JP2004530297A - 半導体基板の上に浮動している3次元金属素子、その回路モデル、及びその製造方法 - Google Patents
半導体基板の上に浮動している3次元金属素子、その回路モデル、及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004530297A JP2004530297A JP2002578578A JP2002578578A JP2004530297A JP 2004530297 A JP2004530297 A JP 2004530297A JP 2002578578 A JP2002578578 A JP 2002578578A JP 2002578578 A JP2002578578 A JP 2002578578A JP 2004530297 A JP2004530297 A JP 2004530297A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal layer
- substrate
- dimensional
- disposed
- floating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 444
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 437
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 289
- 238000007667 floating Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 49
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 64
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 21
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 20
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 15
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 11
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 5
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000013871 bee wax Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000012166 beeswax Substances 0.000 claims description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 2
- 239000006089 photosensitive glass Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 208000035742 Air-borne transmission Diseases 0.000 claims 3
- 230000005557 airborne transmission Effects 0.000 claims 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/5227—Inductive arrangements or effects of, or between, wiring layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/64—Impedance arrangements
- H01L23/66—High-frequency adaptations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F2017/0073—Printed inductances with a special conductive pattern, e.g. flat spiral
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
- H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
- H01L2223/64—Impedance arrangements
- H01L2223/66—High-frequency adaptations
- H01L2223/6605—High-frequency electrical connections
- H01L2223/6616—Vertical connections, e.g. vias
- H01L2223/6622—Coaxial feed-throughs in active or passive substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
- H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
- H01L2223/64—Impedance arrangements
- H01L2223/66—High-frequency adaptations
- H01L2223/6605—High-frequency electrical connections
- H01L2223/6627—Waveguides, e.g. microstrip line, strip line, coplanar line
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1903—Structure including wave guides
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K3/4092—Integral conductive tabs, i.e. conductive parts partly detached from the substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本発明は、半導体基板の上で空中に浮動している3次元金属素子、その回路、及びその製造方法に関する。スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線のような各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子が半導体基板の上に基板から数十μm隔てられ空中に浮動している。このような3次元金属素子が、基板への信号損失を画期的に低減し素子の性能を向上させ、基板と独立した素子モデルを可能にし、且つ素子の下に集積回路の形成を可能にする。また、3次元金属素子を、集積回路上にモノリシック方式で製造できるようになる。
【選択図】図5
【選択図】図5
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体基板の上に浮動している3次元金属素子、その回路、及びその製造方法に関し、より詳しくは、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のように金属からなる各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子が半導体基板の上に基板と隔てられて数十μmの高さ、例えば、30μm以上の高さをもって空中に浮動している3次元金属素子、その回路、及びその製造方法に関する。また、本発明は、既存の半導体集積回路技術では製造できなかった前記のような3次元金属素子が製造可能で且つ既存の半導体集積回路技術との互換性のあるマイクロマシニング(micromachining、またはMEMS)製造方法に関する。更に、本発明は、基板の特性に拘らない、本発明に係る3次元インダクタに適する新たな3次元インダクタモデルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の半導体集積回路技術は、1964年にJ.S.kilbyに与えられた米国特許第3,138,743号から出発した。同特許では、平面の半導体基板の上に受動素子を含む各種の電気素子を集積する技術を開示している。同特許によれば、受動電気素子を回路のような平面、即ち、半導体基板の表面上に集積しており、その結果、チップのサイズが大きくなっただけでなく、基板と接触しているために発生する基板との寄生効果により受動電気素子の性能が劣化するという短所がある。このような短所は、近年に入ってその重要性が高まりつつある無線通信用高周波集積回路(RF IC)及び超高周波集積回路(MMIC)に応用する際により深刻となる。そこで、現在では、チップの外部にオフチップ(off−chip)受動電気素子を半田付けして使用している。このようなオフチップ受動電気素子は、電気的性能の面ではよいものの、これのためシステムの大きさが増大し、システムの組立にかかるコストのアップを招くという短所を依然として抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
現在の半導体技術でも集積し難い素子の代表的なものがインダクタである。一般の高周波用回路で求められるインダクタンス値を得るために作製される集積インダクタの大きさは、他の能動電気素子や受動電気素子に比べて遥かに大きいため、基板の面積を多く占める。そして、集積インダクタが基板と接触しているために発生する基板との寄生効果と、従来の集積回路技術で実現可能な金属線の厚さ(数μm)の限界により、かかる従来の集積インダクタは直列抵抗が大きく、且つ電流限界が小さいという短所があった。大きい基板損失と大きい直列抵抗は、インダクタの特性における最も重要とされるQ値 (Q−factor)を小さくし、Q値の最大値が発生する周波数(peak−Q frequency)を低くする。
【0004】
また、無線通信用の超高周波回路の設計において必須要素とされるインダクタモデルについてみてみると、既存の集積インダクタは、基板の影響を多く受けるため複雑なインダクタモデルを使用する必要があり、それも基板の特性によって異なる等、そのモデルが正確ではないのが実情である。これを図1を参照して説明すると、図1は、C.P.Yue等が“IEEE Transactions on Electron Devices,vol.47,pp.560−568,March 2000”論文誌に発表した“Physical Modeling of Spiral Inductors on Silicon”という題目の論文に掲示された従来の集積回路技術で製造された既存の集積インダクタ101の斜視図である。図1に示すように、シリコン基板1の上に絶縁層2が配され、その上にスパイラルインダクタ5が配される。スパイラルインダクタの内部導線は、ビア4と下部リード線3を介して外に引き出される。
【0005】
図2は、図1の集積インダクタのモデル102を示す回路図である。図1及び図2に示すように、スパイラルインダクタ5の金属線自体に直列抵抗(R)とインダクタンス(L)成分があり、スパイラルインダクタ5と下部にあるリード線3との間にフリンジキャパシタンス(Cf)が生じ、スパイラルインダクタ5と下部にあるシリコン基板1の表面との間には、絶縁層2によるCoxキャパシタンスがあり、シリコン基板の内部には、基板抵抗(Rsi)と基板キャパシタンス(Csi)がある。これらのすべての成分が互いに接続されて既存の集積インダクタモデル102を形成する。これらのうちの基板抵抗(Rsi)と基板キャパシタンス(Csi)が基板の厚さ、物性、及び接地面の分布、その有無により異なるため、基板と独立したモデルの形成を不可能にする。
【0006】
現在まで集積スパイラルインダクタの性能を向上する方法が、(米国特許第5,539,241号、第5,773,870号、及び第5,844,299号)において提案されたことがあるが、これらの方法では、インダクタの下の基板をエッチングするためインダクタの下への回路の集積が不可能であり、また、基板をエッチングする工程と集積過程との互換性がなく、パッケージに多くの問題を引き起こし得る。
【0007】
また他の方法として、基板とインダクタとの間にポリイミドのような厚い絶縁層を挟んでインダクタと基板とのキャパシタンス(図1と図2のCox)を低減する方法(米国特許第5,478,773号及び第5,805,043号)が提案されたことがあるが、インダクタが下にある集積回路に影響を与えないためには数十μm以上の厚さを有する絶縁層が必要になることと推察され、絶縁層の誘電係数も非常に小である必要があり、絶縁層を形成する加工の温度等が下に既に作製されている集積回路に影響を与えてはいけないという制約がある。
【0008】
更に他の方法として、ソレノイド形態のインダクタを製造して単位面積当たりのインダクタンスを増大させ信号損失を軽減する製造方法(米国特許第6,008,102号)が提案されたことがあるが、この製造方法では、フォトレジストモールドと電気メッキ金属を形成する工程を3回繰り返し行うことで金属を3層に積層し、ソレノイドインダクタを製造する。この方法は、理論的には可能であるかも知れないが、実際に本発明者らが該工程を行ってみた結果、多くの問題点を抱えていることが分かった。該製造方法が抱えている最も大きな問題点を挙げてみると、上部のフォトレジストモールドを形成する過程で下のフォトレジストモールドの形状が変形し得るという点である。これは、フォトレジストの模様が熱により変形し易いためであり、これは、本技術分野における当業者であれば容易に分かる。従って、該製造方法では、ソレノイドインダクタを高い歩留まりで再現性のあるように作製することが不可能であり、特に、20μm以上のコアの高さを有するソレノイドインダクタは作製し難い。
【0009】
以上で言及したインダクタのみならず、近年、半導体基板の上にトランス、マイクロミラー、及び伝送線のような各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子を集積化しようとする試みが加速化している。しかし、これらを基板の上に集積する際に小面積を占め、且つ少ない基板損失と優れたQ値を有するようにするための構造と、基板の特性に拘らない回路モデル、及びこれらの適切な製造方法がないというのが実情である。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記のような問題点を解決するための本発明の技術的目的は、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のように金属からなる各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子を半導体基板の上に形成する際、基板からの信号損失を画期的に低減して素子の性能を向上させ、基板と独立した素子モデルを可能にし、素子の下への集積回路の形成を可能にして回路の集積度を大きく増大させる3次元金属素子の製造方法を提供することである。
【0011】
本発明の他の技術的目的は、直列抵抗を減らし、3次元金属素子を流れ得る電流限界を増大させることができる金属線を有する3次元金属素子の製造方法を提供することである。
【0012】
本発明のまた他の技術的目的は、既に作製されている集積回路に全く影響を及ぼすことなく且つ集積回路の上に優れた性能を有する3次元金属素子をモノリシック方式で作製することができるマイクロマシニングの製造方法を提供することである。
【0013】
本発明の更なる技術的目的は、前記3次元金属素子の製造方法を用いて、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のような金属材質の各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子を提供することである。
【0014】
また、本発明の他の技術的目的は、基板の特性に拘らない、本発明に係る3次元インダクタに適する新たな3次元インダクタモデルを提供することである。
【0015】
本発明は、前記のような目的を達成するためのものであって、本発明に係る半導体基板の上に浮動している3次元スパイラルインダクタは、スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層と、前記スパイラル状の第3の金属層の内側の端部と外側の端部から垂直に延び、下部の基板、低部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記スパイラル状の第3の金属層を保持する二つの第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記低部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層の内のいずれか一つと、を含む。
【0016】
また、本発明の他の特徴によりソレノイドインダクタが提供されている。ソレノイドインダクタは、棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの前記第3の金属層と、前記それぞれの棒状の第3の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなしている互いに隣接する二つの底部金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第3の金属層を保持するそれぞれ二つの前記第1の保持台と、前記第1の保持台の下で棒状をなしている少なくとも一つの前記底部金属層、及び前記底部金属層の下に配される前記基板または前記基板と前記基板の上に配される集積回路のいずれか一つと、を含む。
【0017】
また、本発明の別の特徴により3次元ソレノイドインダクタが与えられている。3次元ソレノイドインダクタは、棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの第4の金属層と、それぞれの棒状の前記第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなして空中に浮動し互いに隣接する二つの前記第3の金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第4の金属層を保持するそれぞれ二つの第2の保持台と、前記第2の保持台の下に配置され棒状をなしている少なくとも一つの前記第3の金属層と、前記の第4の金属層、前記第2の保持台、及び前記棒状の第3の金属層からなる空中に浮動しているソレノイドインダクタの両端部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動しているソレノイドインダクタを保持する二つの前記第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層の内のいずれか一つと、を含む。
【0018】
また、本発明の別の特徴により、3次元スパイラルトランスが提供されている。3次元ソレノイドトランスは、前記空中に浮動しているソレノイドインダクタの構成要素のうち、前記第4の金属層、前記第2の保持台、前記第3の金属層、及び前記第1の保持台からなる前記空中に浮動しているソレノイドインダクタの巻線のすべてを一本化ぜず1次側巻線と2次側巻線の2本に分離し、1次側の所定の巻線毎に交互に2次側巻線を巻く形態を含む。
【0019】
更に、本発明の別の特徴により、3次元スパイラルトランスが提供されている。3次元スパイラルトランスは、スパイラル状をなして空中に浮動している前記第4の金属層と、前記スパイラル状の第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部の前記第1の保持台に接続されて前記スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層を保持する二つの前記第2の保持台と、前記スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層の下でスパイラル状をなして空中に浮動している前記第3の金属層と、前記スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層の両端部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層を保持する二つの前記第1の保持台と、前記二つの第2の保持台の下部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記二つの第2の保持台を保持する二つの前記第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、または前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちのいずれか一つと、を含む。
【0020】
