gesamte LC-Element 200 so hergestellt werden, daß es auf die gleiche Weise wie die spiralförmigen Elektroden des ersten Ausführungsbeispiels als ein Induktionselement mit einer festgelegten Induktivität wirkt.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die zweite Elektrode 12 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Seite (Rückseite) des p-Si-Substrates 24 angeordnet ist. Zur Verdeutlichung ist die Rückseitenelektrodenform leicht in Richtung oben links in der Draufsicht verschoben. Ebenso ist die vergrößerte Querschnittsdarstellung von Fig. 6 ebenso auf Fig. 10 anwendbar, dargestellt längs der Linie A - A. Obwohl die beiden 10 und 12 sich im wesentlichen auf der pn-Übergangsschicht 26 gegenüberstehend angeordnet sind, wirken auf diese Weise die erste und zweite Elektrode 10 und 12 entsprechend als Induktionselemente auf die gleiche Weise wie das in Fig. 7 und 8 dargestellte LC-Element 200, während die Ausbildung eines Kondensators des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen unverändert bleibt, wodurch solche Vorteile zur Verfügung gestellt werden, wie eine exzellente Dämpfungscharakteristik und eine einfache Herstellung.
Auf diese Weise umfassen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils Induktionselemente und durch Verwendung der nicht spiralförmigen pn-Übergangsschicht 26, die längs dieser Elektroden ausgebildet ist, wird unter Sperrspannung die Wirkung eines Kondensators erhalten. Da zusätzlich die pn-Übergangsschicht 26 auf der gesamten Länge der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 ausgebildet ist, werden jeweils durch die erste und zweite Elektrode 10 und 12 Induktivitäten L1 und L2 ausgebildet und eine Kapazität C des verteilten Elemente-Typs wird durch die pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet.
Folglich wird durch Verbinden der Masseelektrode 18, die an einem Ende der zweiten Elektrode 12 vorgesehen ist, mit Masse oder einem festgelegten Potential und durch Verwenden der ersten Elektrode 10 als Signalübertragungsleitung ein LC-Element mit einer exzellenten Dämpfungscharakteristik über ein breites Band in Bezug auf das Eingangssignal aufgebaut.
Da, wie oben erwähnt, das LC-Element 200 unter Verwendung von gewöhnlichen Herstellungstechnologien für einen Bipolartransistor und ähnliches hergestellt werden kann, ist die Herstellung sowohl einfach als auch für solche Ziele verwendbar, wie das Herunterskalieren. Wenn ebenso das LC-Element als ein Teil eines Halbleitersubstrates hergestellt wird, kann ebenso die Beschaltung mit anderen Bauteilen auf dem gleichen Halbleitersubstrat gleichzeitig ausgeführt werden, was die Zusammenbauarbeit bei der nachfolgenden Bearbeitung unnötig macht.
Ebenso kann durch Änderung der an die pn-Übergangsschicht 26 angelegten Sperrspannung die Kapazität C des Kondensators des verteilten Elemente-Typs variabel gesteuert werden und die gesamte Frequenzantwort des LC-Elementes 200 kann eingestellt oder geändert werden.
Da zusätzlich die erste und zweite Elektrode 10 und 12 nicht spiralförmig sind, kann die Eingangs-/Ausgangssignalbeschaltung auf der gleichen Ebene wie die erste und zweite Elektrode 10 und 12 ohne Kreuzung ausgeführt werden.
Ebenso ist im Falle der spiralförmigen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 ein jeweiliges Ende jeder Elektrode im Mittelteil und das andere Ende am äußeren Umfangsteil des LC-Elementes angeordnet. Im Gegensatz dazu sind im Falle des LC-Elementes 200 dieses Ausführungsbeispiels beide jeweiligen Ende der mäanderförmigen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 an den äußeren Peripherieteilen des LC-Elementes positioniert, wodurch geeignete Bedingungen geschaffen werden, um Anschlußpunkte oder eine Verbindung zu anderen Schaltungselementen vorzusehen.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Es folgt eine Beschreibung eines LC-Elementes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Im Falle des oben beschriebenen LC-Elementes 100 des ersten Ausführungsbeispiels sind die spiralförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen parallel über ihre gesamte Länge ausgebildet und daher im wesentlichen gleich lang. Im Falle des LC- Elementes 300 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die zweite Elektrode 12 und die entsprechende pn-Übergangsschicht 26 kürzer als diejenigen des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet.
Obwohl, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, die zweite Elektrode 12 und die pn- Übergangsschicht 26 abschnittsweise weggelassen sind, werden eine exzellente Dämpfungscharakteristik auf die gleiche Weise wie beim in Fig. 1 gezeigten LC-Element 100 erreicht, da durch die verkürzte zweite Elektrode 12 ein Induktionselement ausgebildet ist und ein Kondensator des verteilten Elemente-Typs durch die verkürzte pn- Übergangsschicht 26 ausgebildet wird.
Fig. 12A zeigt ein Ersatzschaltbild des LC-Elementes 300. Wie dies in der Figur dargestellt ist, ist die Induktivität L3 nur in dem Umfang verringert, in dem die Windungen der zweiten Elektrode 12 verringert sind, während die entsprechende Kapazität C1 des verteilten Elemente-Typs ebenfalls verringert ist.
Wie dies in den Fig. 12B und 12C dargestellt ist, kann durch Einfügen einer Vorspannungsstromversorgung 28 (oder einer einstellbaren Vorspannungsstromversorgung 34) zwischen der Eingangs-/Ausgangselektrode 14 und der Masseelektrode 18 sowie durch Einfügen von Kondensatoren 30, 32 an der Eingangs- und Ausgangsseite der Signalübertragungsleitung die Sperrspannung der pn-Übergangsschicht 26 auf sichere Weise realisiert werden. Durch einstellbares Steuern dieser Sperrspannung kann die Charakteristik auf die gleiche Weise verändert werden, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Auf diese Weise werden durch kürzeres Ausbilden von entweder der ersten oder zweiten Elektrode 10 oder 12 als die andere und das Ausbilden der pn-Übergangsschicht 26 zwischen diesen Induktionselemente und ein Kondensator des verteilten Elemente-Typs erzeugt und die Funktionen wie bei einem Element mit exzellenten Dämpfungscharakteristika können erhalten werden. Ebenso schließen die Vorteile des LC- Elementes 300, die die gleichen sind wie jene des LC-Elementes 100 und der anderen, oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die Fähigkeit der Herstellung durch Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnologie und die Ausbildung als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Fall die Beschaltungsarbeit bei der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden kann.
Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels, wobei die zweite Elektrode 12 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Fläche des p-Si-Substrates 24 angeordnet ist. Zur besseren Darstellung ist die Rückseitenelektrodenform leicht in Richtung oben links in der Draufsicht verschoben. Wie dies in den Figuren dargestellt ist, wirken die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils auf die gleiche Weise wie das in Fig. 11 dargestellte LC-Element 300 als Induktionselemente, obwohl spiralförmige Elektroden 10 und 12 unterschiedlicher Länge im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, während die Ausbildung eines Kondensators des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen unverändert ist, wodurch solche Vorteile wie eine hervorragende Dämpfungscharakteristik und eine einfache Herstellung vorgesehen werden.
Auf die gleiche Weise wie für die Abwandlung des LC-Elementes des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben, ist der Teil des LC-Elementes, der effizient als Kondensator für den Wechselstromfluß arbeitet, nur die spiralförmige pn-Übergangsschicht 26, die nahe der sich gegenseitig gegenüberstehenden Elektroden angeordnet ist.

VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Ein LC-Element gemäß eines vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel hauptsächlich durch Verwendung von nicht spiralförmigen Formen für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 sowie die pn- Übergangsschicht 26. In den Figuren werden die gleichen Bezeichnungen für Punkte verwendet, die denjenigen des dritten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Fig. 14 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element 400 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Im Falle des oben beschriebenen LC-Elementes 200 des zweiten Ausführungsbeispiels sind die mäanderförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen parallel über ihre gesamte Länge ausgebildet und haben daher im wesentlichen die gleiche Länge. Im Falle des LC-Elementes 400 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die zweite Elektrode 12 und die entsprechende pn-Übergangsschicht 26 kürzer ausgebildet als diejenigen des in Fig. 7 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels.
Mit Ausnahme der Induktivität- und Kapazitätswerte ist das Ersatzschaltbild des LC- Elementes 400 das gleiche wie das des in Fig. 12A gezeigten dritten Ausführungsbeispiels. Wie in Fig. 12A gezeigt, ist die Induktivität L3 nur in dem Umfang verringert, in dem die konkaven und konvexen Biegungen der zweiten Elektrode 12 verringert sind, während die entsprechende Kapazität C1 des verteilten Elemente-Typs ebenfalls verringert ist.
Wie in der Figur gezeigt, wird eine exzellente Dämpfungscharakteristik auf die gleiche Weise wie beim in Fig. 7 dargestellten LC-Element 200 erhalten, obwohl die erste und zweite Elektrode 12 und die pn-Übergangsschicht 26 teilweise weggelassen sind, da ein Induktionselement durch die verkürzte zweite Elektrode 12 und ein Kondensator des verteilten Elemente-Typs durch die verkürzte pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet werden.
Wie in den Fig. 12B und 12C des dritten Ausführungsbeispiels dargestellt, kann durch Einfügen einer Vorspannungsstromversorgung 28 (oder einer einstellbaren Vorspannungsstromversorgung 34) zwischen der Eingangs-/Ausgangselektrode 14 und der Masseelektrode 18 sowie durch Einfügen von Kondensatoren 30, 32 an der Eingangs-/ und Ausgangsseite der Signalübertragungsleitung die Sperrspannung der pn-Übergangsschicht 26 sicher realisiert werden. Durch variables Steuern dieser Sperrspannung kann die Kapazität C des Kondensators des verteilten Elemente-Typs variabel gesteuert werden und die Gesamtfrequenzantwort des LC-Elementes 400 kann auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eingestellt oder geändert werden.
Wie in Fig. 15 dargestellt, kann ebenso auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die zweite Elektrode 12 auf der Rückseitenfläche des p-Si-Substrates 24 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 angeordnet werden. Zur Verdeutlichung ist die Rückseitenelektrodenform leicht in Richtung links oben in der Draufsicht verschoben. Wie in der Figur dargestellt, wirken auf die gleiche Weise wie das in Fig. 14 dargestellte LC-Element 400 die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils als Induktionselemente, während die Ausbildung eines Kondensators des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen unverändert ist, obwohl die nicht spiralförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 unterschiedlicher Länge im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch die gleichen Vorteile vorgesehen werden, wie eine hervorragende Dämpfungscharakteristik wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 14 erwähnt.
Ebenso schließen die Vorteile des LC-Elementes 400, welche die gleichen wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der LC-Elemente sind, die Fähigkeit der Herstellung durch Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnologie und Ausbildung als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Falle die Beschaltungsarbeit der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden kann.
Da die erste und zweite Elektrode 10 und 12 nicht spiralförmig sind, kann zusätzlich die Eingangs-/Ausgangssignalbeschaltung für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf der gleichen Ebene ohne kreuzende Elektroden ausgeführt werden.
Ebenso ist im Falle der spiralförmigen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 ein entsprechendes Ende jeder Elektrode im Mittelteil angeordnet und das andere Ende am äußeren Umfangsteil des LC-Elementes. Im Gegensatz dazu sind im Falle des LC- Elementes 400 dieses Ausführungsbeispiels beide jeweiligen Enden der mäanderförmigen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 an den äußeren Peripherieteilen des LC-Elementes angeordnet, wodurch einfache Bedingungen geschaffen werden, um Anschlußpunkte oder eine Verbindung zu anderen Schaltungselementen vorzusehen.

FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Es folgt eine Beschreibung eines LC-Elementes 500 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
Die LC-Elemente 100 und andere der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele wirken als Eigenschwingungselemente mit drei Anschlußpunkten. Im Gegensatz dazu wirkt das LC- Element 500 des fünften Ausführungsbeispiels als ein Gleichtaktelement mit vier Anschlußpunkten.
Fig. 16 ist eine Draufsicht eines LC-Elementes 500 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Wie in der Figur gezeigt, sind die Eingangs-/Ausgangselektroden 36 und 38 mit den jeweiligen Enden der spiralförmigen zweiten Elektrode 12 verbunden. Dieser Punkt unterscheidet sich vom in Fig. 1 dargestellten LC-Element 100.
Fig. 17A zeigt ein Ersatzschaltbild des LC-Elementes 500. Wie in der Figur dargestellt, wirkt die erste Elektrode 10, die zwischen den beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 ausgebildet ist, als ein Induktionselement mit der Induktivität L1, während die zweite Elektrode 12, die zwischen den beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 36 und 38 ausgebildet ist, als ein Induktionselement mit der Induktivität L2 wirkt. Auf die gleiche Weise wie beim LC-Element 100 des ersten Ausführungsbeispiels bildet die pn- Übergangsschicht 26 zwischen diesen beiden Induktivitätselementen eine Kapazität des verteilten Elemente-Typs mit der Kapazität C.
In dem nicht nur Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 für die erste Elektrode 10, sondern ebenso Eingangs-/Ausgangselektroden 36 und 38 an dem jeweiligen Ende der zweiten Elektrode 12 vorgesehen werden, kann das LC-Element 500 auf diese Weise als ein Gleichtaktelement mit vier Anschlußpunkten mit einer hervorragenden Dämpfungscharakteristik wirken.
Damit es als ein oben erwähntes Gleichtakttyp-Element mit vier Anschlüssen wirkt, muß der Eingangssignalpegel an der ersten Elektrode 10 höher eingestellt sein, als der Eingangssignalpegel an der zweiten Elektrode 12, da die pn-Übergangsschicht 26 als ein Kondensator wirkt, wenn das Bezugspotential der ersten Elektrode 10 in Bezug auf die zweite Elektrode 12 auf hoher Sperrspannung ist.
Fig. 17B zeigt ein Beispiel für das zwangsweise Anlegen einer Sperrspannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 10 und 12. Diese Sperrspannung wird durch die Vorspannungsstromversorgung 28 zugeführt. Da im Falle dieses Ausführungsbeispiels ebenso Eingangssignale an beide Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 36 angelegt werden, wird zusätzlich zum Kondensator 30, der beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, ein Kondensator 40 mit der Seite der Eingangs-/Ausgangselektrode 36 verbunden.
Unter Verwendung der Kondensatoren 30 und 40 werden auf diese Weise die Gleichstromkomponenten der entsprechenden Eingangssignale an den Eingangs- /Ausgangselektroden 14 und 36 beseitigt und nur die Wechselstromanteile der entsprechenden Signale werden der Sperrspannung, die von der Vorspannungsstromversorgung 28 zugeführt wird, zur Eingabe an das LC-Element 500 überlagert.
Folglich kann die Sperrspannung bezüglich der pn-Übergangsschicht 26 zur Ausbildung von Kondensatoren sowie Induktionselementen des verteilten Elemente-Typs sicher angelegt werden. Daraus resultierend kann eine exzellente Dämpfungscharakteristik erhalten werden.
Fig. 17C zeigt ein Beispiel des Ersetzens der Vorspannungsstromversorgung 28 von Fig. 17B durch eine einstellbare Vorspannungsstromversorgung 34. Die Sperrspannung der einstellbaren Vorspannungsstromversorgung 34 kann verändert werden, wodurch die Kapazität C der pn-Übergangsschicht 26 verändert und die Gesamtcharakteristik des LC- Elementes 500 verändert wird.
Fig. 18 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels, wobei die zweite Elektrode 12 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Fläche des p-Si-Substrates 24 angeordnet ist. Zur Verdeutllichung ist die Rückseitenelektrodenform leicht in Richtung oben links in der Draufsicht verschoben. Obwohl die spiralförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen gegenüberliegend auf die gleiche Weise, wie das in Fig. 16 dargestellte LC-Element 500 angeordnet sind, funktionieren, wie in der Figur dargestellt, die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils als Induktionselemente, während ein Kondensator des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen ausgebildet ist, um ein Gleichtakttyp-Element mit vier Anschlußpunkten auszubilden, welches solche Vorteile aufweist, wie eine exzellente Frequenzcharakteristik und eine einfache Herstellung.
Der Querschnittsaufbau dieses LC-Elementes ist der gleiche wie bei der in Fig. 6 gezeigten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels. Auf die gleiche Weise wie für das LC- Element der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben, ist der Teil des LC- Elementes, der effektiv als ein Kondensator für einen Wechselstromfluß wirkt, nur die spiralförmige pn-Übergangsschicht 26, die nahe der sich gegenseitig gegenüberstehenden Elektroden positioniert ist.
Obwohl die vorangehende Beschreibung unter Bezugnahme auf das LC-Element 100 des ersten Ausführungsbeispiels erfolgte, bei dem die erste und zweite Elektrode die gleiche Länge aufweisen, kann in Übereinstimmung mit dem LC-Element 300 des dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die erste und zweite Elektrode unterschiedliche Länge aufweisen, genauso ein Gleichtakt-LC-Element mit vier Anschlußpunkten auf die gleiche Weise vorgesehen werden.
Ebenso schließen die Vorteile des LC-Elementes 500, die die gleichen sind wie bei den LC- Elementen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die Fähigkeit der Herstellung durch Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnologie und die Ausbildung als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Fall die Beschaltungsarbeit der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden kann.

SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Ein LC-Element gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist im wesentlichen das gleiche wie das des fünften Ausführungsbeispiels, unterscheidiet sich vom fünften Ausführungsbeispiel aber hauptsächlich durch die Verwendung von nicht spiralförmigen Formen für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 sowie die pn- Übergangsschicht 26. In den Figuren werden die gleichen Bezeichnungen für Punkte verwendet, die denjenigen des fünften Ausführungsbeispiels entsprechen.
Fig. 19 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element 600 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Wie in der Figur dargestellt, sind Eingangs-/Ausgangselektroden 36 und 38 mit den entsprechenden Enden der nicht spiralförmigen, zweiten Elektrode 12 verbunden. Dieser Punkt weicht von dem in Fig. 7 dargestellten LC-Element 200 ab.
Mit Ausnahme der Induktivitäts- und Kapazitätswerte ist das Ersatzschaltbild des LC- Elementes 600 das gleiche wie das in Fig. 17A dargestellte, fünfte Ausführungsbeispiel. Wie in der Figur dargestellt, wirkt die zwischen den beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 ausgebildete erste Elektrode 10 als ein Induktionselement mit der Induktivität L1, während die zweite Elektrode, die zwischen den beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 36 und 38 ausgebildet ist, als ein Induktionselement mit der Induktivität L2 wirkt. Zwischen diesen beiden Induktionselementen bildet die pn-Übergangsschicht 26 auf die gleiche Weise wie beim LC-Element 100 und der anderen vorangehenden Ausführungsbeispiele eine Kapazität des verteilten Elemente-Typs mit der Kapazität C.
In dem nicht nur Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 für die erste Elektrode 10 vorgesehen werden, sondern ebenso Eingangs-/Ausgangselektroden 36 und 38 an den jeweiligen Enden der zweiten Elektrode 12, kann auf diese Weise das LC-Element 600 als ein Gleichtakttyp-Element mit vier Anschlußpunkten, das eine exzellente Dämpfungscharakteristik aufweist, wirken.
Indem auf die gleiche Weise wie beim fünften Ausführungsbeispiel Kondensatoren und Stromversorgungen, wie in den Fig. 17B und 17C gezeigt, verbunden werden, kann eine feste oder einstellbare Sperrspannung sicher an das LC-Element 600 dieses Ausführungsbeispiels angelegt werden. Folglich kann auf die gleiche Weise wie beim fünften Ausführungsbeispiel die pn-Übergangsschicht 26 sicher als ein Kondensator betrieben werden. Durch Verwendung einer einstellbaren Sperrspannung kann ebenfalls die Kapazität C der pn-Übergangsschicht 26 verändert werden, wodurch die Gesamtcharakteristik des LC-Elementes 600 variiert wird.
Wie in Fig. 20 gezeigt, kann auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die zweite Elektrode 12 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Fläche des p-Si-Substrates angeordnet werden. Zur Verdeutlichung ist die Rückseitenelekrodenform leicht in Richtung oben links in der Draufsicht verschoben. Obwohl die nicht spiralförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, wie in der Figur dargestellt, wirken die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils als Induktionselemente auf die gleiche Weise wie das in Fig. 19 gezeigte LC-Element 600, während ein Kondensator des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen ausgebildet ist, so daß ein Gleichtakttyp-Element mit vier Anschlußpunkten ausgebildet wird, welches solche Vorteile aufweist, wie eine exzellente Frequenzcharakteristik und eine einfache Herstellung.
Obwohl die vorsehende Beschreibung in Entsprechung zum LC-Element 200 des zweiten Ausführungsbeispiels erfolgte, bei dem die erste und zweite Elektrode die gleiche Länge aufweisen, kann genauso in Entsprechung zum LC-Element 400 des vierten Ausführungsbeispiels, bei dem die erste und zweite Elektrode verschiedene Längen aufweisen, ein Gleichtakt-LC-Element auf die gleiche, Weise ausgebildet sein.
Ebenso schließen die Vorteile des LC-Elementes 600, welche die gleichen sind wie bei den LC-Elementen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die Fähigkeit der Herstellung unter Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnologie und die Ausbildung als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Fall die Beschaltungsarbeit bei der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden kann.
Da die erste und zweite Elektrode 10 und 12 nicht spiralförmig sind, kann zusätzlich die Eingangs-/Ausgangssignalbeschaltung für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf der gleichen Ebene ohne sich kreuzende Elektroden ausgeführt werden.
Ebenso sind im Falle der spiralförmigen ersten und zweiten Elektroden 10 und 12 ein entsprechendes Ende jeder Elektrode im mittleren Teil und das andere Ende am äußeren Umfangsteil des LC-Elementes positioniert. Im Gegensatz dazu sind im Falle des LC- Elementes 600 dieses Ausführungsbeispiels beide entsprechenden Enden der mäanderförmigen ersten und zweiten Elektroden 10 und 12 an äußeren Peripherieteilen des LC-Elementes positioniert, wodurch geeignete Bedingungen hergestellt werden, um Anschlußpunkte oder eine Verbindung zu anderen Schaltungselementen vorzusehen.

SIEBTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Es folgt eine Beschreibung eines LC-Elementes 700 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
Die zweite Elektrode 12 des LC-Elementes 100 und andere, der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen ein einziges Induktionselement auf. Im Falle des LC- Elementes 700 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die zweite Elektrode 12 in eine Vielzahl (z. B. 2) von geteilten Elektrodensegmenten 12-1 und 12-2 unterteilt.
Fig. 21 ist eine Draufsicht des LC-Elementes 700 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel. Wie in der Figur dargestellt, ist die beim in Fig. 1 dargestellten LC-Element 100 verwendete zweite Elektrode 12 durch zwei geteilte Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 ersetzt. Masseelektroden 18 sind jeweils mit den insgesamt spiralförmigen, geteilten Elektrodensegmenten 12-1 und 12-2 verbunden. Durch Erden dieser Masseelektroden 18 wird jedes entsprechend durch die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 ausgebildete Induktionselement an einem Ende geerdet. Indem alternativ diese Masseelektroden 18 mit einer Stromversorgung mit festgelegten Potential verbunden werden, wird jedes Induktionselement, das jeweils durch die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 ausgebildet wird, auf ein festgelegtes Potential eingestellt.
Fig. 22A zeigt ein Ersatzschaltbild des LC-Elementes 700. Wie in der Figur dargestellt, wirkt die erste Elektrode 10 als ein Induktionselement mit einer Gesamtinduktivität L1, während die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 als Induktionselemente mit entsprechenden Induktivitäten L3 und L4 wirken. Die pn-Übergangsschicht 26 zwischen der ersten Elektrode 10 und jeder der geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 wirkt als Kondensatoren des verteilten Elemente-Typs mit entsprechenden Kapazitäten C2 und C3.
Fig. 22B und 22C zeigen Schaltungsbeispiele des zwangsweisen Anlegens einer festgelegten oder einstellbaren Sperrspannung. Die Figuren entsprechen den Fig. 3B und 3C des ersten Ausführungsbeispiels. Durch Verwendung dieses Typs von Schaltungsaufbau kann die pn-Übergangsschicht 26 sicher als Kondensator betrieben werden. Ebenso können durch Verwendung einer einstellbaren Sperrspannung die Kapazitäten der pn-Übergangsschicht 26 verändert werden, wodurch die Gesamtcharakteristik des LC-Elementes 700 verändert wird.
Im Falle des LC-Elementes 700 sind die jeweiligen Eigeninduktivtäten L3 und L4 der geteilten Elektrodenelemente 12-1 und 12-2 klein und weisen einen geringen Einfluß auf die Gesamtcharakteristik des LC-Elementes 700 auf. Folglich wird die Gesamtcharakteristik des LC-Elementes überwiegend durch die Induktivität L1 von der ersten Elektrode 10 und die ausgebildeten Kapazitäten C2 und C3 des verteilten Elemente-Typs festgelegt.
Obwohl oben die Unterteilung in zwei Segmente beschrieben wurde, kann die zweite Elektrode 12 des LC-Elementes 700 ebenso in drei oder mehr Segmente unterteilt sein. Da die Anzahl der Unterteilungen zunimmt, nehmen die entsprechenden Eigeninduktivitäten der geteilten Segmente in solchen Fällen ab.
Fig. 23 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung, bei dem die beiden geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Fläche des p-Si-Substrates 24 angeordnet sind. Zur Verdeutlichung ist die Rückseitenelektrodenform leicht in Richtung links oben in der Draufsicht verschoben. Obwohl die erste spiralförmige Elektrode 10 und die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, wirken auf die gleiche Weise wie beim in Fig. 21 gezeigten LC-Element 700 die erste Elektrode 10 und die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 entsprechend als Induktionselemente, während die Ausbildung eines Kondensators eines verteilten Elemente- Typs zwischen diesen unverändert ist, wodurch solche Vorteile vorgesehen werden, wie eine exzellente Dämfpungscharakteristik und eine einfache Herstellung.
Der Querschnittsaufbau dieses LC-Elementes ist der gleiche wie bei der in Fig. 6 gezeigten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels. Auf die gleiche Weise wie für die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels des LC-Elementes beschrieben, ist der Teil des LC-Elementes, der effizient als Kondensator für den Wechselstromfluß wirkt, nur die spiralförmige pn-Übergangsschicht, die nahe der sich gegenseitig gegenüberstehenden Elektroden angeordnet ist.
Ebenso schließen die Vorteile des LC-Elementes 700, welche die gleichen sind wie bei den LC-Elementen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die Fähigkeit der Herstellung unter Verwendung der Halbleiterherstellungstechnologie und das Ausbilden als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Falle die Beschaltungsarbeit bei der nachfolgenden Verarbeitung verkürzt werden kann.

ACHTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Ein LC-Element gemäß einem achten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist im wesentlichen das gleiche wie das des siebten Ausführungsbeispiels, aber es unterscheidet sich vom siebten Ausführungsbeispiel hauptsächlich durch die Verwendung von nicht spiralförmigen Formen für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 sowie die pn- Übergangsschicht 26. In den Figuren werden die gleichen Bezeichnungen für Punkte verwendet, die denjenigen des siebten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Fig. 24 ist eine Draufsicht eines LC-Elementes 800 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel. Wie in der Figur dargestellt, wird die beim in Fig. 7 dargestellten LC-Element 200 verwendete Elektrode 12 durch zwei geteilte Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 ersetzt. Masseelektroden 18 sind jeweils mit den insgesamt mäanderförmigen, geteilten Elektrodensegmenten 12-1 und 12-2 verbunden. Durch Erden dieser Masseelektroden 18 oder durch Verbinden dieser Masseelektroden 18 mit einer Stromversorgung mit · festgelegten Potential, wird jedes Induktionselement, welches jeweils durch die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 ausgebildet wird, auf ein festgelegtes Potential eingestellt.
Mit Ausnahme der Induktivitäts- und Kapazitätswerte ist die Ersatzschaltung des LC- Elementes 800 die gleiche wie die des in Fig. 22A gezeigten siebten Ausführungsbeispiels. Wie in der Figur dargestellt, wirkt die erste Elektrode 10 als ein Induktionselement mit einer Gesamtinduktivität L1, während die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 als Induktionselemente mit jeweiligen Induktivitäten L3 und L4 wirken. Die pn- Übergangsschicht 26 zwischen der ersten Elektrode 10 und jedem der geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 wirkt als Kondensatoren des verteilten Elemente-Typs mit jeweiligen Kapazitäten C2 und C3.
Durch Verbinden der Kondensatoren und der Stromversorgungen mit dem LC-Element dieses in Fig. 22B und 22C gezeigten Ausführungsbeispiels kann auf die gleiche Weise wie beim siebten Ausführungsbeispiel eine festgelegte oder einstellbare Sperrspannung sicher an die pn-Übergangsschicht 26 angelegt werden. Folglich kann auf die gleiche Weise wie beim siebten Ausführungsbeispiel die pn-Übergangsschicht 26 sicher als Kondensator betrieben werden. Durch Verwendung einer einstellbaren Sperrspannung kann die Kapazität C der pn- Übergangsschicht 26 ebenso verändert werden, wodurch die Gesamtcharakteristik des LC- Elementes 800 geändert werden kann.
Wie in Fig. 25 dargestellt, können auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 im wesentlichen gegenüberliegend zur ersten Elektrode 10 auf der gegenüberliegenden Fläche des p-Si- Substrates 24 angeordnet werden. Zur Verdeutlichung ist die Rückseitenelektrodenform leicht nach links oben in der Draufsicht verschoben. Wie in der Figur dargestellt, wirken jeweils die erste und zweite Elektrode 10 sowie die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 als Induktionselemente, während die Ausbildung eines Kondensators des verteilten Elemente-Typs zwischen diesen unverändert bleibt, obwohl auf die gleiche Weise wie beim in Fig. 24 dargestellten LC-Element 700 die nicht spiralförmige Elektrode 10 und die geteilten Elektrodensegmente 12-1 und 12-2 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch die gleichen Vorteile wie eine hervorragende Frequenzantwort, wie beim in Fig. 24 dargestellten Ausführungsbeispiel, vorgesehen werden.
Obwohl oben die Unterteilung in zwei Segmente beschrieben wurde, kann die zweite Elektrode 12 des LC-Elementes 800 ebenso in drei oder mehr Segmente unterteilt werden. Da in solchen Fällen die Anzahl der Unterteilungen zunimmt, nimmt die jeweilige Eigeninduktivität der geteilten Segmente ab.
Die Vorteile des LC-Elementes 800, die die gleichen wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der LC-Elemente sind, schließen ebenso die Möglichkeit der Herstellung durch Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnologie und die Ausbildung als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Fall die Beschaltungsarbeit bei der nachfolgenden Bearbeitung verkürzt werden kann.
Da zusätzlich die erste und zweite Elektrode 10 und 12 nicht spiralförmig sind, kann die Eingangs-/Ausgangssignalbeschaltung für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf der gleichen Ebene ohne kreuzende Elektroden ausgeführt werden.
Ebenso ist im Falle der spiralförmigen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 ein jeweiliges Ende jeder Elektrode im Mittelteil positioniert und das andere Ende am äußeren Umfangsteil des LC-Elementes. Im Gegensatz dazu sind im Falle des LC-Elementes 800 dieses Ausführungsbeispiels beide entsprechenden Enden der mäanderförmigen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 an äußeren Peripherieteilen des LC-Elementes angeordnet, wodurch geeignete Bedingungen geschaffen werden, um Anschlußpunkte oder eine Verbindung zu anderen Schaltungselementen vorzusehen.

NEUNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Es folgt eine Beschreibung eines LC-Elementes gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
Im allgemeinen wird eine Induktionselementfunktion mit einer festgelegten Induktivität durch Verwendung einer Spiralform für einen Leiter erhalten. Wie oben erwähnt, wird eine Induktionselementfunktion mit einer festgelegten Induktivität ebenso erreicht in Fällen, in denen eine Mäanderform für die Elektroden 10 und 12 verwendet wird. In Fällen jedoch, in denen das Eingangssignalfrequenzband auf hohe Frequenzen beschränkt ist, können jedoch andere als spiral- oder mäanderförmige Formen und in Extremfällen, geradlinige Formen als Induktionselemente mit Induktivitätsanteilen wirken. Das LC-Element dieses Ausführungsbeispiels berücksichtigt diese Punkte und bezieht sich auf das Ausbilden der Elektroden 10 und Anderer in anderer Form als spiral- oder mäanderförmig.
Die Fig. 26A, 26B, 27A und 27B sind Draufsichten auf LC-Elemente dieses Ausführungsbeispiels, wobei die erste und zweite Elektrode 10 und 12 jeweils geradlinige Formen haben.
Fig. 26A entspricht den oben erwähnten Fig. 1 und, und zeigt ein LC-Element mit drei Anschlußpunkten, bei dem die erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen von gleicher Länge und parallel sind. Fig. 26B entspricht den Fig. 11 und 14 und zeigt ein LC- Element, bei dem die zweite Elektrode 12 in Entsprechung zu einem Teil der ersten Elektrode 10 vorgesehen ist.
Fig. 27A entspricht den Fig. 16 und 19 und zeigt das Vorsehen von Eingangs- /Ausgangselektroden 36 und 38 an den jeweiligen Enden der zweiten Elektrodle 12 zur Verwendung als ein Gleichtakttyp-Element mit vier Anschlußpunkten. Fig. 27B entspricht den Fig. 21 und 24 und zeigt einen Fall des Teilens der zweiten Elektrode 12 in zwei geteilte Elektrodensegmente 12-1 und 12-2.
Obwohl die Fig. 26 und 27 LC-Elemente zeigen, bei denen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf der gleichen Ebene ausgebildet sind, auf die gleiche Weise wie in den Fig. 5, 6 und den anderen dargestellt, können die erste und zweite Elektrode 10 und 12 ebenso im wesentlichen einander gegenüberliegend sein, wobei die pn-Übergangsschicht 26 sandwichartig dazwischen liegt, so daß sie geradlinige LC-Elemente aufweisen.
Fig. 28 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element, das die erste und zweite Elektrode 10 und 12 mit einer gekrümmten Form mit einem großen Krümmungsradius aufweist. In Fällen, in denen andere Bauteile usw. an Positionen auf der geraden Linie angeordnet sein müssen, die die beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 verbinden, können gekrümmte Linienformen, wie die in der Figur dargestellte, für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 verwendet werden.
Fig. 29 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element, das eine wellenförmige erste und zweite Elektrode 10 und 12 aufweist. Obwohl nicht in dem Umfang der Spiral- und Mäanderform, die in Fig. 1, 7 und anderen dargestellt sind, weist dieses LC-Element eine größere Induktivität im Vergleich zur Verwendung von geradlinigen oder schwach gekrümmten Formen für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf.
Fig. 30 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element, bei dem die erste und zweite Elektrode 10 und 12 unvollständige Kreisformen aufweisen. Wie in der Figur gezeigt, kann ein LC- Element mit einer kleinen Induktivität ausgebildet werden, indem die erste und zweite Elektrode 10 und 12 als unvollständige Kreisform ausgebildet werden. Ebenso kann durch teilweises Zurückfalten eines oder beider Enden der jeweiligen ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 der erzeugte magnetische Fluß teilweise ausgelöscht und die Induktivität verringert werden, wodurch es ermöglicht wird, die Gesamtinduktivität des LC-Elementes, d. h. die Frequenzcharakteristik, einzustellen.
Zur Vereinfachung der Beschreibungen wird nur das Beispiel des in Fig. 26A gezeigten LC- Elementes in den Fig. 28-30 dargestellt. Die selben Konzepte können jedoch ebenso bezüglich der Typen angewendet werden, die in den Fig. 26B, 27A und 27B gezeigt sind, sowie bei den Typen, bei denen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, wobei sie die pn-Übergangsschicht 26 sandwichartig einfassen.
Auf diese Weise umfassen die in Fig. 26A - 30 dargestellten LC-Elemente jeweils verschiedenförmige erste und zweite Elektroden 10 und 12 und wirken auf die gleiche Weise, wie das oben beschriebene erste bis siebente Ausführungsbeispiel, als LC-Elemente mit einer exzellenten Dämpfungscharakteristik können erhalten werden. Ebenso kann auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durch Änderung der Sperrspannung, die an die pn-Übergangsschicht 26 angelegt wird, die Kapazität des ausgebildeten Kondensators des verteilten Elemente-Typs ebenfalls geändert werden und folglich kann die Gesamtcharakteristik des LC-Elementes variabel gesteuert werden.
Ebenso schließen die Vorteile der LC-Elemente dieses Ausführungsbeispiels, die die gleichen sind wie die LC-Elemente der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die Fähigkeit der Herstellung durch Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnologie und der Ausbildung als einen Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ein, in welchem Falle die Beschaltungsarbeit bei der nachfolgenden Verarbeitung verkürzt werden kann.
Da die erste und zweite Elektrode 10 und 12 nicht spiralförmig sind, kann zusätzlich die Eingangs-/Ausgangssignalbeschaltung für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf der gleichen Ebene ohne kreuzende Elektrode ausgeführt werden.

ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es folgt eine Beschreibung von anderen Ausführungsbeispielen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
Fig. 31 und 32 sind erläuternde Darstellungen des Vorsehens von Anschlußpunkten durch die chemische Flüssigphasenabscheidung. Fig. 31 ist eine Draufsicht auf ein LC-Element 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel und entspricht der Fig. 1 und anderen. Wie in der Figur dargestellt, werden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und andere nicht bei den entsprechenden Enden der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 vorgesehen. Nach dem Trennen eines Halbleitersubstrats einschließlich der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 mit dieser Art von Form wird eine Siliziumoxidschicht 42 als eine Isolierschicht auf der gesamten Oberfläche des einzelnen, getrennten Chips (Elements) durch chemische Flüssigphasenabscheidung ausgebildet. Danach wird die Siliziumoxidschicht 42 über den Endteilen der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 durch Ätzen entfernt, um Löcher zu öffnen. Diese Löcher werden durch Lötmittel 44 geschlossen, das in der Menge appliziert wird, daß es über die Oberfläche hervorsteht. Da das hervorstehende Lötmittel 44 zum Beispiel mit Beschaltungsplatinenlötaugen in direkten Kontakt gebracht werden kann, ist der Zustand geeignet zur Oberflächenmontage. Fig. 40 ist eine Querschnittsansicht eines LC- Elementes, das auf diese Weise ausgebildet ist. Diese Figur entspricht einer Querschnittsansicht, die längs der Linie C - C in Fig. 31 dargestellt ist, welche eine Draufsicht auf ein Halbleitersubstrat vor der Verarbeitung ist.
Synthetisches Harz oder anderes isolierendes Material kann für die Schutzschicht der Elementoberfläche verwendet werden und Laserlicht kann zur Durchlöcherung der Schutzschicht verwendet werden.
Fig. 33 ist eine erläuternde Darstellung des Ausbildens des LC-Elementes 100 und anderer, der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, als Teile eines LSI- oder anderen Bauteils. Wie in der Figur dargestellt, werden die oben erwähnten LC-Elemente in die Signal- oder Stromversorgungsleitungen 48 des Halbleiterchips 46 eingefügt. Da insbesondere das LC- Element 100 und andere, der vorgenannten Ausführungsbeispiele, gleichzeitig mit den Ausbildungsprozessen anderer Schaltkreise auf dem Halbleiterchip 46 hergestellt werden können, ist bei der nachfolgenden Bearbeitung eine solche Arbeit, wie die Beschaltung zwischen den LC-Elementen und anderen Schaltungen nicht notwendig.
Obwohl in Fig. 33 und der unten erwähnten Fig. 34 das LC-Element 100 des ersten Ausführungsbeispiels als Vertreter für den Einbau in die Schaltung dargestellt ist, kann das gleiche Konzept angewendet werden, indem dieses durch LC-Elemente der anderen, oben erwähnten Ausführungsbeispiele, wie das LC-Element 300, ausgetauscht wird.
Fig. 34A - 34E zeigen Beispiele von Pufferverbindungen zur Außenseite der oben erwähnten Ausführungsbeispiele, wie des LC-Elementes 100. Fig. 34A zeigt die Verwendung als Quellfolgerschaltung 50, die einen MOSFET und einen Widerstand als Puffer aufweist. Da sich der MOSFET-Aufbau nur leicht von dem Aufbau der LC-Elemente der oben erwähnten Ausführungsbeispiele unterscheidet, kann das gesamte LC-Element einschließlich der Quellfolgerschaltung 50 auf integrierte Weise auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet werden.
Fig. 34B zeigt die Verwendung einer Emitterfolgerschaltung 52, die zwei Bipolartransistoren in einer Darlington-Verbindung und einen Widerstand als einen Puffer umfaßt. Da der Bipolartransistoraufbau der gleiche ist wie der Aufbau der LC-Elemente der oben erwähnten Ausführungsbeispiele, kann das gesamte LC-Element einschließlich der Emitterfolgerschaltung 52 auf integrierte Weise auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet werden. Ebenfalls kann dadurch, daß die Basis des Transistors durch einen Widerstand dichter an den Ausgang geerdet wird, der Arbeitspunkt des Transistors weiter stabilisiert werden.
Fig. 34C zeigt ein Beispiel einer Schaltung, die einen p-Kanal-MOSFET aufweist, der mit Sperrspannung als ein Puffer verwendet wird.
Fig. 34D zeigt ein Beispiel einer Verstärkerschaltung 54, die zwei MOSFETs und Widerstände, die als Puffer verwendet werden, aufweist. Da sich der MOSFET-Aufbau nur leicht vom Aufbau der LC-Elemente der oben erwähnten Ausführungsbeispiele unterscheidet, kann das gesamte LC-Element einschließlich der Verstärkerschaltung 54 auf integrierte Weise auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet werden. Der Spannungsverstärkungsfaktor dieser Schaltung ist 1 + (R2/R1) und durch Einstellen von R2 = 0 ist die Schaltung äquivalent zu einem Quellfolger.
Fig. 34E zeigt ein Beispiel einer Verstärkerschaltung 55, die zwei Bipolartransistoren und Widerstände, die als Puffer verwendet werden, aufweist. Da der Aufbau des Bipolartransistors der gleiche ist wie der Aufbau der LC-Elemente der oben erwähnten Ausführungsbeispiele, kann das gesamte LC-Element einschließlich der Verstärkerschaltung 55 auf integrierte Weise auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet werden. Der Spannungsverstärkungsfaktor dieser Schaltung ist 1 + (R2/R1) und durch Einstellen von R2 = 0, ist die Schaltung äquivalent zu einem Emitterfolger.
In den Fällen, in denen das in den Fig. 34A - 34E gezeigte LC-Element 100 z. B. durch ein LC-Element 500, 600 des fünften oder sechsten Ausführungsbeispiels ersetzt wird, wird eine oben erwähnte Pufferschaltung 50, 52, 53 54 oder 55 ebenfalls mit der Ausgangsseite der zweiten Elektrode 12 verbunden, da sowohl die erste als auch die zweite Elektrode 10 und 12 als Signalübertragungsleitung verwendet werden.
Auf diese Weise werden durch die LC-Elemente der oben erwähnten Ausführungsbeispiele durch Vorsehen eines Puffers an der Ausgangsseite nicht nur Frequenzkomponenten des Signals in einem vergleichsweise breiten Frequenzband entfernt, sondern das Signal, dessen Signalpegel über die erste Elektrode 10 usw. abgeschwächt wurde, kann einen wieder hergestellten Signalpegel aufweisen. Folglich kann ein Ausgangssignal mit einem exzellenten Signal/Rausch-Verhältnis erhalten werden und solche Funktionen, wie die Impedanzanpassung bezüglich der nachfolgenden Schaltungsstufen, werden ermöglicht.
Ebenso kann durch Verbinden einer Pegelkonverterschaltung mit der Ausgangsseite der über die erste Elektrode 10 usw. abgeschwächte Signalpegel verstärkt werden, während die Umwandlung auf einen festgelegten Pegel oder eine Pegelkorrektur ausgeführt werden können.
Auf die gleiche Weise wie die oben erwähnten Puffer können diese Pegelkonverterschaltungen auf integrierte Weise mit den LC-Elementen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet werden.
Ebenso ist im Falle des LC-Elementes 500, 600 des fünften oder sechsten Ausführungsbeispiels eine Pegelkonverterschaltung ebenso mit der Ausgangsseite der zweiten Elektrode 12 verbunden, wie im Falle der oben erwähnten Puffer.
Zusätzlich ist diese Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern zahlreiche Variationen sind innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung möglich.
Z. B. sind bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 so ausgebildet, daß sie die Oberfläche der pn-Übergangsschicht 26 unmittelbar kontaktieren. Jedoch kann eine Isolierschicht 62, die SiO&sub2; oder andere Materialien aufweist, zwischen der pn-Übergangsschicht 26 und zumindest der ersten oder zweiten Elektrode 10 und 12 ausgebildet werden.
Die Fig. 35A, 35B und 35C sind Zeichnungen, die Beispiele eines Querschnittsaufbaus darstellen, bei dem die Isolierschicht 62 zwischen der pn-Übergangsschicht 26 und zumindest einer der beiden Elektroden 10 und 12 ausgebildet ist.
Im Falle der Fig. 35A ist die Isolierschicht 62 sowohl zwischen der Elektrode 10 und der pn-Übergangssicht 26 als auch zwischen der Elektrode 12 und der pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet. In diesem Fall wird die Sperrspannung unmittelbar an die pn-Übergangsschicht 26 angelegt, während ein Signal unmittelbar in die Eingangs-/Ausgangselektrode 14 eingegeben werden kann, die an einem Ende der ersten Elektrode 10 vorgesehen ist. Als Ergebnis wird eine Kondensatorfunktion mittels der Isolierschicht 62 zwischen der ersten Elektrode 10 und dem n&spplus;-Bereich 22 oder der zweiten Elektrode 12 und dem p&spplus;-Bereich 20 erzeugt und ein Kondensator 30 zur Beseitigung der Gleichstromkomponente, wie in den oben erwähnten Fig. 3B und anderen gezeigt, ist nicht notwendig.
Im Falle der Fig. 35B ist die Isolierschicht 62 nur zwischen der Elektrode 12 und der pn- Übergangsschicht 26 ausgebildet und in Fig. 35C ist die Isolierschicht 62 zwischen der Elektrode 10 und der pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet. In beiden Fällen wird die Sperrspannung unmittelbar an die pn-Übergangsschicht 26 angelegt, während ein Signal direkt in die Eingangs-/Ausgangselektrode 14 eingegeben werden kann, die an einem Ende der ersten Elektrode 10 wie im Fall von Fig. 35A vorgesehen ist.
Die Fig. 36A, 36B und 36C sind Darstellungen, die Beispiele des Querschnittsaufbaus zeigen, bei dem die erste und zweite Elektrode 10 und 12 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind und die Isolierschicht 62 zwischen der pn-Übergangsschicht 26 und zumindest einer dieser beiden Elektroden 10 und 12 ausgebildet ist. Im Falle der Fig. 36A ist die Isolierschicht 62 sowohl zwischen der Elektrode 10 und der pn-Übergangsschicht 26 als auch zwischen der Elektrode 12 und der pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet. In diesem Fall wird die Sperrspannung unmittelbar an die pn-Übergangsschicht 26 angelegt, während ein Signal unmittelbar in die Eingangs-/Ausgangselektrode 14 eingegeben werden kann, die an einem Ende der ersten Elektrode 10 vorgesehen ist. Fig. 36B zeigt einen Fall, bei dem die Isolierschicht 62 nur zwischen der zweiten Elektrode 12 und der pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet ist, während Fig. 36C den gegenteiligen Fall zeigt, bei dem die Isolierschicht 62 nur zwischen der ersten Elektrode 10 und der pn-Übergangsschicht 26 ausgebildet ist.
