JP2021150579A - アイソレータ - Google Patents

Abstract

【課題】破壊が生じる可能性を低減可能なアイソレータを提供する。【解決手段】実施形態に係るアイソレータは、第１電極と、第１絶縁部と、第２電極と、第２絶縁部と、第１誘電部と、を備える。第１絶縁部は、第１電極の上に設けられている。第２電極は、第１絶縁部の上に設けられている。第２絶縁部は、第１電極から第２電極に向かう第１方向に垂直な第１面に沿って第２電極の周りに設けられ、第２電極に接する。第１誘電部は、第１方向において第１絶縁部と第２絶縁部との間に設けられている。第１誘電部の少なくとも一部は、第１面に沿って第２電極の周りに位置し、第２電極に接する。第１誘電部と第２絶縁部の第１界面と、第２電極の下端と、の間の第１方向における距離は、第１界面と第２電極の上端との間の第１方向における距離よりも短い。第１誘電部の比誘電率は、第１絶縁部の比誘電率よりも高く、且つ第２絶縁部の比誘電率よりも高い。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、アイソレータに関する。

アイソレータは、電流を遮断した状態で、磁界又は電界の変化を利用して信号を伝達する。このアイソレータについては、破壊が生じ難いことが望ましい。

米国特許出願公開第２０１８／０２８６８０２号明細書

本発明が解決しようとする課題は、破壊が生じる可能性を低減可能なアイソレータを提供することである。

実施形態に係るアイソレータは、第１電極と、第１絶縁部と、第２電極と、第２絶縁部と、第１誘電部と、を備える。前記第１絶縁部は、前記第１電極の上に設けられている。前記第２電極は、前記第１絶縁部の上に設けられている。前記第２絶縁部は、前記第１電極から前記第２電極に向かう第１方向に垂直な第１面に沿って前記第２電極の周りに設けられ、前記第２電極に接する。前記第１誘電部は、前記第１方向において前記第１絶縁部と前記第２絶縁部との間に設けられている。前記第１誘電部の少なくとも一部は、前記第１面に沿って前記第２電極の周りに位置し、前記第２電極に接する。前記第１誘電部と前記第２絶縁部の第１界面と、前記第２電極の下端と、の間の前記第１方向における距離は、前記第１界面と前記第２電極の上端との間の前記第１方向における距離よりも短い。前記第１誘電部の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率よりも高く、且つ前記第２絶縁部の比誘電率よりも高い。

第１実施形態に係るアイソレータを表す平面図である。 図１のＡ１−Ａ２断面図である。 図２の一部を拡大した断面図である。 第１実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。 第１実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。 第１実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。 参考例に係るアイソレータを表す断面図である。 参考例に係るアイソレータを表す断面図である。 第１実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第１実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第１実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第１実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第１実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第２実施形態に係るアイソレータを表す断面図である。 図１４の一部を拡大した断面図である。 第２実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。 第２実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。 第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。 第３実施形態に係るアイソレータを表す平面図である。 第３実施形態に係るアイソレータの断面構造を表す模式図である。 第３実施形態の第１変形例に係るアイソレータを表す平面図である。 図２６のＡ１−Ａ２断面図である。 図２６のＢ１−Ｂ２断面図である。 第３実施形態の第１変形例に係るアイソレータの断面構造を表す模式図である。 第３実施形態の第２変形例に係るアイソレータを表す平面図である。 第３実施形態の第２変形例に係るアイソレータの断面構造を表す模式図である。 第３実施形態の第３変形例に係るアイソレータを表す模式図である。 第４実施形態に係るパッケージを表す斜視図である。 第４実施形態に係るパッケージの断面構造を表す模式図である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るアイソレータを表す平面図である。
図２は、図１のＡ１−Ａ２断面図である。
第１実施形態は、例えば、デジタルアイソレータ、ガルバニックアイソレータ、ガルバニック絶縁素子と呼ばれるデバイスに関する。図１及び図２に表したように、第１実施形態に係るアイソレータ１００は、第１回路１、第２回路２、基板５、第１電極１１、第２電極１２、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、絶縁部２８、絶縁部２９、第１誘電部３１、第２誘電部３２、絶縁層４１〜４４、及び導電体５０を含む。図１では、絶縁部２８及び２９が省略されている。