また、本発明の別の特徴により半導体基板の上に浮動している3次元伝送線が提供されている。3次元伝送線は、空中に浮動している前記第3の金属層からなる伝送線と、前記空中に浮動している伝送線の両端部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動している伝送線を保持する二つの前記第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、または前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちいずれか一つと、を含む。
【0021】
更に、本発明の他の特徴により半導体基板の上に高く浮動している3次元マイクロミラーが提供されている。3次元マイクロミラーは、空中に浮動している金属ミラー板と、前記金属ミラー板の所定の領域から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記金属ミラー板を保持する少なくとも一つの前記第1の保持台と、前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちのいずれか一つ、及び前記空中に浮動している金属ミラー板の下に配される前記基板に所定の形状をなして形成されている少なくとも一つの電極金属層と、を含む。
【0022】
また、本発明のさらに別の特徴により半導体基板の上に高く浮動している3次元インダクタモデルが提供されている。3次元インダクタモデルは、一方が接地された第1のポートと、一方が接地された第2のポートと、前記第1のポートの接地されていない他方と前記第2のポートの接地されていない他方とを連結する直列に連結された抵抗(R)とインダクタンス(L)成分と、前記第1のポートの接地されていない他方と前記第2のポートの接地されていない他方とを連結するフリンジキャパシタンス(Cf)成分と、前記第1のポートの接地された一方と接地されていない他方とを連結するCsキャパシタンス成分、及び前記第2のポートの接地された一方と接地されていない他方とを連結するCsキャパシタンス成分と、を含む。
【0023】
更に、本発明の別の特徴により半導体基板の上に浮動している3次元金属素子の製造方法が提供されている。製造方法は:(a)基板を用意する段階と;(b)前記基板の上に3次元寄生モールドを形成し、該3次元寄生モールドの底部から上方に延びる第1の空間と、これと連通し前記3次元寄生モールドの底部と隔てられている第2の空間を有する所定の3次元形状に形成する段階と;(c)前記第1及び第2の空間を第3の金属層で埋める段階;及び(d)前記3次元寄生モールドを取り除く段階と;を含む。
【0024】
また、本発明の他の特徴により半導体基板の上に浮動している3次元金属素子の製造方法が提供されている。製造方法は:(a)基板を用意する段階と;(b)前記基板の上に3次元寄生モールドを形成し、該3次元寄生モールドの底部から上方に延びる第1の空間と、これと連通し前記3次元寄生モールドの底部と隔てられている第2の空間を有する所定の3次元形状に形成する段階と;(c)前記第1及び第2の空間を第3の金属層で埋める段階と;(d)前記3次元寄生モールドと前記第3の金属層の上部に対し前記(b)段階を更に一回行い、第4の金属層で埋める段階;及び(e)前記3次元寄生モールドを取り除く段階と;を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る好適な実施例を説明すると次の通りである。
【0026】
図3は、本発明に係る3次元寄生モールド15の斜視図である。基板11は、シリコン(Si)やシリコンゲルマニウム(SiGe)、ガリウム砒素(GaAs)のような材料からなる半導体であるか、或いはアルミナ、ガラス、石英、その他のプラスチック等からなるものであってもよい。つまり、全工程における温度が120℃を超えないため、これに耐え得る基板であれば別に基板の材質の制約はない。また、基板11が半導体基板である場合、表面に集積回路を組み込むことができ、半導体基板の表面に集積回路が配される場合、底部金属層13または第1の空間17の下の所定の領域は、半導体基板の集積回路と図1に示されるビア4のような要素を介して電気的に接続される。図3に示すように、第1の空間17は、3次元寄生モールド15の底部から所定の高さをもって3次元寄生モールド15の内部に形成された中空の空間であって、その高さは、3次元寄生モールド15の高さより低く、第2の空間は、第1の空間の高さから3次元寄生モールドの表面までに形成された中空の空間であって、前記第1の空間と第2の空間は、互いに連通する部分を少なくとも一ヶ所必ず有する。この3次元寄生モールド15は、フォトレジスト、ポリイミドのような感光性或いは非感光性ポリマー系、感光ガラスやスピンオングラス(spin on glass)のようなガラス系、または一般のプラスチック等の絶縁性があって数十μm厚のコートが容易であり且つ金属に対して選択的に取り除き易い物質であれば何でもよい。また、かかる物質に3次元的に第1の空間(17)と第2の空間(19)を形成する方法は、後述する2段階の紫外線露光方法のみならず、レーザー加工のような一般の加工方法も使用可能である。第1の空間(17)と第2の空間(19)を電気メッキ等の方法にて第3の金属層21で埋めてから3次元寄生モールド15を取り除くと、図4に示すように、スパイラル状の第3の金属層21が二つの第1の保持台22により保持された状態で、数十μmの高さ(h)をもって隔てられて空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103が製造される。参考までに、第1の保持台22が、基板11の表面に配されている集積回路と図1のビア4のような要素を介して直に接続される場合は、図4に示した底部金属層13は不要である。
【0027】
このように基板から既存の集積回路技術では実現不可能な高さをもって浮動した構造を提供することにより、3次元スパイラルインダクタ103が下の集積回路に与え得る電磁気的な影響を最小にしながら、スパイラルインダクタ103の下への集積回路の形成を可能にし、また、基板11への信号損失を最小化する。更に、既存の半導体技術で実現されたインダクタを構成する金属線の厚さが最大4μm程度であったのに対し、本発明による3次元インダクタをなす金属線を電気抵抗の非常に小さい銅またはゴールドのような物質で作製し、また、その厚さを10μm以上にすることで小さい直列抵抗と大きい電流限界を有するようにする。参考までに、本発明者らが行なった実験結果によれば、厚さと幅がそれぞれ20μmと15μmの銅からなる金属線を流れ得る許容電流は180mA程度であったし、これは、ミクロ世界における銅からなる導線を流れ得る電流密度の100倍にあたる数値でもある。よって、前述したような図4に示す構造と金属線の厚さをもって、高いQ値と大きい電流限界を有する優れた性能の3次元インダクタを、基板面積の更なる占有なしに既存の集積回路と同じ面積内で集積することができるようになる。
【0028】
図5は、図4に示す3次元スパイラルインダクタ103の下に底部接地金属層29を配設した、接地層を有する3次元スパイラルインダクタ104の構造を示している。底部接地金属層29は、底部金属層13と同じ製造工程で作製される。このように空中に浮動しているインダクタの下に接地層を有する構造を考案することにより、インダクタで発生した電磁波が下の基板に侵入するのを防ぎ、図6に示すように、基板の特性に拘らない新たな3次元インダクタモデル105を可能にする。図6に示す新たな3次元インダクタモデルを、図2に示す既存の集積インダクタモデルと比べてみると、先ず、スパイラルインダクタの金属線である第3の金属層21自体に直列抵抗(R)とインダクタンス(L)成分が生じることと、第3の金属層21と下に配される電極との間にフリンジキャパシタンス(Cf)が生じることは同じである。しかし、第1のポート43と第2のポート45のそれぞれの接地された一方と第1のポート43と第2のポート45のそれぞれ接地されていない他方との間を連結する絶縁層に対するキャパシタンスCoxに取って代わって、空気を媒質とするキャパシタンスであるCsが存在すること、および底部接地金属層29が存在することによりキャパシタンスCsiと低抗Rsiが図2の構造から省かれることが違いである。言いかえれば、図5に示す構造によりインダクタ自体の物理的な要因によってのみすべてのパラメーターが決められる完璧な物理的モデルの完成が可能になるのである。また、Cs値は、数十μmもある高さの間のキャパシタンスであるため、数μmの高さの間に存在するCoxに比べて10倍以上も小さい値を有する。この点は、インダクタの使用周波数領域を大きく増大させる働きをする。
【0029】
また、図7は、パターニングされた底部接地金属層30を有する3次元スパイラルインダクタ106を示している。このパターニングされた底部接地金属層30は、インダクタで生じた電磁場が底部接地金属層29内に渦電流を誘起させてインダクタの性能を低下させることを防止する。接地金属層を単一の板でない所定のパターン状に形成することにより、接地金属層内に生じ得る電流の流れを細かくカットする働きをする。
【0030】
図8は、ソレノイドインダクタ107の製造に使用される3次元寄生モールド15の斜視図である。図3と同様に、3次元寄生モールド15は、第1の空間17と第2の空間19を有する3次元形状をなしている。第1の空間17と第2の空間19を電気メッキ等の方法にて第3の金属層21で埋めてから3次元寄生モールド15を取り除くと、図9に示すようにソレノイドのコアの高さが数十μmのソレノイドインダクタ107が製造される。このように既存の集積回路技術では実現不可能な高さをもつコアを形成することにより、基板への信号損失を最小にし且つインダクタンスを最大にすることができるという効果を、生みだす。
【0031】
次いで、図10aから図10fまでは、図4と図9に示す本発明の実施例の1つの3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107の製造工程を説明するための断面概略図である。参考までに、3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107の製造工程が同一であるため、図3に示す断面Aと図8に示す断面Bを図10aから図10fまでにおいて同様に示した
。
【0032】
まず、図10aを参照してみると、集積回路を組み込んでいるか、または組み込んでいない基板11の上に電気メッキに必要な第1の金属層12を形成する。基板についての説明は、本実施例で前述した通りである。第1の金属層12は金属として基板11との接着力に優れた物質であればいずれも使用可能であり、本実施例では、第1の金属層12としてチタニウム(Ti)またはクロム(Cr)を0.02μmの厚さに、銅(Cu)またはゴールド(Au)を0.2μmの厚さに順次に真空状態で蒸着する。後述するすべての金属層、即ち、底部金属層と第2の金属層から第4の金属層までは、第1の金属層の上部層が銅であるとすべて銅から構成し、第1の金属層の上部層がゴールドであるとすべてゴールドから構成することをあらかじめ説明する。次いで、必要に応じては、第1の金属層12の上に底部金属層13を一般のフォトリソグラフィと電気メッキ等により形成する。底部金属層13は、その後の処理で底部接地金属層29等としても使用できる。本実施例では、第1の金属層として厚さ10μmの銅またはゴールドのうち、第1の金属層の上部金属と同じ金属をメッキして形成する。次いで、40μm以上の厚さの3次元寄生モールド15を作製する。本実施例では、米国のClariant社製のAZ9260(商標名)を3次元寄生モールドとして使用し、厚さ80μmで覆う。引き続き、2段階に分けて紫外線を露光する。図10aに示すように、一回目の露光(UV1)では、所定のパターンで3次元寄生モールド15の上面から所定の深さまで(本実施例では30ミクロン)露光して第1の露光領域14を形成し、二回目の露光(UV2)では、一回目の露光段階で使用したパターンと異なる所定のパターンで3次元寄生モールド15の底まで完全に露光して第2の露光領域16を形成する。参考までに、第3の露光領域18は、二回にわたって重複して露光された領域であって、第1の露光領域14と第2の露光領域16との共通集合に該当する。この時、互いに分離されている第1の露光領域14は、それぞれ第2の露光領域16と重なり合う領域の第3の露光領域18を少なくとも一ヶ所含む必要がある。本実施例では、紫外線電力が10mW/cm2の紫外線露光器で一回目の露光(UV1)時間を60秒にし、二回目の露光(UV2)時間を300秒にして厚さ30μmの第1の露光領域14を形成する。
【0033】
このように二回にわたる露光を施してから現像溶液に試片を浸して露光部を現像すると、寄生モールドが正のフォトレジストである場合は、露光した部分がすべて取り除かれて、図10bに示すような3次元寄生モールド15内に空き空間を形成する。現像は、米国のClariant社製のAZ340(商標名)現像液を使用する。この時、第1の露光領域14と第3の露光領域18にあった3次元寄生モールド15は取り除かれて第2の空間19を形成し、第2の露光領域16にあった3次元寄生モールド15は取り除かれて第1の空間17または第1の空間17と第2の空間19を形成する。前述したように、ここでは、3次元寄生モールド15を形成するための一つの方法を説明したが、レーザー加工のような一般の方法も使用可能である。この時、基板から第1の空間17の底までの高さは、3次元寄生モールド15の厚さの80μmから第1の空間17の高さの30μmを減じた50μmとなり、即ち、この50μmの高さをもって3次元金属素子が空中に浮動するのである。
【0034】
次いで、図10cに示すように試片の全体の表面に第2の金属層23を形成する。本実施例では、第2の金属層23として第1の金属層の上部金属と同じ銅またはゴールドを0.05μmの厚さに真空蒸着して使用する。その後、3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層23だけを取り除くが、このようにする理由は、次の通りである。一般に、第2の金属層23を真空蒸着する時は、図10cに示すように基板11に垂直な3次元寄生モールド15の側面には蒸着されず、基板11に平行な表面にのみ蒸着される。しかし、仮に第2の金属層23が3次元寄生モールド15の両側面に蒸着される場合、3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層と第1の空間17及び第2の空間19の下にある第2の金属層とが電気的に導通し、以降の電気メッキ過程で3次元寄生モールド15の最上部にもメッキが施されてしまう。この現象を防ぐために、3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層23のみを取り除く。このように第2の金属層23だけを取り除く方法としては、例えば第2の金属層23をエッチング可能な溶液に試片の表面だけを浸す方法等の周知の如何なる方法を使用してもよく、本実施例では、特にポリシングを施す。図10cと図10dに示す点線は、ポリシングを施す深さを表す。即ち、点線で表した深さまでポリシングを施すことで3次元寄生モールドの最上部にある第2の金属層23を取り除く。図10dは、点線で表した部分までポリシングを施した以降の断面を示している。
【0035】
次いで、電気メッキまたは無電解メッキを施すと、図10eに示すように第1の空間17と第2の空間19が次のような順に単一の第3の金属層21で埋められていく。まず、図10dのような状態で電気メッキを開始すると、第1の空間17をすべて第3の金属層21で埋めて第1の保持台22を形成するまでメッキが第1の空間17でのみ施される。第1の空間がすべて第3の金属層21で埋められると、第2の空間19の下にあった第2の金属層23に第3の金属層21が当接し、その結果、第2の空間19の下にあった第2の金属層23の上部にもメッキが開始され、第2の空間19も第3の金属層21で埋められるようになる。即ち、単に一回の連続する電気メッキで第1の空間17と第2の空間19が単一の第3の金属層21で埋められ、第1の保持台22がその上の第3の金属層21と分離することなく一体をなすのである。この点は、本実施例の構造的な特徴であり、且つ機械的剛性の面と直列抵抗の面で長所であるといえる。参考までに、互いに分離されている前記第1の空間は、それぞれの該空間内に前記第2の空間と連通する部分を少なくとも一ヶ所含み、また互いに分離されている前記第2の空間は、それぞれの該空間内に前記第1の空間と連通する部分を少なくとも一ヶ所含み、その結果、前述したような一体となる第1の保持台22と第3の金属層21を形成することができるようになる。
【0036】
仮に、第2の金属層23が3次元寄生モールド15の両側に存在する場合にも第1の空間17と第2の空間19は単一の第3の金属層21で埋められ、仮に、この時、第3の金属層21が3次元寄生モールド15の上部から突出するとしても、以降のポリシング工程等で突出した部位を削り取れば済む。本実施例では、第3の金属層21として第2の金属層23と同じ銅またはゴールドを使用し、第2の空間19に埋められる第3の金属層21の厚さは10μm以上にする。
【0037】
次いで、3次元寄生モールドを、有機溶剤(アセトン)等のような3次元寄生モールドの除去液で取り除く。3次元寄生モールドが取り除かれ、3次元スパイラルインダクタおよびソレノイドインダクタが見られる時に、基板の上に作製された3次元金属素子同士が第1の金属層12を介してすべて電気的に接続されている。そこで素子同士の電気的な隔離のために第1の金属層12の一部の領域を取り除く段階を経るが、第1の金属層をなす二つの層の金属の上部金属が銅であれば銅エッチング液に、ゴールドであればゴールドエッチング液に試片を浸して底部金属層13または底部金属層13がない場合は、第1の保持台22の下にある部分を除くすべての領域にある第1の金属層12の上部金属を取り除く。この時、第1の保持台22を含む第3の金属層21も第1の金属層12の上部金属と同じ金属であるためにその表面がエッチングされるが、第3の金属層21のエッチングされる深さは、構造体の厚さに比べて非常に小さいものであるため無視してもよい。しかし、第2の金属層23は膜薄であるため、図10eにおいて外部に露出している第2の金属層23、例えば、第1の空間19の下にあった部分は一緒に取り除かれる。次いで、第1の金属層の下部金属がチタニウムであればチタニウムエッチング液に、クロムであればクロムエッチング液に試片を浸して底部金属層13または底部金属層13がない場合に、第1の金属層12の下にある部分を除くすべての領域にある第1の金属層の下部金属を取り除くと、上記過程により図10fに示すような断面構造を有する空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107が製造される。
【0038】
次に、図10gから図10jまでは、本発明に係る3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107の製造過程の他の実施例を説明するための断面概略図である。本実施例の製造過程は、図10aおよび図10bに示す第1の空間17と第2の空間19をその内部に有する3次元形状の3次元寄生モールド15を形成する過程を予め含む。以降、図10gに示すように、電気メッキまたは無電解メッキで第1の空間17を前記第3の金属層21で埋めて第1の保持台22を形成する。第1の保持台22の高さは、必ずしも正確に第1の空間の高さと一致する必要はなく、それを超えるかまたは足りなくても以降の工程に何ら差し支えを与えたりすることはない。引き続き、図10hに示すように、3次元寄生モールド15の最上部と第2の空間19の下及び第1の保持台22の上に前の実施例と同じ第2の金属層23を形成する。次に、ポリシング工程を施し、図10hと図10iに示す点線は、ポリシング工程を施す深さを表す。即ち、点線で表した深さまでポリシングを施すことで3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層23だけを取り除く。このようにする理由は、前の実施例で説明した理由と同じである。図10iは、点線で表した部分までポリシングを施し、以後、金属の厚さ10μm以上の電気メッキまたは無電解メッキを施すことで第2の空間19が第3の金属層21で埋められた状態を示している。
【0039】
次いで、前記実施例と同様に、3次元寄生モールド15をアセトン等で取り除き、素子同士の電気的な隔離のために第1の金属層の一部の領域を取り除くと、図10jに示すような断面構造を有する空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107が製造される。
【0040】
前述した二つの実施例で製造された図10fと図10jに示す配線構造を有する3次元金属素子の金属線の厚さをより厚くしたり滑らかにして高周波での直列抵抗を低減し、またQ値を高めるために銅やゴールド等で無電解メッキを更に施したり、または、銅またはゴールドエッチング液で軽くエッチングする工程を更に施すことができる。無電解メッキは、表面が露出されている金属上であればいずれの領域においても発生するため、図10fと図10jの状態で無電解メッキを施すと、底部金属層13、第1の保持台22、及び第3の金属層の周囲に無電解銅またはゴールドが電着されて膜厚となる。また、表面が滑らかでないと、高周波での直列抵抗が増大するため、これらの金属層の表面を滑らかにする目的でかかる用途に適するエッチング液でその層を少しエッチングする。