Obwohl sich die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Typen von LC-Elementen bezogen, bei denen die erste und zweite Elektrode 10 und 12, die als Induktionselemente wirken, vollständig gegenüberliegend angeordnet sind, können diese Elektroden 10 und 12, die als Induktionselemente wirken, leicht von der im wesentlichen gegenüberliegenden Positionen verschoben sein, solange die Kondensatorelektrodenfunktion von der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 zur pn-Übergangsschicht 26 ebenso ausgebildet werden kann.
Ebenso werden bei den oben erwähnten Ausführungsbeispielen die erste und zweite Elektrode durch Gasphasenabscheidung von Aluminium oder anderen Materialien in einem Endprozeß ausgebildet, was zu einer hervorstehenden Querschnittsform, wie in Fig. 2 gezeigt, führt. Durch Ausbilden einer Aussparung einer festgelegten Form durch Ätzen oder andere Mittel in einem Teil der pn-Übergangsschicht 26 können jedoch die Elektroden 10 und 12 in die pn-Übergangsschicht 26 eingebettet werden, wie dies in Fig. 37 oder 38 dargestellt ist. Auf diese Weise kann ein im wesentlichen flaches LC-Element ohne unregelmäßige Oberfläche ausgebildet werden.
Ebenso wurde bei den oben erwähnten Ausführungsbeispielen das LC-Element unter Verwendung eines pnp-Aufbaus einschließlich eines p-Si-Substrates 24 ausgebildet. Jedoch kann ein npn-Aufbau auf die gleiche Weise ebenso verwendet werden. Fig. 39 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines LC-Elementes mit einem npn-Aufbau. Im Falle dieses Typs von Aufbau muß die Polarität der Sperrspannung, die an die pn-Übergangsschicht angelegt wird, umgekehrt werden. Fig. 40 zeigt ein Schaltungsbeispiel, wenn eine Sperrspannung mit umgekehrter Polarität angelegt wird, und entspricht Fig. 3C.
Ausführungsbeispiele, bei denen die erste und zweite Elektrode 10 und 12 auf im wesentlichen gegenüberliegenden Positionen angeordnet sind, wobei sie die pn- Übergangsschicht 26 sandwichartig einschließen (wie das in Fig. 5 gezeigte LC-Element 100), bezogen sich ebenso auf Beispiele, bei denen das gesamte p-Si-Substrat 24 als die pn- Übergangsschicht 26, die einen n-Bereich 22 und einen p-Bereich 20 aufweist, verwendet wird. Wie in Fig. 41 gezeigt, kann jedoch der n-Bereich 22 (oder p-Bereich 20) ebenso längs der ersten Elektrode usw. ausgebildet sein. Da in diesem Fall eine Verarmungsschicht in der Grenzzone (pn-Übergang) zwischen dem n-Bereich 22 und dem p-Bereich 20 erzeugt wird, um einen spiral- oder andersförmigen Kondensator auszubilden, kann der spiral- oder andersförmige Kondensator im Vergleich zum Aufbau, wie in Fig. 6 gezeigt, zuverlässiger ausgebildet werden.
Wenn tatsächlich das gesamte p-Si-Substrat 24 als die pn-Übergangsschicht 26, die einen n- Bereich 22 und einen p-Bereich 20 aufweist, verwendet wird, muß ebenso die Dicke des p- Si-Substrates 24 dünner als der Wafer ausgebildet sein. Vom Standpunkt aus gesehen, daß n-Typ-Wafer im allgemeinen einfacher herzustellen sind, kann ebenso ein Aufbau verwendet werden, wie er in den Fig. 42A - 42D gezeigt ist.
Wie in Fig. 42A gezeigt, wird mit anderen Worten ein p-Bereich 20 durch solche Mittel wie epitaktisches Wachstum auf der Oberfläche eines n-Si-Substrates 64 ausgebildet. Nach der Ausbildung der ersten Elektrode 10 auf diesem, wird das Ätzen auf der Rückseite des n-Si- Substrates 64 ausgeführt und die zweite Elektrode 12 wird in diesem geätzten Teil ausgebildet.
Im Beispiel der Fig. 42B werden ein p&spplus;-Bereich 66 und ein n&spplus;-Bereich 68 aufeinanderfolgend auf der Oberfläche des n-Si-Substrates 64 ausgebildet. Nach dem Ausbilden der ersten Elektrode 10 auf diesen, wird auf der Rückseite des n-Si-Substrates 64 das Ätzen ausgeführt und die zweite Elektrode 12 wird in diesem geätzten Teil ausgebildet.
Fig. 42C und 42D zeigen Beispiele, bei denen ein pf-Bereich 66 im wesentlichen längs der ersten Elektrode 10 in einem Teil des n-Si-Substrates 64 ausgebildet wird, dann wird zusätzlich in diesem Teil der n&spplus;-Bereich 68 längs der ersten Elektrode 10 ausgebildet. Das Ätzen wird auf der Rückseite des n-Si-Substrates 64 in dem Teil ausgeführt, der der zweiten Elektrode 12 entspricht, dann wird in diesem geätzten Teil die zweite Elektrode 12 ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Fläche wird die erste Elektrode 10 über dem n+- Bereich 68 ausgebildet. Im Fall des Aufbaus, wie in Fig. 42D gezeigt, existieren immer drei Schichten mit einem pnp- oder npn-Aufbau zwischen der Induktionselementelektrode 10 und 12 in einem Teil und der Induktionselementelektrode 10 und 12 in einem angrenzenden Teil, was im Vergleich zum Fall der Fig. 42C zu einer hervorragenden Isolierung führt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Trägerkonzentration, die höher ist als im normalen p-Typ- oder n-Typ-Substrat, als p+ oder n+ ausgedrückt, falls aber die pn-Übergangsschicht als Kondensator mit einer Kapazität des verteilten Elemente- Typs funktionieren kann, sind normale p- oder n-Bereiche akzeptabel.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele spiralförmige Elektroden verwenden, auf die im wesentlichen als kreisförmige Form für die erste und zweite Elektrode 10 und 12 sowie die pn-Übergangsschicht 26 Bezug genommen wird, kann auch eine rechteckige oder andere Form von einer Spiralform verwendet werden, falls die Gesamtform eine Spirale ist. In Hinsicht auf die obigen Ausführungsbeispiele wurde ebenso die Fähigkeit des Ausbildens des LC-Elementes 100 usw. als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils erwähnt, aber die Ausbildung als ein Teil eines LSI- oder anderen Bauteils ist nicht wesentlich. Nach der Ausbildung des LC-Elementes 100 auf dem Halbleitersubstrat, Vorsehen entsprechender Anschlußpunkte für die Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 und die Masseelektrode 18 oder Vorsehen von Anschlußpunkten durch chemische Flüssigphasenabscheidung, wie in Fig. 31 und 32 gezeigt, und Ausbilden eines diskreten Elements ist ebenso akzeptabel. In diesem Fall wird die einfache Massenproduktion ermöglicht, indem gleichzeitig eine Vielzahl von LC-Elementen auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet und dann das Halbleitersubstrat geschnitten und Anschlußpunkte für die LC-Elemente vorgesehen werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden die Eingangs- /Ausgangselektroden 14 und 16 und die Masseelektrode 18 jeweils an den äußeren Enden der ersten und zweiten Elektrode 10 und 12 vorgesehen. Es ist jedoch nicht wesentlich, daß diese an den äußeren Enden vorgesehen werden und deren Verbindungspositionen können in Abhängigkeit der Erfordernisse verschoben werden.
Ebenso ist im Fall der LC-Elemente des oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem spiralförmige Elektroden verwendet werden, die außen positionierte, zweite Elektrode 12 geerdet oder mit einem festgelegten Potential verbunden. Jedoch können die erste und zweite spiralförmige Elektrode 10 und 12 ebenso umgekehrt angeordnet sein. Obwohl die Masseelektrode 18 an einem Ende der äußeren Umfangsseite der zweiten spiralförmigen Elektrode 12 vorgesehen ist, kann die Masseelektrode 18 auch an einem Ende der inneren Umfangsseite vorgesehen sein.
Obwohl auch im Fall der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die die mäanderförmigen Elektroden verwenden, die erste und zweite Eingangs-/Ausgangselektrode 14 und 16 an getrennten Positionen in der Nähe der jeweiligen Enden der ersten Elektrode 10 angeordnet waren, kann die Form der ersten Elektrode 10 verändert werden, um es zu ermöglichen, die erste und zweite Eingangs-/Ausgangselektrode 14 und 16 in unmittelbarer Nähe anzuordnen.
Wie dies zum Beispiel in Fig. 43 angezeigt ist, ist ein Ende der ersten oder zweite Elektrode 10 oder 12 des in Fig. 1 dargestellten LC-Elementes 100 ausgedehnt, so daß es die Eingangs-/Ausgangselektrode 16 erreicht, um das angrenzende Anordnen der beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 zu ermöglichen. Wie in Fig. 44 gezeigt, sind alternativ die erste und zweite Elektrode 10 und 12 des in Fig. 1 gezeigten LC-Elementes 100 zurückgefaltet, während die Mäanderform beibehalten wird, um das nebeneinander liegende Anordnen der beiden Eingangs-/Ausgangselektroden 14 und 16 zu ermöglichen. Auf diese Weise können durch Modifizieren der Form der ersten Elektrode 10 (oder sowohl der ersten als auch der zweiten Elektrode 10 und 12) die beiden Eingangs- /Ausgangselektroden 14 und 16 in unmittelbarer Nähe angeordnet werden und die Masseelektrode 18 kann nahezu an der gleichen Position wie diese Eingangs- /Ausgangselektroden 14 und 16 ausgebildet werden. Folglich ist beim Vorsehen von Anschlußpunkten die Beschaltung einfach, während die Herstellungsprozesse vereinfacht werden können.
Ebenso wird im Falle des oben beschriebenen LC-Elementes 100 und anderer, der vorgenannten Ausführungsbeispiele, durch Änderung der Sperrspannung die Kapazität des Kondensators des verteilten Elemente-Typs ebenso verändert und als Ergebnis kann die Frequenzantwort als ein LC-Element variabel gesteuert werden. Folglich können bei Verwendung des LC-Elementes 100 und anderer als Teile von Schaltungen variable frequenzartige Tuner, Modulatoren, Oszillatoren, Filter und andere Schaltungen einfach aufgebaut werden.
Obwohl die Ausbildung der pn-Übergangsschicht 26 auf einem p-Si-Substrat 24 bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen des LC-Elementes 100 und anderer beschrieben wurde, können ebenso Germanium oder andere Typen von Halbleitern oder ein nicht kristallines Material, wie amorphes Silizium, verwendet werden.

Claims

1. Ein LC-Element, das aufweist:

ein Halbleitersubstrat (24),

zwei Induktionselektroden (10, 12) mit jeweils vorbestimmten Induktivitäten, die entweder auf einer Oberfläche des Substrates im wesentlichen parallel oder auf Gegenflächen des Substrates einander gegenüberliegend gelegen sind, wobei beide Induktionselektroden (10, 12) spiralförmig, mäanderförmig, kurvenförmig oder geradlinig ausgebildet sind,

eine p/n-Übergangsschicht, die in einem Sperrspannungsstatus verwendet wird, so daß sie als ein Kondensator wirkt, der auf dem Halbleitersubstrat (24) entweder längs der beiden im wesentlichen parallelen Induktionselektroden oder zwischen den beiden Induktionselektroden auf den gegenüberliegenden Substratoberflächen ausgebildet ist, und die einen p- Bereich (20) und einen n-Bereich (22) aufweist, wobei der eine über seine gesamte Länge mit der einen und der andere über seine gesamte Länge mit der anderen der beiden Induktionselektroden (10, 12) elektrisch verbunden ist, wobei

die Induktionselemente, die jeweils durch die beiden Induktionselektroden ausgebildet sind, und der Kondensator, der durch die p/n-Übergangsschicht längs der beiden Induktionselektroden ausgebildet ist, als verteilte Konstanten existieren, und

zumindest eine der beiden Induktionselektroden (10, 12) als eine Signalübertragungsleitung eingesetzt wird:

2. Ein LC-Element gemäß Anspruch 1, das weiterhin aufweist:

eine erste und eine zweite Eingangs-/Ausgangs- Elektrode (14, 16), wobei die eine in der Nähe des einen Endes und die andere in der Nähe des anderen Endes von einer der beiden Induktionselektroden (10, 12) vorgesehen ist, und

eine Masseelektrode (18), die in der Nähe von einem Ende der anderen der beiden Induktionselektroden vorgesehen ist, wobei

ein Signal entweder in die erste oder in die zweite Eingangs-/Ausgangs-Elektrode (14, 16) eingegeben und aus der anderen ausgegeben wird, und

die Masseelektrode (18) mit einem festgelegten Spannungsversorgungspotential oder mit Masse verbunden ist.

3. Ein LC-Element gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, das weiterhin aufweist:

eine dritte und eine vierte Eingangs-/Ausgangs- Elektrode (36, 38), wobei die eine in der Nähe des einen Endes und die andere in der Nähe des anderen Endes der anderen der beiden Induktionselektroden (10, 12) vorgesehen ist,

wobei das LC-Element als ein gleichtaktartiges Element mit den beiden Induktionselektroden (10, 12) als Signalübertragungsleitungen eingesetzt wird.

4. Ein LC-Element gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem

die beiden Induktionselektroden (10, 12) verschieden lang sind, und

die p/n-Übergangsschicht (26) zumindest über die gesamte Länge der kürzeren der beiden Induktionselektroden (10, 12) ausgebildet ist.

5. Ein LC-Element gemäß irgendeinem der Ansprüche 1, 2 oder 4, bei dem

nur die eine der Induktionselektroden (10, 12) als eine Signalübertragungsleitung eingesetzt wird,

entweder die andere von den Induktionselektroden (10, 12) in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt ist oder sowohl die andere der Induktionselektroden (10, 12) als auch die p/n-Übergangsschicht (26), die mit der anderen der Induktionselektroden in Zusammenhang steht, in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt sind und

jedes der Vielzahl der unterteilten Induktionselektrodensegmente wechselseitig miteinander elektrisch verbunden sind.

6. Ein LC-Element gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kapazität der p/n-Übergangsschicht (26) geändert werden kann, indem die an der p/n-Übergangsschicht (26) anliegende Sperrspannung geändert wird.

7. Ein LC-Element gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Puffer (50, 52, 53, 54, 55) mit der Ausgangsseite der Signalübertragungsleitung verbunden ist.

8. Eine Halbleitervorrichtung, bei der ein LC-Element gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 als ein Teil eines Halbleitersubstrats in einem integrierten Aufbau vorgesehen ist, so daß zumindest eine der beiden Induktionselektroden in eine Signalleitung oder eine Spannungsversorungsleitung der Vorrichtung eingefügt ist.

359. Ein Verfahren zum Herstellen eines LC-Elements, das aufweist:

einen ersten Schritt des Ausbildens eines p-Bereichs oder eines n-Bereichs in einem Halbleitersubstrat,

einen zweiten Schritt des Ausbildens einer p/n- Übergangsschicht durch Ausbilden eines invertierten n- Bereichs oder p-Bereichs in einem Teil des durch den ersten Schritt ausgebildeten p-Bereichs oder n-Bereichs, wobei der Teil die Oberfläche des p-Bereichs oder des n-Bereichs einschließt,

einen dritten Schritt des Ausbildens von zwei Induktionselektroden (10, 12) auf der Oberfläche der p/n- Übergangsschicht, die jeweils festgelegte Induktivitäten aufweisen und entweder auf einer Oberfläche des Substrats im wesentlichen parallel angeordnet sind oder auf gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats einander gegenüberstehend angeordnet sind, wobei die eine der Induktionselektroden (10, 12) über ihre gesamte Länge mit dem p-Bereich und die andere der Induktionselektroden (10, 12) mit dem n-Bereich verbunden ist, wobei die Induktionselektroden (10, 12) spiralförmig, mäanderförmig, kurvenförmig oder geradlinig ausgebildet sind, und

einen vierten Schritt des Ausbildens von Verdrahtungsschichten, die jeweils mit den beiden Induktionselektroden verbunden sind.

10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem Anschlüsse (14, 16, 36, 38) ausgebildet werden durch

Ausbilden einer Isolierschicht auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats,

Öffnen von Löchern in Teilen der Isolierschicht durch Ätzen oder durch Laserlichtemission und dann

Schließen der Löcher durch Anwenden von Lötmittel bis zu einer Ausdehnung, die leicht über die Oberfläche übersteht.