【0041】
前述した二つの実施例で述べたすべての製造過程は、いずれも120℃以下で行われるため、下の集積回路に全く影響を及ぼすことなく工程を行なうことができるという長所がある。
【0042】
以上の二つの実施例では、本発明に係る各種の3次元金属素子が製造可能な製造方法について述べた。以下では、前記空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103等以外の各種の3次元金属素子について述べることにする。
【0043】
図11は、本発明の他の実施例の空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108の立体形状を示す斜視図である。参考までに、図11から図31までは、基板を省いて示している。図11に示す構造は、前述した製造方法に係る第1の実施例の過程の一部を繰り返し行なうことで形成することができる。即ち、図10aから図10eまでの過程を行なって第1の保持台22と第3の金属層21を一体に形成した後、3次元寄生モールドを取り除かずにその上に更に一つの3次元寄生モールドの層を形成する図10aの過程から始まって図10fまでの過程を行なうと、図11に示すように、第2の保持台26と第4の金属層27まで形成された空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108を製造することができる。参考までに、この構造も前述した製造方法に係る第2の実施例の過程の一部を繰り返し行なうことで形成することができ、このように、前述した製造方法に係る二つの実施例のいずれも本発明で提供するすべての3次元金属素子の製造に適用できることが明らかである。
【0044】
次いで、図12は、下に接置された底部接地金属層29を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ109の構造を示している。ここでも図5と同様に空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ109が下に接置された底部接地金属層29を有することにより、基板に対するインダクタの影響を完全に省き、図6と同様に基板の特性に拘らない新たな3次元インダクタモデル105が使用できるようになる。
【0045】
また、図13は、パターニングされた底部接地金属層30を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ110の構造を示している。この構造による長所は、図7に対する説明で述べたそれと同じである。
【0046】
図14は、二つのスパイラルインダクタが互いに垂直に積層され、互いに直列に接続されており、下のスパイラルインダクタも空中に浮動している構造を有する積層型3次元スパイラルインダクタ111を示す図である。必要に応じては、底部接地金属層29またはパターニングされた底部接地金属層30を積層型3次元スパイラルインダクタ111に形成できることは前述した通りである。製造過程は、図11に示す空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108のそれのように、第1の実施例または第2の実施例の過程の一部をもう一度繰り返すことで空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ111を作製することができる。積層型スパイラルインダクタの構造は、基板上でのインダクタが占める面積に比べて大きなインダクタンスが得られるという長所を有する。この長所に加えて積層型スパイラルインダクタを基板上の空中に高く浮動させることにより、図13の構造が前述した空中に浮動している3次元金属素子が有する長所をさらに有するように改善しているのである。仮に、前述した第1の実施例または第2の実施例の過程の一部を1回でなく2回以上繰り返すと、3層以上に積層された3次元スパイラルインダクタを作製することができるのはいうまでもない。なお、かかる方法は、積層型3次元スパイラルインダクタのみに限定されることではなく、本発明のすべての実施例に適用でき、これにより非常に様々な3次元構造の金属素子が製造可能であることが明らかである。また、図9と図11乃至図13において示したソレノイドインダクタの構造を簡単に変形して、ソレノイドインダクタの巻線のすべてを一本化ぜず、図15に示すように1次側巻線39と2次側巻線41を交互に、または所定の1次側巻線39毎に2次側巻線41を巻く形態で形成すると、基板損失が小さく、少ない挿入損失と広い通過周波数領域及び高い結合係数を有する空中に浮動している3次元ソレノイドトランス112を製造することができる。同様に、図14の積層型3次元スパイラルインダクタの構造で2層の3次元スパイラルインダクタを直列に接続せずに1次側巻線39と2次側巻線41とに互いに分離した後、それぞれから外部へと接続線を引き出すと、基板損失が小さく、小さい挿入損失と広い通過周波数領域及び高い結合係数を有する空中に浮動している3次元スパイラルトランス113を製造することができる(図16参照)。
【0047】
図17は、二つの別の構造のリード線を有する3次元スパイラルインダクタ114、115を示している。3次元スパイラルインダクタンス114,115の製造過程は、図11に示す空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108の製造過程と同じである。上の浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ114と下の浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ115は、いずれもインダクタの内部と外部とを接続するリード線も空中に浮動している構造となっており、リード線が必要とされる構造でも、リード線による信号損失を抑えることができる。そして、下の浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ115の構造の場合、スパイラルインダクタの部分が基板からさらに高く浮動するようになる。
【0048】
以上の実施例では、空中に浮動している3次元金属素子の各種のインダクタについてのみ説明した。次いで、図18は、本発明に係る3次元マイクロミラー116の立体形状を示す斜視図である。この構造は、第2の実施例で説明した製造過程のうち、図10iに示した電気メッキ工程だけを除き、第3の金属層21無しに作製して完成することができる。この時、ミラーとして使用される第2の金属層23の厚さは、第1の金属層21の一部を取り除く工程時に一部エッチングされることを考慮して、第1の金属層21の厚さより厚くするか、または第1の金属層21をエッチングするエッチング液でもエッチングされない第1の金属層21と異なる物質である必要がある。このようにして作製された3次元マイクロミラー116は、静電気力により駆動され、第2の金属層23からなる鏡面が所定の角度をもって撓むようになる。即ち、図18に示す第1の信号電極31または第2の信号電極33等のように鏡面の下に配される少なくとも一つの電極金属板と電極板と電気的に隔離された底部金属層13との間に電圧を加えると、両板の間に誘起された電荷により静電気力が発生し、この結果、両板が引っ張り合うようになる。前記3次元マイクロミラー116は、電気的な信号により光の経路を操作することができるため、光通信システムにおいて非常に重要な素子の光学スイッチに用いられる。
【0049】
図19及至図29は、本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図である。参考までに、図19及至図29において示す各種の構造の3次元伝送線は、断面を示すために2つに分けられており、点線は両者が実はつながっているということを表す。伝送線は超高周波信号の伝送における核心となる素子であるが、既存の集積回路技術で作製された従来の伝送線は、基板に非常に近接しているため、基板への信号損失の大きいシリコン基板等では使用が困難であった。しかし、図19及至図29において示すように、本発明により第3の金属層21から形成された信号線を基板から隔てて数十μm以上の高さをもって空中に浮動させると、基板の信号損失を画期的に低減することができ、その結果、挿入損失特性に非常に優れた伝送線を安価で汎用のシリコン基板上でも実現できるようになる。図19及至図29において示す各種の形態の3次元伝送線117及至127を詳しくみてみると、いずれも信号線は第3の金属層21から形成された同一の構造、即ち、基板から隔てられて数十μmの高さをもって空中に浮動している構造をなしていることが分かる。これらの異なる点は、これらの周囲においてどのように接地構造が形成されているかであり、接地構造に応じて第3金属層21から形成された信号線の特性は変えられ、底部接地金属層29、第1の接地壁35、第1の接地翼36、第2の接地壁37、及び第2の接地翼を有する。第1の接地壁35は、第1の保持台22と第3の金属層21とを同一の形状に結合して形成し、第1の接地翼36は、所定の形状をなす第3の金属層21から形成し、第2の接地壁37は、第2の保持台26と第4の金属層25とを同一の形状にし結合して形成し、第2の接地翼38は、所定の形状をなす第4の金属層で形成することができる。参考までに、図20は、空気を媒質としたマイクロストリップ線(microstrip line)を基板の上に実現した構造を示し、図23は、共平面導波路(coplanar waveguide)を基板上の空中に浮動した構造を示し、図26は、図20の構造と図23の構造を結合した新たな形態の共平面マイクロストリップ線の構造を示している。また、図29は、空気を媒質とした同軸ケーブルを基板の上に実現した構造を示している。この構造は、信号線が完璧に接地板で取り囲まれているため、他の部分からの信号干渉を顕著にカットできる構造である。かかる構造のうちで、どのような接地構造を使用するかは、実際の使用における必要な挿入損失、隔離特性等を考慮したうえで、適宜構造を決定して使用すればよい。本実施例では、既存の集積回路技術では実現できなかったため使用不可能であった各種の構造の3次元伝送線117及至127を提案し提供する。
【0050】
図19及至図29までは、いずれも接地構造が板状になっているものを示したが、図30は、ソレノイド形態の接地線47を有する3次元伝送線128を示し、図31は、ソレノイド形態の接地線47を有する3次元スパイラルインダクタ129を示している。図30および図31に示す接地線47は、3次元金属素子の周囲に適宜の接地を形成し、且つ接地金属内を流れる渦電流による損失を軽減する独特の構造を有する。
【0051】
以上で説明したすべての本発明の実施例により作製した各種の3次元金属素子は、その構造の一部が基板上の空中に浮動しており、機械的安定性が部分的に欠如しかねないということを指摘し得る。しかし、実験によれば、金属線として使用した銅が機械的強度に非常に優れ、幅20μmと厚さ20μm以上では機械的衝撃に非常に強いことが確認できた。しかも、すべての工程が終了し、その構造の一部が空中に浮動している形状をなしている3次元金属素子に封止剤を被覆することで、素子の電気的、機械的安定を図り、またパッケージングを容易に行なうことができる。かかる封止剤は、従来では、従来のラジオにおいてその内部にあるソレノイドコイルの間隔を固定させるためにワックスを使用した例があり、近年では、半導体パッケージング分野でも多用されている。本発明では、パラフィンのような蜜ろう系またはシリコーン等、絶縁性と封止性を備えた半導体パッケージング用封止剤のいずれもが使用できることを明らかにする。参考までに、かかる封止剤を適用した時に発生する信号損失の増大は、10%以内であるという報告がある。
【0052】
以上の本発明の説明では、詳細に説明したが、本発明の思想を用いて各種の変形や代用品、変更が可能であると推察されるが、これらは、添付の本発明の請求の範囲に属することを明らかにする。
【産業上の利用可能性】
【0053】
前述したように本発明によると、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のように各種無線通信用及び光通信用の受動電気素子が金属で作られ、半導体基板から遠く隔てて空中に浮動する3次元金属素子を提供することにより、かかる素子が基板上で占める面積を大きく軽減して回路の集積度を高めると共に、素子が下の集積回路に与える影響と基板への信号損失を画期的に低減し、非常に優れた性能を有する素子にし且つ基板と独立した素子モデルを可能にする。また、本発明では、3次元金属素子の金属線の厚さを10μm以上にすることで、金属線が小さい直列抵抗と大きい電流限界を有するようにする。
【0054】
更に、各種の3次元金属素子の構造と共に提供した製造方法は、一般の半導体工程と電気メッキ工程、そしてポリシング工程だけからなっているため実施し易く且つ精度に優れ、繰り返し該方法を適用すると、複雑で多様な3次元金属素子を形成することができ、基板に既に作製されていた集積回路に全く影響を及ぼすことがないため、既存の半導体集積回路の工程と互換され得る。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】既存の集積インダクタの斜視図
【図2】図1の集積インダクタモデルを示す回路図
【図3】本発明に係る3次元寄生モールド(3次元スパイラルインダクタ製造用)の斜視図
【図4】本発明に係る3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図5】本発明に係る接地層を有する3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図6】本発明に係る新たな3次元インダクタモデルを示す回路図
【図7】本発明に係るパターニングされた接地を有する3次元スパイラルインダクタ
【図8】本発明に係る3次元寄生モールド(ソレノイドインダクタ製造用)の斜視図
【図9】本発明に係るソレノイドインダクタの斜視図
【図10】aからfは本発明の1実施例に係る次元スパイラルインダクタとソレノイドインダクタの製造方法を説明するための断面概略図;gからjは本発明の別の実施例に係る3次元スパイラルインダクタとソレノイドインダクタの製造方法を説明するための断面概略図
【図11】本発明に係る空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタの斜視図
【図12】本発明に係る接地層を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタの斜視図
【図13】本発明に係るパターニングされた接地を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタの斜視図
【図14】本発明に係る積層型3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図15】本発明に係る空中に浮動している3次元ソレノイドトランスの斜視図
【図16】本発明に係る空中に浮動している3次元スパイラルトランスの斜視図
【図17】本発明に係る2本の異なる構造のリード線を有する3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図18】本発明に係る3次元マイクロミラーの斜視図
【図19】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図20】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図21】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図22】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図23】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図24】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図25】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図26】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図27】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図28】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図29】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図30】本発明に係るソレノイド形態の接地線を有する3次元伝送線の斜視図
【図31】本発明に係るソレノイド形態の接地線を有する3次元スパイラルインダクタの斜視図
【符号の説明】
【0056】
1:シリコン基板 2:絶縁層
3:リード線 4:ビア
5:スパイラルインダクタ
11:基板 12:第1の金属層
13:底部金属層 14:第1の露光領域
15:3次元寄生モールド 16:第2の露光領域
17:第1の空間 18:第3の露光領域
19:第2の空間 21:第3の金属層
22:第1の保持台 23:第2の金属層
25:第4の金属層 26:第2の保持台
29:底部接地金属層 30:パターニングされた底部接地金属層
31:第1の信号電極 33:第2の信号電極
35:第1の接地壁 36:第1の接地翼
37:第2の接地壁 38:第2の接地翼
39:1次側巻線 41:2次側巻線
43:第1のポート 45:第2のポート
47:ソレノイド形態の接地線 101:既存の集積インダクタ
102:既存の集積インダクタモデル
103:3次元スパイラルインダクタ
104:接地層を有する3次元スパイラルインダクタ
105:新たな3次元インダクタモデル
106:パターニングされた接地を有する3次元スパイラルモデル
107:ソレノイドインダクタ
108:空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ
109:接地層を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ
110:パターニングされた接地を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ
111:積層型3次元スパイラルインダクタ
112:空中に浮動している3次元ソレノイドトランス
113:空中に浮動している3次元スパイラルトランス
114:上側に浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ
115:下側に浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ
116:3次元マイクロミラー
117−127:各種の形態の3次元伝送線
128:ソレノイド形態の接地線を有する3次元伝送線
129:ソレノイド形態の接地線を有する3次元スパイラルインダクタ
【0001】
本発明は、半導体基板の上に浮動している3次元金属素子、その回路、及びその製造方法に関し、より詳しくは、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のように金属からなる各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子が半導体基板の上に基板と隔てられて数十μmの高さ、例えば、30μm以上の高さをもって空中に浮動している3次元金属素子、その回路、及びその製造方法に関する。また、本発明は、既存の半導体集積回路技術では製造できなかった前記のような3次元金属素子が製造可能で且つ既存の半導体集積回路技術との互換性のあるマイクロマシニング(micromachining、またはMEMS)製造方法に関する。更に、本発明は、基板の特性に拘らない、本発明に係る3次元インダクタに適する新たな3次元インダクタモデルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の半導体集積回路技術は、1964年にJ.S.kilbyに与えられた米国特許第3,138,743号から出発した。同特許では、平面の半導体基板の上に受動素子を含む各種の電気素子を集積する技術を開示している。同特許によれば、受動電気素子を回路のような平面、即ち、半導体基板の表面上に集積しており、その結果、チップのサイズが大きくなっただけでなく、基板と接触しているために発生する基板との寄生効果により受動電気素子の性能が劣化するという短所がある。このような短所は、近年に入ってその重要性が高まりつつある無線通信用高周波集積回路(RF IC)及び超高周波集積回路(MMIC)に応用する際により深刻となる。そこで、現在では、チップの外部にオフチップ(off−chip)受動電気素子を半田付けして使用している。このようなオフチップ受動電気素子は、電気的性能の面ではよいものの、これのためシステムの大きさが増大し、システムの組立にかかるコストのアップを招くという短所を依然として抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
現在の半導体技術でも集積し難い素子の代表的なものがインダクタである。一般の高周波用回路で求められるインダクタンス値を得るために作製される集積インダクタの大きさは、他の能動電気素子や受動電気素子に比べて遥かに大きいため、基板の面積を多く占める。そして、集積インダクタが基板と接触しているために発生する基板との寄生効果と、従来の集積回路技術で実現可能な金属線の厚さ(数μm)の限界により、かかる従来の集積インダクタは直列抵抗が大きく、且つ電流限界が小さいという短所があった。大きい基板損失と大きい直列抵抗は、インダクタの特性における最も重要とされるQ値 (Q−factor)を小さくし、Q値の最大値が発生する周波数(peak−Q frequency)を低くする。
【0004】
また、無線通信用の超高周波回路の設計において必須要素とされるインダクタモデルについてみてみると、既存の集積インダクタは、基板の影響を多く受けるため複雑なインダクタモデルを使用する必要があり、それも基板の特性によって異なる等、そのモデルが正確ではないのが実情である。これを図1を参照して説明すると、図1は、C.P.Yue等が“IEEE Transactions on Electron Devices,vol.47,pp.560−568,March 2000”論文誌に発表した“Physical Modeling of Spiral Inductors on Silicon”という題目の論文に掲示された従来の集積回路技術で製造された既存の集積インダクタ101の斜視図である。図1に示すように、シリコン基板1の上に絶縁層2が配され、その上にスパイラルインダクタ5が配される。スパイラルインダクタの内部導線は、ビア4と下部リード線3を介して外に引き出される。
【0005】
図2は、図1の集積インダクタのモデル102を示す回路図である。図1及び図2に示すように、スパイラルインダクタ5の金属線自体に直列抵抗(R)とインダクタンス(L)成分があり、スパイラルインダクタ5と下部にあるリード線3との間にフリンジキャパシタンス(Cf)が生じ、スパイラルインダクタ5と下部にあるシリコン基板1の表面との間には、絶縁層2によるCoxキャパシタンスがあり、シリコン基板の内部には、基板抵抗(Rsi)と基板キャパシタンス(Csi)がある。これらのすべての成分が互いに接続されて既存の集積インダクタモデル102を形成する。これらのうちの基板抵抗(Rsi)と基板キャパシタンス(Csi)が基板の厚さ、物性、及び接地面の分布、その有無により異なるため、基板と独立したモデルの形成を不可能にする。
【0006】
現在まで集積スパイラルインダクタの性能を向上する方法が、(米国特許第5,539,241号、第5,773,870号、及び第5,844,299号)において提案されたことがあるが、これらの方法では、インダクタの下の基板をエッチングするためインダクタの下への回路の集積が不可能であり、また、基板をエッチングする工程と集積過程との互換性がなく、パッケージに多くの問題を引き起こし得る。
【0007】
また他の方法として、基板とインダクタとの間にポリイミドのような厚い絶縁層を挟んでインダクタと基板とのキャパシタンス(図1と図2のCox)を低減する方法(米国特許第5,478,773号及び第5,805,043号)が提案されたことがあるが、インダクタが下にある集積回路に影響を与えないためには数十μm以上の厚さを有する絶縁層が必要になることと推察され、絶縁層の誘電係数も非常に小である必要があり、絶縁層を形成する加工の温度等が下に既に作製されている集積回路に影響を与えてはいけないという制約がある。
【0008】
更に他の方法として、ソレノイド形態のインダクタを製造して単位面積当たりのインダクタンスを増大させ信号損失を軽減する製造方法(米国特許第6,008,102号)が提案されたことがあるが、この製造方法では、フォトレジストモールドと電気メッキ金属を形成する工程を3回繰り返し行うことで金属を3層に積層し、ソレノイドインダクタを製造する。この方法は、理論的には可能であるかも知れないが、実際に本発明者らが該工程を行ってみた結果、多くの問題点を抱えていることが分かった。該製造方法が抱えている最も大きな問題点を挙げてみると、上部のフォトレジストモールドを形成する過程で下のフォトレジストモールドの形状が変形し得るという点である。これは、フォトレジストの模様が熱により変形し易いためであり、これは、本技術分野における当業者であれば容易に分かる。従って、該製造方法では、ソレノイドインダクタを高い歩留まりで再現性のあるように作製することが不可能であり、特に、20μm以上のコアの高さを有するソレノイドインダクタは作製し難い。
【0009】
以上で言及したインダクタのみならず、近年、半導体基板の上にトランス、マイクロミラー、及び伝送線のような各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子を集積化しようとする試みが加速化している。しかし、これらを基板の上に集積する際に小面積を占め、且つ少ない基板損失と優れたQ値を有するようにするための構造と、基板の特性に拘らない回路モデル、及びこれらの適切な製造方法がないというのが実情である。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記のような問題点を解決するための本発明の技術的目的は、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のように金属からなる各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子を半導体基板の上に形成する際、基板からの信号損失を画期的に低減して素子の性能を向上させ、基板と独立した素子モデルを可能にし、素子の下への集積回路の形成を可能にして回路の集積度を大きく増大させる3次元金属素子の製造方法を提供することである。
【0011】
本発明の他の技術的目的は、直列抵抗を減らし、3次元金属素子を流れ得る電流限界を増大させることができる金属線を有する3次元金属素子の製造方法を提供することである。
【0012】
本発明のまた他の技術的目的は、既に作製されている集積回路に全く影響を及ぼすことなく且つ集積回路の上に優れた性能を有する3次元金属素子をモノリシック方式で作製することができるマイクロマシニングの製造方法を提供することである。
【0013】
本発明の更なる技術的目的は、前記3次元金属素子の製造方法を用いて、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のような金属材質の各種の無線通信用及び光通信用の受動電気素子を提供することである。
【0014】
また、本発明の他の技術的目的は、基板の特性に拘らない、本発明に係る3次元インダクタに適する新たな3次元インダクタモデルを提供することである。
【0015】
本発明は、前記のような目的を達成するためのものであって、本発明に係る半導体基板の上に浮動している3次元スパイラルインダクタは、スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層と、前記スパイラル状の第3の金属層の内側の端部と外側の端部から垂直に延び、下部の基板、低部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記スパイラル状の第3の金属層を保持する二つの第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記低部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層の内のいずれか一つと、を含む。
【0016】
また、本発明の他の特徴によりソレノイドインダクタが提供されている。ソレノイドインダクタは、棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの前記第3の金属層と、前記それぞれの棒状の第3の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなしている互いに隣接する二つの底部金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第3の金属層を保持するそれぞれ二つの前記第1の保持台と、前記第1の保持台の下で棒状をなしている少なくとも一つの前記底部金属層、及び前記底部金属層の下に配される前記基板または前記基板と前記基板の上に配される集積回路のいずれか一つと、を含む。
【0017】
また、本発明の別の特徴により3次元ソレノイドインダクタが与えられている。3次元ソレノイドインダクタは、棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの第4の金属層と、それぞれの棒状の前記第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなして空中に浮動し互いに隣接する二つの前記第3の金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第4の金属層を保持するそれぞれ二つの第2の保持台と、前記第2の保持台の下に配置され棒状をなしている少なくとも一つの前記第3の金属層と、前記の第4の金属層、前記第2の保持台、及び前記棒状の第3の金属層からなる空中に浮動しているソレノイドインダクタの両端部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動しているソレノイドインダクタを保持する二つの前記第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層の内のいずれか一つと、を含む。
【0018】
また、本発明の別の特徴により、3次元スパイラルトランスが提供されている。3次元ソレノイドトランスは、前記空中に浮動しているソレノイドインダクタの構成要素のうち、前記第4の金属層、前記第2の保持台、前記第3の金属層、及び前記第1の保持台からなる前記空中に浮動しているソレノイドインダクタの巻線のすべてを一本化ぜず1次側巻線と2次側巻線の2本に分離し、1次側の所定の巻線毎に交互に2次側巻線を巻く形態を含む。
【0019】
更に、本発明の別の特徴により、3次元スパイラルトランスが提供されている。3次元スパイラルトランスは、スパイラル状をなして空中に浮動している前記第4の金属層と、前記スパイラル状の第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部の前記第1の保持台に接続されて前記スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層を保持する二つの前記第2の保持台と、前記スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層の下でスパイラル状をなして空中に浮動している前記第3の金属層と、前記スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層の両端部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層を保持する二つの前記第1の保持台と、前記二つの第2の保持台の下部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記二つの第2の保持台を保持する二つの前記第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、または前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちのいずれか一つと、を含む。
【0020】
また、本発明の別の特徴により半導体基板の上に浮動している3次元伝送線が提供されている。3次元伝送線は、空中に浮動している前記第3の金属層からなる伝送線と、前記空中に浮動している伝送線の両端部から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動している伝送線を保持する二つの前記第1の保持台、及び前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、または前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちいずれか一つと、を含む。
【0021】
更に、本発明の他の特徴により半導体基板の上に高く浮動している3次元マイクロミラーが提供されている。3次元マイクロミラーは、空中に浮動している金属ミラー板と、前記金属ミラー板の所定の領域から垂直に延び、下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記金属ミラー板を保持する少なくとも一つの前記第1の保持台と、前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちのいずれか一つ、及び前記空中に浮動している金属ミラー板の下に配される前記基板に所定の形状をなして形成されている少なくとも一つの電極金属層と、を含む。
【0022】
また、本発明のさらに別の特徴により半導体基板の上に高く浮動している3次元インダクタモデルが提供されている。3次元インダクタモデルは、一方が接地された第1のポートと、一方が接地された第2のポートと、前記第1のポートの接地されていない他方と前記第2のポートの接地されていない他方とを連結する直列に連結された抵抗(R)とインダクタンス(L)成分と、前記第1のポートの接地されていない他方と前記第2のポートの接地されていない他方とを連結するフリンジキャパシタンス(Cf)成分と、前記第1のポートの接地された一方と接地されていない他方とを連結するCsキャパシタンス成分、及び前記第2のポートの接地された一方と接地されていない他方とを連結するCsキャパシタンス成分と、を含む。
【0023】
更に、本発明の別の特徴により半導体基板の上に浮動している3次元金属素子の製造方法が提供されている。製造方法は:(a)基板を用意する段階と;(b)前記基板の上に3次元寄生モールドを形成し、該3次元寄生モールドの底部から上方に延びる第1の空間と、これと連通し前記3次元寄生モールドの底部と隔てられている第2の空間を有する所定の3次元形状に形成する段階と;(c)前記第1及び第2の空間を第3の金属層で埋める段階;及び(d)前記3次元寄生モールドを取り除く段階と;を含む。
【0024】
また、本発明の他の特徴により半導体基板の上に浮動している3次元金属素子の製造方法が提供されている。製造方法は:(a)基板を用意する段階と;(b)前記基板の上に3次元寄生モールドを形成し、該3次元寄生モールドの底部から上方に延びる第1の空間と、これと連通し前記3次元寄生モールドの底部と隔てられている第2の空間を有する所定の3次元形状に形成する段階と;(c)前記第1及び第2の空間を第3の金属層で埋める段階と;(d)前記3次元寄生モールドと前記第3の金属層の上部に対し前記(b)段階を更に一回行い、第4の金属層で埋める段階;及び(e)前記3次元寄生モールドを取り除く段階と;を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る好適な実施例を説明すると次の通りである。
【0026】
図3は、本発明に係る3次元寄生モールド15の斜視図である。基板11は、シリコン(Si)やシリコンゲルマニウム(SiGe)、ガリウム砒素(GaAs)のような材料からなる半導体であるか、或いはアルミナ、ガラス、石英、その他のプラスチック等からなるものであってもよい。つまり、全工程における温度が120℃を超えないため、これに耐え得る基板であれば別に基板の材質の制約はない。また、基板11が半導体基板である場合、表面に集積回路を組み込むことができ、半導体基板の表面に集積回路が配される場合、底部金属層13または第1の空間17の下の所定の領域は、半導体基板の集積回路と図1に示されるビア4のような要素を介して電気的に接続される。図3に示すように、第1の空間17は、3次元寄生モールド15の底部から所定の高さをもって3次元寄生モールド15の内部に形成された中空の空間であって、その高さは、3次元寄生モールド15の高さより低く、第2の空間は、第1の空間の高さから3次元寄生モールドの表面までに形成された中空の空間であって、前記第1の空間と第2の空間は、互いに連通する部分を少なくとも一ヶ所必ず有する。この3次元寄生モールド15は、フォトレジスト、ポリイミドのような感光性或いは非感光性ポリマー系、感光ガラスやスピンオングラス(spin on glass)のようなガラス系、または一般のプラスチック等の絶縁性があって数十μm厚のコートが容易であり且つ金属に対して選択的に取り除き易い物質であれば何でもよい。また、かかる物質に3次元的に第1の空間(17)と第2の空間(19)を形成する方法は、後述する2段階の紫外線露光方法のみならず、レーザー加工のような一般の加工方法も使用可能である。第1の空間(17)と第2の空間(19)を電気メッキ等の方法にて第3の金属層21で埋めてから3次元寄生モールド15を取り除くと、図4に示すように、スパイラル状の第3の金属層21が二つの第1の保持台22により保持された状態で、数十μmの高さ(h)をもって隔てられて空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103が製造される。参考までに、第1の保持台22が、基板11の表面に配されている集積回路と図1のビア4のような要素を介して直に接続される場合は、図4に示した底部金属層13は不要である。
【0027】
このように基板から既存の集積回路技術では実現不可能な高さをもって浮動した構造を提供することにより、3次元スパイラルインダクタ103が下の集積回路に与え得る電磁気的な影響を最小にしながら、スパイラルインダクタ103の下への集積回路の形成を可能にし、また、基板11への信号損失を最小化する。更に、既存の半導体技術で実現されたインダクタを構成する金属線の厚さが最大4μm程度であったのに対し、本発明による3次元インダクタをなす金属線を電気抵抗の非常に小さい銅またはゴールドのような物質で作製し、また、その厚さを10μm以上にすることで小さい直列抵抗と大きい電流限界を有するようにする。参考までに、本発明者らが行なった実験結果によれば、厚さと幅がそれぞれ20μmと15μmの銅からなる金属線を流れ得る許容電流は180mA程度であったし、これは、ミクロ世界における銅からなる導線を流れ得る電流密度の100倍にあたる数値でもある。よって、前述したような図4に示す構造と金属線の厚さをもって、高いQ値と大きい電流限界を有する優れた性能の3次元インダクタを、基板面積の更なる占有なしに既存の集積回路と同じ面積内で集積することができるようになる。
【0028】
図5は、図4に示す3次元スパイラルインダクタ103の下に底部接地金属層29を配設した、接地層を有する3次元スパイラルインダクタ104の構造を示している。底部接地金属層29は、底部金属層13と同じ製造工程で作製される。このように空中に浮動しているインダクタの下に接地層を有する構造を考案することにより、インダクタで発生した電磁波が下の基板に侵入するのを防ぎ、図6に示すように、基板の特性に拘らない新たな3次元インダクタモデル105を可能にする。図6に示す新たな3次元インダクタモデルを、図2に示す既存の集積インダクタモデルと比べてみると、先ず、スパイラルインダクタの金属線である第3の金属層21自体に直列抵抗(R)とインダクタンス(L)成分が生じることと、第3の金属層21と下に配される電極との間にフリンジキャパシタンス(Cf)が生じることは同じである。しかし、第1のポート43と第2のポート45のそれぞれの接地された一方と第1のポート43と第2のポート45のそれぞれ接地されていない他方との間を連結する絶縁層に対するキャパシタンスCoxに取って代わって、空気を媒質とするキャパシタンスであるCsが存在すること、および底部接地金属層29が存在することによりキャパシタンスCsiと低抗Rsiが図2の構造から省かれることが違いである。言いかえれば、図5に示す構造によりインダクタ自体の物理的な要因によってのみすべてのパラメーターが決められる完璧な物理的モデルの完成が可能になるのである。また、Cs値は、数十μmもある高さの間のキャパシタンスであるため、数μmの高さの間に存在するCoxに比べて10倍以上も小さい値を有する。この点は、インダクタの使用周波数領域を大きく増大させる働きをする。
【0029】
また、図7は、パターニングされた底部接地金属層30を有する3次元スパイラルインダクタ106を示している。このパターニングされた底部接地金属層30は、インダクタで生じた電磁場が底部接地金属層29内に渦電流を誘起させてインダクタの性能を低下させることを防止する。接地金属層を単一の板でない所定のパターン状に形成することにより、接地金属層内に生じ得る電流の流れを細かくカットする働きをする。
【0030】
図8は、ソレノイドインダクタ107の製造に使用される3次元寄生モールド15の斜視図である。図3と同様に、3次元寄生モールド15は、第1の空間17と第2の空間19を有する3次元形状をなしている。第1の空間17と第2の空間19を電気メッキ等の方法にて第3の金属層21で埋めてから3次元寄生モールド15を取り除くと、図9に示すようにソレノイドのコアの高さが数十μmのソレノイドインダクタ107が製造される。このように既存の集積回路技術では実現不可能な高さをもつコアを形成することにより、基板への信号損失を最小にし且つインダクタンスを最大にすることができるという効果を、生みだす。
【0031】
次いで、図10aから図10fまでは、図4と図9に示す本発明の実施例の1つの3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107の製造工程を説明するための断面概略図である。参考までに、3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107の製造工程が同一であるため、図3に示す断面Aと図8に示す断面Bを図10aから図10fまでにおいて同様に示した
。
【0032】
まず、図10aを参照してみると、集積回路を組み込んでいるか、または組み込んでいない基板11の上に電気メッキに必要な第1の金属層12を形成する。基板についての説明は、本実施例で前述した通りである。第1の金属層12は金属として基板11との接着力に優れた物質であればいずれも使用可能であり、本実施例では、第1の金属層12としてチタニウム(Ti)またはクロム(Cr)を0.02μmの厚さに、銅(Cu)またはゴールド(Au)を0.2μmの厚さに順次に真空状態で蒸着する。後述するすべての金属層、即ち、底部金属層と第2の金属層から第4の金属層までは、第1の金属層の上部層が銅であるとすべて銅から構成し、第1の金属層の上部層がゴールドであるとすべてゴールドから構成することをあらかじめ説明する。次いで、必要に応じては、第1の金属層12の上に底部金属層13を一般のフォトリソグラフィと電気メッキ等により形成する。底部金属層13は、その後の処理で底部接地金属層29等としても使用できる。本実施例では、第1の金属層として厚さ10μmの銅またはゴールドのうち、第1の金属層の上部金属と同じ金属をメッキして形成する。次いで、40μm以上の厚さの3次元寄生モールド15を作製する。本実施例では、米国のClariant社製のAZ9260(商標名)を3次元寄生モールドとして使用し、厚さ80μmで覆う。引き続き、2段階に分けて紫外線を露光する。図10aに示すように、一回目の露光(UV1)では、所定のパターンで3次元寄生モールド15の上面から所定の深さまで(本実施例では30ミクロン)露光して第1の露光領域14を形成し、二回目の露光(UV2)では、一回目の露光段階で使用したパターンと異なる所定のパターンで3次元寄生モールド15の底まで完全に露光して第2の露光領域16を形成する。参考までに、第3の露光領域18は、二回にわたって重複して露光された領域であって、第1の露光領域14と第2の露光領域16との共通集合に該当する。この時、互いに分離されている第1の露光領域14は、それぞれ第2の露光領域16と重なり合う領域の第3の露光領域18を少なくとも一ヶ所含む必要がある。本実施例では、紫外線電力が10mW/cm2の紫外線露光器で一回目の露光(UV1)時間を60秒にし、二回目の露光(UV2)時間を300秒にして厚さ30μmの第1の露光領域14を形成する。
【0033】
このように二回にわたる露光を施してから現像溶液に試片を浸して露光部を現像すると、寄生モールドが正のフォトレジストである場合は、露光した部分がすべて取り除かれて、図10bに示すような3次元寄生モールド15内に空き空間を形成する。現像は、米国のClariant社製のAZ340(商標名)現像液を使用する。この時、第1の露光領域14と第3の露光領域18にあった3次元寄生モールド15は取り除かれて第2の空間19を形成し、第2の露光領域16にあった3次元寄生モールド15は取り除かれて第1の空間17または第1の空間17と第2の空間19を形成する。前述したように、ここでは、3次元寄生モールド15を形成するための一つの方法を説明したが、レーザー加工のような一般の方法も使用可能である。この時、基板から第1の空間17の底までの高さは、3次元寄生モールド15の厚さの80μmから第1の空間17の高さの30μmを減じた50μmとなり、即ち、この50μmの高さをもって3次元金属素子が空中に浮動するのである。
【0034】
次いで、図10cに示すように試片の全体の表面に第2の金属層23を形成する。本実施例では、第2の金属層23として第1の金属層の上部金属と同じ銅またはゴールドを0.05μmの厚さに真空蒸着して使用する。その後、3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層23だけを取り除くが、このようにする理由は、次の通りである。一般に、第2の金属層23を真空蒸着する時は、図10cに示すように基板11に垂直な3次元寄生モールド15の側面には蒸着されず、基板11に平行な表面にのみ蒸着される。しかし、仮に第2の金属層23が3次元寄生モールド15の両側面に蒸着される場合、3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層と第1の空間17及び第2の空間19の下にある第2の金属層とが電気的に導通し、以降の電気メッキ過程で3次元寄生モールド15の最上部にもメッキが施されてしまう。この現象を防ぐために、3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層23のみを取り除く。このように第2の金属層23だけを取り除く方法としては、例えば第2の金属層23をエッチング可能な溶液に試片の表面だけを浸す方法等の周知の如何なる方法を使用してもよく、本実施例では、特にポリシングを施す。図10cと図10dに示す点線は、ポリシングを施す深さを表す。即ち、点線で表した深さまでポリシングを施すことで3次元寄生モールドの最上部にある第2の金属層23を取り除く。図10dは、点線で表した部分までポリシングを施した以降の断面を示している。
【0035】
次いで、電気メッキまたは無電解メッキを施すと、図10eに示すように第1の空間17と第2の空間19が次のような順に単一の第3の金属層21で埋められていく。まず、図10dのような状態で電気メッキを開始すると、第1の空間17をすべて第3の金属層21で埋めて第1の保持台22を形成するまでメッキが第1の空間17でのみ施される。第1の空間がすべて第3の金属層21で埋められると、第2の空間19の下にあった第2の金属層23に第3の金属層21が当接し、その結果、第2の空間19の下にあった第2の金属層23の上部にもメッキが開始され、第2の空間19も第3の金属層21で埋められるようになる。即ち、単に一回の連続する電気メッキで第1の空間17と第2の空間19が単一の第3の金属層21で埋められ、第1の保持台22がその上の第3の金属層21と分離することなく一体をなすのである。この点は、本実施例の構造的な特徴であり、且つ機械的剛性の面と直列抵抗の面で長所であるといえる。参考までに、互いに分離されている前記第1の空間は、それぞれの該空間内に前記第2の空間と連通する部分を少なくとも一ヶ所含み、また互いに分離されている前記第2の空間は、それぞれの該空間内に前記第1の空間と連通する部分を少なくとも一ヶ所含み、その結果、前述したような一体となる第1の保持台22と第3の金属層21を形成することができるようになる。
【0036】
仮に、第2の金属層23が3次元寄生モールド15の両側に存在する場合にも第1の空間17と第2の空間19は単一の第3の金属層21で埋められ、仮に、この時、第3の金属層21が3次元寄生モールド15の上部から突出するとしても、以降のポリシング工程等で突出した部位を削り取れば済む。本実施例では、第3の金属層21として第2の金属層23と同じ銅またはゴールドを使用し、第2の空間19に埋められる第3の金属層21の厚さは10μm以上にする。
【0037】
次いで、3次元寄生モールドを、有機溶剤(アセトン)等のような3次元寄生モールドの除去液で取り除く。3次元寄生モールドが取り除かれ、3次元スパイラルインダクタおよびソレノイドインダクタが見られる時に、基板の上に作製された3次元金属素子同士が第1の金属層12を介してすべて電気的に接続されている。そこで素子同士の電気的な隔離のために第1の金属層12の一部の領域を取り除く段階を経るが、第1の金属層をなす二つの層の金属の上部金属が銅であれば銅エッチング液に、ゴールドであればゴールドエッチング液に試片を浸して底部金属層13または底部金属層13がない場合は、第1の保持台22の下にある部分を除くすべての領域にある第1の金属層12の上部金属を取り除く。この時、第1の保持台22を含む第3の金属層21も第1の金属層12の上部金属と同じ金属であるためにその表面がエッチングされるが、第3の金属層21のエッチングされる深さは、構造体の厚さに比べて非常に小さいものであるため無視してもよい。しかし、第2の金属層23は膜薄であるため、図10eにおいて外部に露出している第2の金属層23、例えば、第1の空間19の下にあった部分は一緒に取り除かれる。次いで、第1の金属層の下部金属がチタニウムであればチタニウムエッチング液に、クロムであればクロムエッチング液に試片を浸して底部金属層13または底部金属層13がない場合に、第1の金属層12の下にある部分を除くすべての領域にある第1の金属層の下部金属を取り除くと、上記過程により図10fに示すような断面構造を有する空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107が製造される。
【0038】
次に、図10gから図10jまでは、本発明に係る3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107の製造過程の他の実施例を説明するための断面概略図である。本実施例の製造過程は、図10aおよび図10bに示す第1の空間17と第2の空間19をその内部に有する3次元形状の3次元寄生モールド15を形成する過程を予め含む。以降、図10gに示すように、電気メッキまたは無電解メッキで第1の空間17を前記第3の金属層21で埋めて第1の保持台22を形成する。第1の保持台22の高さは、必ずしも正確に第1の空間の高さと一致する必要はなく、それを超えるかまたは足りなくても以降の工程に何ら差し支えを与えたりすることはない。引き続き、図10hに示すように、3次元寄生モールド15の最上部と第2の空間19の下及び第1の保持台22の上に前の実施例と同じ第2の金属層23を形成する。次に、ポリシング工程を施し、図10hと図10iに示す点線は、ポリシング工程を施す深さを表す。即ち、点線で表した深さまでポリシングを施すことで3次元寄生モールド15の最上部にある第2の金属層23だけを取り除く。このようにする理由は、前の実施例で説明した理由と同じである。図10iは、点線で表した部分までポリシングを施し、以後、金属の厚さ10μm以上の電気メッキまたは無電解メッキを施すことで第2の空間19が第3の金属層21で埋められた状態を示している。
【0039】
次いで、前記実施例と同様に、3次元寄生モールド15をアセトン等で取り除き、素子同士の電気的な隔離のために第1の金属層の一部の領域を取り除くと、図10jに示すような断面構造を有する空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103とソレノイドインダクタ107が製造される。
【0040】
前述した二つの実施例で製造された図10fと図10jに示す配線構造を有する3次元金属素子の金属線の厚さをより厚くしたり滑らかにして高周波での直列抵抗を低減し、またQ値を高めるために銅やゴールド等で無電解メッキを更に施したり、または、銅またはゴールドエッチング液で軽くエッチングする工程を更に施すことができる。無電解メッキは、表面が露出されている金属上であればいずれの領域においても発生するため、図10fと図10jの状態で無電解メッキを施すと、底部金属層13、第1の保持台22、及び第3の金属層の周囲に無電解銅またはゴールドが電着されて膜厚となる。また、表面が滑らかでないと、高周波での直列抵抗が増大するため、これらの金属層の表面を滑らかにする目的でかかる用途に適するエッチング液でその層を少しエッチングする。
【0041】
前述した二つの実施例で述べたすべての製造過程は、いずれも120℃以下で行われるため、下の集積回路に全く影響を及ぼすことなく工程を行なうことができるという長所がある。
【0042】
以上の二つの実施例では、本発明に係る各種の3次元金属素子が製造可能な製造方法について述べた。以下では、前記空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ103等以外の各種の3次元金属素子について述べることにする。
【0043】
図11は、本発明の他の実施例の空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108の立体形状を示す斜視図である。参考までに、図11から図31までは、基板を省いて示している。図11に示す構造は、前述した製造方法に係る第1の実施例の過程の一部を繰り返し行なうことで形成することができる。即ち、図10aから図10eまでの過程を行なって第1の保持台22と第3の金属層21を一体に形成した後、3次元寄生モールドを取り除かずにその上に更に一つの3次元寄生モールドの層を形成する図10aの過程から始まって図10fまでの過程を行なうと、図11に示すように、第2の保持台26と第4の金属層27まで形成された空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108を製造することができる。参考までに、この構造も前述した製造方法に係る第2の実施例の過程の一部を繰り返し行なうことで形成することができ、このように、前述した製造方法に係る二つの実施例のいずれも本発明で提供するすべての3次元金属素子の製造に適用できることが明らかである。
【0044】
次いで、図12は、下に接置された底部接地金属層29を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ109の構造を示している。ここでも図5と同様に空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ109が下に接置された底部接地金属層29を有することにより、基板に対するインダクタの影響を完全に省き、図6と同様に基板の特性に拘らない新たな3次元インダクタモデル105が使用できるようになる。
【0045】
また、図13は、パターニングされた底部接地金属層30を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ110の構造を示している。この構造による長所は、図7に対する説明で述べたそれと同じである。
【0046】
図14は、二つのスパイラルインダクタが互いに垂直に積層され、互いに直列に接続されており、下のスパイラルインダクタも空中に浮動している構造を有する積層型3次元スパイラルインダクタ111を示す図である。必要に応じては、底部接地金属層29またはパターニングされた底部接地金属層30を積層型3次元スパイラルインダクタ111に形成できることは前述した通りである。製造過程は、図11に示す空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108のそれのように、第1の実施例または第2の実施例の過程の一部をもう一度繰り返すことで空中に浮動している3次元スパイラルインダクタ111を作製することができる。積層型スパイラルインダクタの構造は、基板上でのインダクタが占める面積に比べて大きなインダクタンスが得られるという長所を有する。この長所に加えて積層型スパイラルインダクタを基板上の空中に高く浮動させることにより、図13の構造が前述した空中に浮動している3次元金属素子が有する長所をさらに有するように改善しているのである。仮に、前述した第1の実施例または第2の実施例の過程の一部を1回でなく2回以上繰り返すと、3層以上に積層された3次元スパイラルインダクタを作製することができるのはいうまでもない。なお、かかる方法は、積層型3次元スパイラルインダクタのみに限定されることではなく、本発明のすべての実施例に適用でき、これにより非常に様々な3次元構造の金属素子が製造可能であることが明らかである。また、図9と図11乃至図13において示したソレノイドインダクタの構造を簡単に変形して、ソレノイドインダクタの巻線のすべてを一本化ぜず、図15に示すように1次側巻線39と2次側巻線41を交互に、または所定の1次側巻線39毎に2次側巻線41を巻く形態で形成すると、基板損失が小さく、少ない挿入損失と広い通過周波数領域及び高い結合係数を有する空中に浮動している3次元ソレノイドトランス112を製造することができる。同様に、図14の積層型3次元スパイラルインダクタの構造で2層の3次元スパイラルインダクタを直列に接続せずに1次側巻線39と2次側巻線41とに互いに分離した後、それぞれから外部へと接続線を引き出すと、基板損失が小さく、小さい挿入損失と広い通過周波数領域及び高い結合係数を有する空中に浮動している3次元スパイラルトランス113を製造することができる(図16参照)。
【0047】
図17は、二つの別の構造のリード線を有する3次元スパイラルインダクタ114、115を示している。3次元スパイラルインダクタンス114,115の製造過程は、図11に示す空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ108の製造過程と同じである。上の浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ114と下の浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ115は、いずれもインダクタの内部と外部とを接続するリード線も空中に浮動している構造となっており、リード線が必要とされる構造でも、リード線による信号損失を抑えることができる。そして、下の浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ115の構造の場合、スパイラルインダクタの部分が基板からさらに高く浮動するようになる。
【0048】
以上の実施例では、空中に浮動している3次元金属素子の各種のインダクタについてのみ説明した。次いで、図18は、本発明に係る3次元マイクロミラー116の立体形状を示す斜視図である。この構造は、第2の実施例で説明した製造過程のうち、図10iに示した電気メッキ工程だけを除き、第3の金属層21無しに作製して完成することができる。この時、ミラーとして使用される第2の金属層23の厚さは、第1の金属層21の一部を取り除く工程時に一部エッチングされることを考慮して、第1の金属層21の厚さより厚くするか、または第1の金属層21をエッチングするエッチング液でもエッチングされない第1の金属層21と異なる物質である必要がある。このようにして作製された3次元マイクロミラー116は、静電気力により駆動され、第2の金属層23からなる鏡面が所定の角度をもって撓むようになる。即ち、図18に示す第1の信号電極31または第2の信号電極33等のように鏡面の下に配される少なくとも一つの電極金属板と電極板と電気的に隔離された底部金属層13との間に電圧を加えると、両板の間に誘起された電荷により静電気力が発生し、この結果、両板が引っ張り合うようになる。前記3次元マイクロミラー116は、電気的な信号により光の経路を操作することができるため、光通信システムにおいて非常に重要な素子の光学スイッチに用いられる。
【0049】
図19及至図29は、本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図である。参考までに、図19及至図29において示す各種の構造の3次元伝送線は、断面を示すために2つに分けられており、点線は両者が実はつながっているということを表す。伝送線は超高周波信号の伝送における核心となる素子であるが、既存の集積回路技術で作製された従来の伝送線は、基板に非常に近接しているため、基板への信号損失の大きいシリコン基板等では使用が困難であった。しかし、図19及至図29において示すように、本発明により第3の金属層21から形成された信号線を基板から隔てて数十μm以上の高さをもって空中に浮動させると、基板の信号損失を画期的に低減することができ、その結果、挿入損失特性に非常に優れた伝送線を安価で汎用のシリコン基板上でも実現できるようになる。図19及至図29において示す各種の形態の3次元伝送線117及至127を詳しくみてみると、いずれも信号線は第3の金属層21から形成された同一の構造、即ち、基板から隔てられて数十μmの高さをもって空中に浮動している構造をなしていることが分かる。これらの異なる点は、これらの周囲においてどのように接地構造が形成されているかであり、接地構造に応じて第3金属層21から形成された信号線の特性は変えられ、底部接地金属層29、第1の接地壁35、第1の接地翼36、第2の接地壁37、及び第2の接地翼を有する。第1の接地壁35は、第1の保持台22と第3の金属層21とを同一の形状に結合して形成し、第1の接地翼36は、所定の形状をなす第3の金属層21から形成し、第2の接地壁37は、第2の保持台26と第4の金属層25とを同一の形状にし結合して形成し、第2の接地翼38は、所定の形状をなす第4の金属層で形成することができる。参考までに、図20は、空気を媒質としたマイクロストリップ線(microstrip line)を基板の上に実現した構造を示し、図23は、共平面導波路(coplanar waveguide)を基板上の空中に浮動した構造を示し、図26は、図20の構造と図23の構造を結合した新たな形態の共平面マイクロストリップ線の構造を示している。また、図29は、空気を媒質とした同軸ケーブルを基板の上に実現した構造を示している。この構造は、信号線が完璧に接地板で取り囲まれているため、他の部分からの信号干渉を顕著にカットできる構造である。かかる構造のうちで、どのような接地構造を使用するかは、実際の使用における必要な挿入損失、隔離特性等を考慮したうえで、適宜構造を決定して使用すればよい。本実施例では、既存の集積回路技術では実現できなかったため使用不可能であった各種の構造の3次元伝送線117及至127を提案し提供する。
【0050】
図19及至図29までは、いずれも接地構造が板状になっているものを示したが、図30は、ソレノイド形態の接地線47を有する3次元伝送線128を示し、図31は、ソレノイド形態の接地線47を有する3次元スパイラルインダクタ129を示している。図30および図31に示す接地線47は、3次元金属素子の周囲に適宜の接地を形成し、且つ接地金属内を流れる渦電流による損失を軽減する独特の構造を有する。
【0051】
以上で説明したすべての本発明の実施例により作製した各種の3次元金属素子は、その構造の一部が基板上の空中に浮動しており、機械的安定性が部分的に欠如しかねないということを指摘し得る。しかし、実験によれば、金属線として使用した銅が機械的強度に非常に優れ、幅20μmと厚さ20μm以上では機械的衝撃に非常に強いことが確認できた。しかも、すべての工程が終了し、その構造の一部が空中に浮動している形状をなしている3次元金属素子に封止剤を被覆することで、素子の電気的、機械的安定を図り、またパッケージングを容易に行なうことができる。かかる封止剤は、従来では、従来のラジオにおいてその内部にあるソレノイドコイルの間隔を固定させるためにワックスを使用した例があり、近年では、半導体パッケージング分野でも多用されている。本発明では、パラフィンのような蜜ろう系またはシリコーン等、絶縁性と封止性を備えた半導体パッケージング用封止剤のいずれもが使用できることを明らかにする。参考までに、かかる封止剤を適用した時に発生する信号損失の増大は、10%以内であるという報告がある。
【0052】
以上の本発明の説明では、詳細に説明したが、本発明の思想を用いて各種の変形や代用品、変更が可能であると推察されるが、これらは、添付の本発明の請求の範囲に属することを明らかにする。
【産業上の利用可能性】
【0053】
前述したように本発明によると、スパイラルインダクタ、ソレノイドインダクタ、スパイラルトランス、ソレノイドトランス、マイクロミラー、伝送線等のように各種無線通信用及び光通信用の受動電気素子が金属で作られ、半導体基板から遠く隔てて空中に浮動する3次元金属素子を提供することにより、かかる素子が基板上で占める面積を大きく軽減して回路の集積度を高めると共に、素子が下の集積回路に与える影響と基板への信号損失を画期的に低減し、非常に優れた性能を有する素子にし且つ基板と独立した素子モデルを可能にする。また、本発明では、3次元金属素子の金属線の厚さを10μm以上にすることで、金属線が小さい直列抵抗と大きい電流限界を有するようにする。
【0054】
更に、各種の3次元金属素子の構造と共に提供した製造方法は、一般の半導体工程と電気メッキ工程、そしてポリシング工程だけからなっているため実施し易く且つ精度に優れ、繰り返し該方法を適用すると、複雑で多様な3次元金属素子を形成することができ、基板に既に作製されていた集積回路に全く影響を及ぼすことがないため、既存の半導体集積回路の工程と互換され得る。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】既存の集積インダクタの斜視図
【図2】図1の集積インダクタモデルを示す回路図
【図3】本発明に係る3次元寄生モールド(3次元スパイラルインダクタ製造用)の斜視図
【図4】本発明に係る3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図5】本発明に係る接地層を有する3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図6】本発明に係る新たな3次元インダクタモデルを示す回路図
【図7】本発明に係るパターニングされた接地を有する3次元スパイラルインダクタ
【図8】本発明に係る3次元寄生モールド(ソレノイドインダクタ製造用)の斜視図
【図9】本発明に係るソレノイドインダクタの斜視図
【図10】aからfは本発明の1実施例に係る次元スパイラルインダクタとソレノイドインダクタの製造方法を説明するための断面概略図;gからjは本発明の別の実施例に係る3次元スパイラルインダクタとソレノイドインダクタの製造方法を説明するための断面概略図
【図11】本発明に係る空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタの斜視図
【図12】本発明に係る接地層を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタの斜視図
【図13】本発明に係るパターニングされた接地を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタの斜視図
【図14】本発明に係る積層型3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図15】本発明に係る空中に浮動している3次元ソレノイドトランスの斜視図
【図16】本発明に係る空中に浮動している3次元スパイラルトランスの斜視図
【図17】本発明に係る2本の異なる構造のリード線を有する3次元スパイラルインダクタの斜視図
【図18】本発明に係る3次元マイクロミラーの斜視図
【図19】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図20】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図21】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図22】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図23】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図24】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図25】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図26】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図27】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図28】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図29】本発明に係る各種の構造の3次元伝送線の立体形状を示す斜視図
【図30】本発明に係るソレノイド形態の接地線を有する3次元伝送線の斜視図
【図31】本発明に係るソレノイド形態の接地線を有する3次元スパイラルインダクタの斜視図
【符号の説明】
【0056】
1:シリコン基板 2:絶縁層
3:リード線 4:ビア
5:スパイラルインダクタ
11:基板 12:第1の金属層
13:底部金属層 14:第1の露光領域
15:3次元寄生モールド 16:第2の露光領域
17:第1の空間 18:第3の露光領域
19:第2の空間 21:第3の金属層
22:第1の保持台 23:第2の金属層
25:第4の金属層 26:第2の保持台
29:底部接地金属層 30:パターニングされた底部接地金属層
31:第1の信号電極 33:第2の信号電極
35:第1の接地壁 36:第1の接地翼
37:第2の接地壁 38:第2の接地翼
39:1次側巻線 41:2次側巻線
43:第1のポート 45:第2のポート
47:ソレノイド形態の接地線 101:既存の集積インダクタ
102:既存の集積インダクタモデル
103:3次元スパイラルインダクタ
104:接地層を有する3次元スパイラルインダクタ
105:新たな3次元インダクタモデル
106:パターニングされた接地を有する3次元スパイラルモデル
107:ソレノイドインダクタ
108:空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ
109:接地層を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ
110:パターニングされた接地を有して空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ
111:積層型3次元スパイラルインダクタ
112:空中に浮動している3次元ソレノイドトランス
113:空中に浮動している3次元スパイラルトランス
114:上側に浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ
115:下側に浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ
116:3次元マイクロミラー
117−127:各種の形態の3次元伝送線
128:ソレノイド形態の接地線を有する3次元伝送線
129:ソレノイド形態の接地線を有する3次元スパイラルインダクタ
Claims (43)
- 基板上に高く浮動している3次元金属素子の製造方法であり、
(a)基板を用意する段階と;
(b)前記基板の上に3次元寄生モールドを形成し、該3次元寄生モールドの底部から上方に延びる第1の空間と、これと連通し前記3次元寄生モールドの底部と隔てられている第2の空間を有する所定の3次元形状に形成する段階と;
(c)前記第1及び第2の空間を第3の金属層で埋める段階;及び
(d)前記3次元寄生モールドを取り除く段階と;
を含むことを特徴とする3次元金属素子の製造方法。 - 前記(c)段階の後、前記3次元寄生モールドと前記第3の金属層の上部に前記(b)段階を更に1回行い、第4の金属層で埋める段階;及び
前記3次元寄生モールドをすべて取り除く段階と;
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記3次元寄生モールドを形成する段階が;
3次元寄生モールド層をコートする段階と;
第1の露光パターンで前記コートされた3次元寄生モールド層の所定の深さまで露光して第1の露光領域を形成する第1の露光段階と;
前記第1の露光パターンと所定の部分重なり合う第2の露光パターンで前記3次元寄生モールド層の底部まで完全に露光し、第2の露光領域と重なり合って露光された第3の露光領域を形成する第2の露光段階;及び
前記3次元寄生モールド層内に露光されたすべての領域を、前記第1の露光領域と前記第3の露光領域であった空間に前記第2の空間を、前記第2の露光領域であった空間に前記第1の空間を、形成するために、あるいは逆もまた同様に単一の現像作業で取り除く段階を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記第1の空間は、前記3次元寄生モールドの底部から所定の高さをもって前記3次元寄生モールドの内部に形成された中空の空間であって、その高さは、前記3次元寄生モールドのそれより小さく;
前記第2の空間は、前記第1の空間の高さから前記3次元寄生モールドの表面までの前記3次元寄生モールドの内部に形成された中空の空間であって、前記第1の空間と前記第2の空間は互いに連通する部分を少なくとも1ヶ所含むことを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 互いに分離されている前記第1の露光領域は、それぞれの前記第1の露光領域内における前記第2の露光領域と重なり合う領域である前記第3の露光領域を少なくとも1ヶ所含むことを特徴とする請求項3に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記寄生モールドが;
数十μm厚のコートが容易で且つ金属に対し選択的に取り除き易い絶縁体であることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記寄生モールドが;
フォトレジスト、ポリイミドのような感光性或いは非感光性ポリマー系の物質、感光ガラスやスピンオングラスを含むガラス系の物質、及び一般のプラスチックからなるグループより選ばれたいずれか1種であることを特徴とする請求項6に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記第2の空間が、前記寄生モールドの底部と水平方面に隔てられており、前記第1の空間の高さを30μm以上にして前記第2の空間に形成すべき金属層が前記基板から30μm以上の高さをもって空中に浮動できるようにすることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記基板が120℃に耐える物質であって、その上に集積回路を含むことができる半導体物質、アルミナ、ガラス、石英、プラスチックからなるグループより選ばれたいずれか1種であることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記基板を用意する段階が;
前記基板上に第1の金属層を形成する段階、または前記基板上に第1の金属層を形成しその上に底部金属層を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記第1の空間と第2の空間を前記第3の金属層または第4の金属層で埋める段階が;
前記3次元寄生モールドの最上部、前記第1の空間の下、及び前記第2の空間の下に第2の金属層を形成する段階と;
前記第2の金属層のうち、前記3次元寄生モールドの最上部にある部分を取り除く段階;及び
電気メッキまたは無電解メッキで前記第1の空間と第2の空間を第3の金属層または第4の金属層で埋める段階と;
を含むことを特徴とする請求項10に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記第1の空間と第2の空間を前記第3の金属層または第4の金属層で埋める段階が;
電気メッキまたは無電解メッキで前記第1の空間を前記第3の金属層または前記第4の金属層で埋める段階と;
前記3次元寄生モールドの最上部、前記第2の空間の下、及び前記第3の金属層または前記第4の金属層の上に第2の金属層を形成する段階と;
前記第2の金属層のうち、前記3次元寄生モールドの最上部にある部分を取り除く段階;及び
電気メッキまたは無電解メッキで前記第2の金属層の上に第3の金属層または第4の金属層を形成する段階と;
を含むことを特徴とする請求項10に記載の3次元金属素子の製造方法。 - 前記3次元寄生モールドの最上部にある前記第2の金属層を取り除く段階が、ポリシング工程からなることを特徴とする請求項11に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記3次元寄生モールドの最上部にある前記第2の金属層を取り除く段階が、ポリシング工程からなることを特徴とする請求項12に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記第1の空間に前記第3の金属層または前記第4の金属層を形成する段階において、前記第2の空間の上部から突出した前記第3の金属層または前記第4の金属層を取り除くためにポリシング工程を行なう段階を更に含むことを特徴とする請求項11に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記第1の空間に前記第3の金属層または前記第4の金属層を形成する段階が、前記第2の空間の上部から突出した前記第3の金属層または前記第4の金属層を取り除くためにポリシング工程を行なう段階を更に含むことを特徴とする請求項12に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 素子間の電気的な分離のために前記金属層の一部を取り除く段階を更に含むことを特徴とする請求項10に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記3次元金属素子の金属線の厚さをより厚くしたり表面を滑らかにして、Q値を高めるために3次元金属素子の金属線を銅やゴールド等で無電解メッキを更に施すか、または少しエッチングする段階を更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。
- その構造の一部が空中に浮動している形状をなしている前記3次元金属素子にパラフィンのような蜜ろう系またはシリコーン等の絶縁性と封止性を備えたパッケージング用封止剤を被覆することで、素子の電気的、機械的安定を図り且つパッケージングを容易にする段階を更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 第1の金属層は、チタニウム被膜またはクロム被膜を0.1μm以内の厚さに、銅被膜またはゴールド被膜を1μm以内の厚さに順次に真空蒸着して形成し、前記底部金属層、前記第2の金属層、前記第3の金属層、及び前記第4の金属層は、前記第1の金属層が銅であるとすべて銅で、前記第1の金属層がゴールドであるとすべてゴールドで形成し、前記第2の金属層は、0.1μm以内の厚さに真空蒸着して形成し、前記第3の金属層と前記第4の金属層は、おおよそ厚さ10μmあるいはそれ以上に形成することを特徴とする請求項11に記載の3次元金属素子の製造方法。
- 前記第1の金属層は、チタニウム被膜またはクロム被膜を0.1μm以内の厚さに、銅被膜またはゴールド被膜を1μm以内の厚さに順次に真空蒸着して形成し、前記底部金属層、前記第2の金属層、前記第3の金属層、及び前記第4の金属層は、前記第1の金属層が銅であるとすべて銅で、前記第1の金属層がゴールドであるとすべてゴールドで形成し、前記第2の金属層は、0.1μm以内の厚さに真空蒸着して形成し、前記第3の金属層と前記第4の金属層は、おおよそ厚さ10μmあるいはそれ以上に形成することを特徴とする請求項12に記載の3次元金属素子の製造方法。
- スパイラル形状でに空中に浮動している第3の金属層と;
前記スパイラル状の第3の金属層の内側の端部と外側の端部から垂直に延び、下部基板または底部金属層に接続されて前記スパイラル状の第3の金属層を保持する二つの第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む3次元スパイラルインダクタ。 - 前記3次元インダクタの周囲にソレノイド形態の接地線を更に含むことを特徴とする請求項22に記載の3次元スパイラルインダクタ。
- 棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの第3の金属層と;
前記それぞれの棒状の第3の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなしている互いに隣接する二つの底部金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第3の金属層を保持するそれぞれ二つの前記第1の保持台と;
前記第1の保持台の下で棒状をなしている少なくとも一つの前記底部金属層;及び
前記底部金属層の下に配される基板と;
を含むソレノイドインダクタ。 - 棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの第4の金属層と;
前記それぞれの棒状の第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなして浮動している互いに隣接する二つの前記第3の金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第4の金属層を保持するそれぞれ二つの第2の保持台と;
前記第2の保持台の下で棒状をなしている少なくとも一つの前記第3の金属層と;
前記第4の金属層、前記第2の保持台、及び前記棒状の第3の金属層からなる空中に浮動しているソレノイドインダクタの両端部から垂直に延び、下部の基板、底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動しているソレノイドインダクタを保持する二つの前記第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタ。 - スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層と;
前記スパイラル状の第4の金属層の一方の端部から垂直に延びて下部のスパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層の一方の端部に接続され、前記第4の金属層の他方の端部から垂直に延びて下部の第1の保持台に接続される、二つの第2の保持台と;
前記第2の保持台の下でスパイラル状をなして空中に浮動している前記第3の金属層と;
前記第3の金属層の前記第2の保持台に接続されていない一方の端部と前記第3の金属層に接続されていない前記第2の保持台の下部から垂直に延び、下部の基板、底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記直列に接続された2層のスパイラルインダクタを保持する二つの第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む積層型3次元スパイラルインダクタ。 - 棒状をなして空中に浮動している第4の金属層と;
前記棒状の第4の金属層の一方の端部から垂直に延びてスパイラル状をなして空中に浮動している下部の第3の金属層の一方の端部に接続され、前記棒状の第4の金属層の他方の端部から垂直に延びて下部の前記第1の保持台に接続される、二つの第2の保持台と;
前記第2の保持台の下でスパイラル形状をして空中に浮動している前記第3の金属層と;
前記第3の金属層の前記第2の保持台に接続されていない一方の端部と前記第3の金属層に接続されていない前記第2の保持台の下部から垂直に延び、下部の基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記上側に浮動しているリード線を有するスパイラルインダクタを保持する二つの第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む上側に浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ。 - スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層と;
前記スパイラル状の第4の金属層の一方の端部から垂直に延びて下部の棒状をなして空中に浮動している第3の金属層に接続され、第4の金属層の他方の端部から垂直に延びて下部の前記第1の保持台に接続されている二つの第2の保持台と;
前記第2の保持台の下で棒状をなして空中に浮動している前記第3の金属層と;
前記第3の金属層の前記第2の保持台に接続されていない一方の端部と前記第3の金属層に接続されていない前記第2の保持台の下部から垂直に延び、下部の基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記下側に浮動しているリード線を有するスパイラルインダクタを保持する二つの第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む下側に浮動しているリード線を有する3次元スパイラルインダクタ。 - 棒状をなして空中に浮動している少なくとも一つの第4の金属層と;
前記それぞれの棒状の第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部に棒状をなして空中に浮動している互いに隣接する二つの前記第3の金属層の互いに異なる方の端部に接続されて前記棒状の第4の金属層を保持するそれぞれ二つの第2の保持台と;
前記第2の保持台の下で棒状をなしている少なくとも一つの前記第3の金属層と;
前記棒状の第4の金属層、前記第2の保持台、及び前記棒状の第3の金属層からなる空中に浮動しているソレノイドインダクタの両端部から垂直に延び、下部の基板、底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動しているソレノイドインダクタを保持する二つの第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む空中に浮動している3次元ソレノイドインダクタを二つ含んでなり、
前記第4の金属層、前記第2の保持台、前記第3の金属層、及び前記第1の保持台からなる前記空中に浮動しているソレノイドインダクタの巻線のすべてを一本化ぜず1次側巻線と2次側巻線の2本に分離し、前記1次側の所定の巻線毎に交互に前記2次側巻線を巻く形態を有することを特徴とする空中に浮動している3次元ソレノイドトランス。 - スパイラル状をなして空中に浮動している第4の金属層と;
前記第4の金属層の両端部から垂直に延び、下部の第1の保持台に接続されて前記スパイラル状をなして空中に浮動している前記第4の金属層を保持する二つの第2の保持台と;
前記第4の金属層の下でスパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層と;
前記スパイラル状をなして空中に浮動している第3の金属層の両端部から垂直に延び、下部の基板、底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記第3の金属層を保持する二つの第1の保持台と;
下部の前記基板、前記底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記二つの第2の保持台を保持する二つの前記第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配されるパターニングされた底部接地金属層、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記底部接地金属層、および前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層と前記基板の上に配される前記パターニングされた底部接地金属層のうちのいずれか一つと;
を含む3次元スパイラルトランス。 - 空中に浮動している第3の金属層からなる伝送線と;
前記空中に浮動している伝送線の両端部から垂直に延び、下部の基板、底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動している伝送線を保持する二つの前記第1の保持台;及び
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、または前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちのいずれか一つと;
を含む3次元伝送線。 - 前記空中に浮動している3次元伝送線の下に配される前記基板の上に底部接地金属層または前記パターニングされた底部接地金属層を更に含むことを特徴とする請求項31に記載の3次元伝送線。
- 前記空中に浮動している伝送線から離れている両側から垂直に延び、前記基板、または前記底部金属層の上部まで形成された二つの第1の接地壁を更に含むことを特徴とする請求項31に記載の3次元伝送線。
- 前記第1の接地壁の上部に接続され、前記空中に浮動している伝送線と同じ層に形成された第1の接地翼を更に含むことを特徴とする請求項33に記載の3次元伝送線。
- 前記空中に浮動している伝送線から離れた両側から、前記基板、または前記底部金属層の上部まで形成された二つの第1の接地壁を更に含むことを特徴とする請求項32に記載の3次元伝送線。
- 前記第1の接地壁の上部に接続され、前記空中に浮動している伝送線と同じ層に形成された第1の接地翼を更に含むことを特徴とする請求項35に記載の3次元伝送線。
- 前記第1の接地壁の上部に前記第1の接地壁と同一の構造の第2の接地壁を更に含むことを特徴とする請求項33に記載の3次元伝送線。
- 前記第1の接地壁の上部に前記第1の接地壁と同一の構造の第2の接地壁を更に含むことを特徴とする請求項35に記載の3次元伝送線。
- 二つの前記第2の接地壁を覆い、それゆえ二つの前記第2の接地壁を接続し、前記空中に浮動している伝送線の両端部を除くすべての部分を接地金属で完全に取り囲む第2の接地翼を更に含むことを特徴とする請求項38に記載の3次元伝送線。
- 前記空中に浮動している3次元伝送線の周囲に配置されるソレノイド形態の接地線を更に含むことを特徴とする請求項31及至請求項39のいずれか1項に記載の3次元伝送線。
- 空中に浮動している金属ミラー板と;
前記空中に浮動している金属ミラー板の所定の領域から垂直に延び、下部の基板、底部金属層または前記基板の上に配される集積回路に接続されて前記空中に浮動している金属ミラー板を保持する少なくとも一つの第1の保持台と;
前記第1の保持台の下に配される前記基板、前記基板と前記基板の上に配される前記底部金属層、前記基板と前記基板の上に配される集積回路、および前記基板と前記基板の上に配される集積回路と前記集積回路の上に配される前記底部金属層のうちのいずれか一つ;及び
前記空中に浮動している金属ミラー板の下に配される基板の上に所定の形状をなして形成された少なくとも一つの電極金属層と;
を含む3次元マイクロミラー。 - 一方が接地された第1のポートと;
一方が接地された第2のポートと;
前記第1のポートの接地されていない他方と前記第2のポートの接地されていない他方とを連結する直列に連結された抵抗(R)とインダクタンス(L)成分と;
前記第1のポートの接地されていない他方と前記第2のポートの接地されていない他方とを連結するフリンジキャパシタンス(Cf)成分と;
前記第1のポートの接地された一方と接地されていない他方とを連結するCsキャパシタンス成分;及び
前記第2のポートの接地された一方と接地されていない他方とを連結するCsキャパシタンス成分と;
を含む3次元インダクタモデル。 - 前記Csキャパシタンス成分は、空気または封止剤を媒質とすることを特徴とする請求項42に記載の3次元インダクタモデル。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2001-0016404A KR100368930B1 (ko) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 반도체 기판 위에 높이 떠 있는 3차원 금속 소자, 그 회로모델, 및 그 제조방법 |
PCT/KR2001/002260 WO2002080279A1 (en) | 2001-03-29 | 2001-12-26 | Three-dimensional metal devices highly suspended above semiconductor substrate, their circuit model, and method for manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004530297A true JP2004530297A (ja) | 2004-09-30 |
Family
ID=19707562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002578578A Pending JP2004530297A (ja) | 2001-03-29 | 2001-12-26 | 半導体基板の上に浮動している3次元金属素子、その回路モデル、及びその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040104449A1 (ja) |
EP (1) | EP1384268A4 (ja) |
JP (1) | JP2004530297A (ja) |
KR (1) | KR100368930B1 (ja) |
WO (1) | WO2002080279A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007067236A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Fujitsu Ltd | 集積型電子部品および集積型電子部品製造方法 |
JP2007180081A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Murata Mfg Co Ltd | 集積化インダクタおよびその製造方法 |
JP2008205513A (ja) * | 2008-05-26 | 2008-09-04 | Fujitsu Ltd | 集積型電子部品 |
JP2011097517A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Smk Corp | 高周波結合器 |
Families Citing this family (63)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7760039B2 (en) * | 2002-10-15 | 2010-07-20 | Marvell World Trade Ltd. | Crystal oscillator emulator |
US7791424B2 (en) * | 2002-10-15 | 2010-09-07 | Marvell World Trade Ltd. | Crystal oscillator emulator |
US20060113639A1 (en) * | 2002-10-15 | 2006-06-01 | Sehat Sutardja | Integrated circuit including silicon wafer with annealed glass paste |
US7768360B2 (en) * | 2002-10-15 | 2010-08-03 | Marvell World Trade Ltd. | Crystal oscillator emulator |
US20060262623A1 (en) * | 2002-10-15 | 2006-11-23 | Sehat Sutardja | Phase locked loop with temperature compensation |
GB0226160D0 (en) * | 2002-11-08 | 2002-12-18 | Diagnoswiss Sa | Apparatus for dispensing a sample in electrospray mass spectrometers |
TWI238513B (en) | 2003-03-04 | 2005-08-21 | Rohm & Haas Elect Mat | Coaxial waveguide microstructures and methods of formation thereof |
KR100523917B1 (ko) * | 2003-07-18 | 2005-10-25 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 인덕터 형성 방법 |
KR100689665B1 (ko) | 2003-11-06 | 2007-03-08 | 삼성전자주식회사 | 시스템 온 칩용 인덕터의 제조 방법 |
FR2870042B1 (fr) * | 2004-05-07 | 2006-09-29 | St Microelectronics Sa | Structure capacitive de circuit integre |
US20060001124A1 (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-05 | Georgia Tech Research Corporation | Low-loss substrate for high quality components |
KR100548388B1 (ko) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | 삼성전자주식회사 | 저손실 인덕터소자 및 그의 제조방법 |
US7215000B2 (en) * | 2004-08-23 | 2007-05-08 | Texas Instruments Incorporated | Selectively encased surface metal structures in a semiconductor device |
US7498918B2 (en) | 2006-04-04 | 2009-03-03 | United Microelectronics Corp. | Inductor structure |
JP2008188755A (ja) | 2006-12-30 | 2008-08-21 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 三次元微細構造体およびその形成方法 |
JP2008188754A (ja) | 2006-12-30 | 2008-08-21 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 三次元微細構造体およびその形成方法 |
US7898356B2 (en) | 2007-03-20 | 2011-03-01 | Nuvotronics, Llc | Coaxial transmission line microstructures and methods of formation thereof |
KR101593686B1 (ko) | 2007-03-20 | 2016-02-12 | 누보트로닉스, 엘.엘.씨 | 일체화된 전자 요소들 및 이들의 형성 방법 |
JP5090118B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2012-12-05 | 太陽誘電株式会社 | 電子部品 |
US8492872B2 (en) * | 2007-10-05 | 2013-07-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | On-chip inductors with through-silicon-via fence for Q improvement |
US7666688B2 (en) * | 2008-01-25 | 2010-02-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing a coil inductor |
US8269308B2 (en) * | 2008-03-19 | 2012-09-18 | Stats Chippac, Ltd. | Semiconductor device with cross-talk isolation using M-cap and method thereof |
US8659371B2 (en) | 2009-03-03 | 2014-02-25 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Three-dimensional matrix structure for defining a coaxial transmission line channel |
US20110123783A1 (en) | 2009-11-23 | 2011-05-26 | David Sherrer | Multilayer build processses and devices thereof |
US8917150B2 (en) | 2010-01-22 | 2014-12-23 | Nuvotronics, Llc | Waveguide balun having waveguide structures disposed over a ground plane and having probes located in channels |
US8179221B2 (en) * | 2010-05-20 | 2012-05-15 | Harris Corporation | High Q vertical ribbon inductor on semiconducting substrate |
US8866300B1 (en) | 2011-06-05 | 2014-10-21 | Nuvotronics, Llc | Devices and methods for solder flow control in three-dimensional microstructures |
US8814601B1 (en) | 2011-06-06 | 2014-08-26 | Nuvotronics, Llc | Batch fabricated microconnectors |
WO2013010108A1 (en) | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Nuvotronics, Llc | Methods of fabricating electronic and mechanical structures |
US9431473B2 (en) | 2012-11-21 | 2016-08-30 | Qualcomm Incorporated | Hybrid transformer structure on semiconductor devices |
US9185820B2 (en) * | 2012-12-11 | 2015-11-10 | Harris Corporation | Monolithically integrated RF system and method of making same |
US9325044B2 (en) | 2013-01-26 | 2016-04-26 | Nuvotronics, Inc. | Multi-layer digital elliptic filter and method |
US10002700B2 (en) | 2013-02-27 | 2018-06-19 | Qualcomm Incorporated | Vertical-coupling transformer with an air-gap structure |
US9634645B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-04-25 | Qualcomm Incorporated | Integration of a replica circuit and a transformer above a dielectric substrate |
US9306255B1 (en) | 2013-03-15 | 2016-04-05 | Nuvotronics, Inc. | Microstructure including microstructural waveguide elements and/or IC chips that are mechanically interconnected to each other |
US9306254B1 (en) | 2013-03-15 | 2016-04-05 | Nuvotronics, Inc. | Substrate-free mechanical interconnection of electronic sub-systems using a spring configuration |
KR101486789B1 (ko) * | 2013-05-13 | 2015-01-27 | 한국과학기술원 | 인터포저 기판 상의 나선 형태 이퀄라이저, 이를 포함하는 2.5차원 집적 회로 및 이의 제조 방법 |
US9136822B2 (en) | 2013-08-19 | 2015-09-15 | Harris Corporation | Microelectromechanical system with a micro-scale spring suspension system and methods for making the same |
US9172352B2 (en) | 2013-08-19 | 2015-10-27 | Harris Corporation | Integrated microelectromechanical system devices and methods for making the same |
US9093975B2 (en) * | 2013-08-19 | 2015-07-28 | Harris Corporation | Microelectromechanical systems comprising differential inductors and methods for making the same |
US9449753B2 (en) | 2013-08-30 | 2016-09-20 | Qualcomm Incorporated | Varying thickness inductor |
WO2015109208A2 (en) | 2014-01-17 | 2015-07-23 | Nuvotronics, Llc | Wafer scale test interface unit: low loss and high isolation devices and methods for high speed and high density mixed signal interconnects and contactors |
US9123493B2 (en) | 2014-01-23 | 2015-09-01 | Harris Corporation | Microelectromechanical switches for steering of RF signals |
US9906318B2 (en) | 2014-04-18 | 2018-02-27 | Qualcomm Incorporated | Frequency multiplexer |
EP3140838B1 (en) | 2014-05-05 | 2021-08-25 | 3D Glass Solutions, Inc. | Inductive device in a photo-definable glass structure |
US10847469B2 (en) | 2016-04-26 | 2020-11-24 | Cubic Corporation | CTE compensation for wafer-level and chip-scale packages and assemblies |
US10511073B2 (en) | 2014-12-03 | 2019-12-17 | Cubic Corporation | Systems and methods for manufacturing stacked circuits and transmission lines |
KR101793469B1 (ko) * | 2016-01-22 | 2017-11-03 | (주)티에스이 | 칩형 인덕터 |
US10787303B2 (en) | 2016-05-29 | 2020-09-29 | Cellulose Material Solutions, LLC | Packaging insulation products and methods of making and using same |
US11078007B2 (en) | 2016-06-27 | 2021-08-03 | Cellulose Material Solutions, LLC | Thermoplastic packaging insulation products and methods of making and using same |
US10497646B2 (en) * | 2016-07-28 | 2019-12-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Dual-mode wireless charging device |
US11342896B2 (en) * | 2017-07-07 | 2022-05-24 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2D and 3D RF lumped element devices for RF system in a package photoactive glass substrates |
US10319654B1 (en) | 2017-12-01 | 2019-06-11 | Cubic Corporation | Integrated chip scale packages |
EP3724946B1 (en) | 2017-12-15 | 2024-04-17 | 3D Glass Solutions, Inc. | Coupled transmission line resonate rf filter |
US11011461B2 (en) * | 2018-02-12 | 2021-05-18 | Qualcomm Incorporated | Perpendicular inductors integrated in a substrate |
US10243132B1 (en) | 2018-03-23 | 2019-03-26 | International Business Machines Corporation | Vertical josephson junction superconducting device |
US10672971B2 (en) | 2018-03-23 | 2020-06-02 | International Business Machines Corporation | Vertical transmon qubit device with microstrip waveguides |
US10256392B1 (en) | 2018-03-23 | 2019-04-09 | International Business Machines Corporation | Vertical transmon qubit device |
WO2020056711A1 (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 华为技术有限公司 | 一种平面电感器及半导体芯片 |
KR20210147040A (ko) | 2019-04-05 | 2021-12-06 | 3디 글래스 솔루션즈 인코포레이티드 | 유리 기반의 빈 기판 집적 도파관 디바이스 |
CN110911160B (zh) * | 2019-11-26 | 2022-11-08 | 广东科近超导技术研究院有限公司 | 一种三维线圈制造方法 |
EP4121988A4 (en) | 2020-04-17 | 2023-08-30 | 3D Glass Solutions, Inc. | BROADBAND INDUCTOR |
WO2023200624A1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-10-19 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2d and 3d rf lumped element devices for rf system in a package photoactive glass substrates |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB945747A (ja) * | 1959-02-06 | Texas Instruments Inc | ||
US5450053A (en) * | 1985-09-30 | 1995-09-12 | Honeywell Inc. | Use of vanadium oxide in microbolometer sensors |
US5381157A (en) * | 1991-05-02 | 1995-01-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Monolithic microwave integrated circuit receiving device having a space between antenna element and substrate |
CA2062710C (en) * | 1991-05-31 | 1996-05-14 | Nobuo Shiga | Transformer for monolithic microwave integrated circuit |
US5307075A (en) * | 1991-12-12 | 1994-04-26 | Allen Telecom Group, Inc. | Directional microstrip antenna with stacked planar elements |
WO1994017558A1 (en) * | 1993-01-29 | 1994-08-04 | The Regents Of The University Of California | Monolithic passive component |
US5478773A (en) * | 1994-04-28 | 1995-12-26 | Motorola, Inc. | Method of making an electronic device having an integrated inductor |
EP0725407A1 (en) * | 1995-02-03 | 1996-08-07 | International Business Machines Corporation | Three-dimensional integrated circuit inductor |
JPH0992539A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-04-04 | Uniden Corp | 立体渦巻状インダクタ及びそれを用いた誘導結合フィルタ |
US5793272A (en) * | 1996-08-23 | 1998-08-11 | International Business Machines Corporation | Integrated circuit toroidal inductor |
US5773870A (en) * | 1996-09-10 | 1998-06-30 | National Science Council | Membrane type integrated inductor and the process thereof |
US5805043A (en) * | 1996-10-02 | 1998-09-08 | Itt Industries, Inc. | High Q compact inductors for monolithic integrated circuit applications |
US5844299A (en) * | 1997-01-31 | 1998-12-01 | National Semiconductor Corporation | Integrated inductor |
KR100233237B1 (ko) * | 1997-09-10 | 1999-12-01 | 정선종 | 삼차원 코일 구조 미세 인덕터 및 그 형성 방법 |
US6008102A (en) * | 1998-04-09 | 1999-12-28 | Motorola, Inc. | Method of forming a three-dimensional integrated inductor |
KR100337950B1 (ko) * | 1998-09-15 | 2002-10-04 | 한국과학기술원 | 쏠레노이드인덕터의모놀리식제조방법 |
KR20010075974A (ko) * | 2000-01-21 | 2001-08-11 | 이서헌 | 반도체 집적회로 공정에 의한 인덕터 및 제조 방법 |
KR100394875B1 (ko) * | 2001-02-22 | 2003-08-19 | 주식회사 나노위즈 | 집적 3차원 솔레노이드 인덕터 및 그 제조 방법 |
-
2001
- 2001-03-29 KR KR10-2001-0016404A patent/KR100368930B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-12-26 WO PCT/KR2001/002260 patent/WO2002080279A1/en active Application Filing
- 2001-12-26 EP EP01274064A patent/EP1384268A4/en not_active Withdrawn
- 2001-12-26 US US10/473,555 patent/US20040104449A1/en not_active Abandoned
- 2001-12-26 JP JP2002578578A patent/JP2004530297A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007067236A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Fujitsu Ltd | 集積型電子部品および集積型電子部品製造方法 |
JP2007180081A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Murata Mfg Co Ltd | 集積化インダクタおよびその製造方法 |
JP2008205513A (ja) * | 2008-05-26 | 2008-09-04 | Fujitsu Ltd | 集積型電子部品 |
JP2011097517A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Smk Corp | 高周波結合器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1384268A1 (en) | 2004-01-28 |
KR20020076512A (ko) | 2002-10-11 |
KR100368930B1 (ko) | 2003-01-24 |
US20040104449A1 (en) | 2004-06-03 |
EP1384268A4 (en) | 2007-05-09 |
WO2002080279A1 (en) | 2002-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004530297A (ja) | 半導体基板の上に浮動している3次元金属素子、その回路モデル、及びその製造方法 | |
US7107666B2 (en) | Method of manufacturing an ultra-miniature magnetic device | |
US6249039B1 (en) | Integrated inductive components and method of fabricating such components | |
US6417754B1 (en) | Three-dimensional coil inductor | |
US6518165B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device having a metal layer floating over a substrate | |
EP1760731B1 (en) | Integrated electronic device | |
Yoon et al. | 3-D construction of monolithic passive components for RF and microwave ICs using thick-metal surface micromachining technology | |
EP1374314B1 (en) | Integrated toroidal coil inductors for ic devices and manufacturing method | |
US6114937A (en) | Integrated circuit spiral inductor | |
US20030070282A1 (en) | Ultra-miniature magnetic device | |
Yoon et al. | High-performance three-dimensional on-chip inductors fabricated by novel micromachining technology for RF MMIC | |
Yoon et al. | Embedded conductor technology for micromachined RF elements | |
KR100298480B1 (ko) | 집적회로의인덕터및그제조방법 | |
WO2006063193A2 (en) | 3-d transformer for high frequency applications | |
US7423509B2 (en) | Coil comprising several coil branches and micro-inductor comprising one of the coils | |
US7829799B2 (en) | Method for manufacturing a miniaturized three-dimensional electric component | |
KR100469248B1 (ko) | 무선통신 모듈용 마이크로 인덕터 | |
JP2005005595A (ja) | コイル部品 | |
KR100394875B1 (ko) | 집적 3차원 솔레노이드 인덕터 및 그 제조 방법 | |
WO2000005734A1 (en) | Ultra-miniature magnetic device | |
US6677659B2 (en) | Method for fabricating 3-dimensional solenoid and device fabricated | |
JP2005244084A (ja) | らせん状高周波コイルとその製造方法 | |
KR100367621B1 (ko) | 자기수동소자의 제조방법 | |
KR100357096B1 (ko) | 마이크로 수동소자 및 제조 방법 | |
JP2002513511A (ja) | 電磁気応用のためのヴァイアの無い集積誘導性素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080520 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081021 |