実施形態の説明では、ＸＹＺ直交座標系を用いる。第１電極１１から第２電極１２に向かう方向をＺ方向（第１方向）とする。Ｚ方向に対して垂直であり、相互に直交する２方向をＸ方向（第２方向）及びＹ方向（第３方向）とする。また、説明のために、第１電極１１から第２電極１２に向かう方向を「上」と言い、その反対方向を「下」と言う。これらの方向は、第１電極１１と第２電極１２との相対的な位置関係に基づき、重力の方向とは無関係である。

図２に表したように、絶縁部２０は、基板５の上に設けられている。第１電極１１は、絶縁部２０中に設けられている。第１絶縁部２１は、第１電極１１及び絶縁部２０の上に設けられている。第２電極１２は、第１絶縁部２１の上に設けられている。第２絶縁部２２は、Ｚ方向に垂直なＸ−Ｙ面（第１面）に沿って、第２電極１２の周りに設けられている。第２絶縁部２２は、第２電極１２に接している。

図１及び図２に表した例では、第１電極１１及び第２電極１２は、Ｘ−Ｙ面に沿って螺旋状に設けられたコイルである。第１電極１１及び第２電極１２は、Ｚ方向において互いに対向している。第２電極１２の少なくとも一部は、Ｚ方向において、第１電極１１の少なくとも一部と並ぶ。

第１誘電部３１は、Ｚ方向において、第１絶縁部２１と第２絶縁部２２との間に設けられている。第１誘電部３１の少なくとも一部は、Ｘ−Ｙ面に沿って第２電極１２の周りに位置している。図２に表した例では、第１誘電部３１の全体がＸ−Ｙ面に沿って第２電極１２の周りに位置している。第１誘電部３１は、第２電極１２に接している。第１誘電部３１に用いられる材料の比誘電率は、第１絶縁部２１に用いられる材料の比誘電率よりも高い。

絶縁層４１は、第２電極１２の上に設けられている。例えば、絶縁層４１は、第２電極１２に接している。絶縁層４２は、第１電極１１と第１絶縁部２１との間に設けられている。例えば、絶縁層４２は、第１電極１１に接している。

導電体５０は、第１面に沿って第１電極１１及び第２電極１２の周りに設けられている。具体的には、導電体５０は、第１導電部５１、第２導電部５２、及び第３導電部５３を含む。第１導電部５１は、Ｘ−Ｙ面に沿って第１電極１１の周りに設けられている。第２導電部５２は、第１導電部５１の一部の上に設けられている。第２導電部５２は、第１導電部５１に沿って複数設けられている。第３導電部５３は、複数の第２導電部５２の上に設けられている。第３導電部５３は、Ｘ−Ｙ面に沿って第２電極１２の周りに位置する。

第２誘電部３２は、Ｘ−Ｙ面に沿って第３導電部５３の底部の周りに設けられている。第２誘電部３２は、第３導電部５３に接する。図２に表した例では、第１誘電部３１と第２誘電部３２は、連続的に設けられている。すなわち、第１誘電部３１と第２誘電部３２は一体に形成され、第１誘電部３１と第２誘電部３２との間はシームレスである。又は、第２誘電部３２は、Ｘ−Ｙ面に沿って第１誘電部３１から離れていても良い。第２誘電部３２に用いられる材料の比誘電率は、第１絶縁部２１に用いられる材料の比誘電率よりも高い。

絶縁層４３は、第３導電部５３の上に設けられている。例えば、絶縁層４３は、第３導電部５３に接している。絶縁層４１と４３は、連続的に設けられている。又は、絶縁層４３は、Ｘ−Ｙ面に沿って絶縁層４１から離れていても良い。絶縁層４４は、Ｘ−Ｙ面に沿って第２導電部５２の底部の周りに設けられている。絶縁層４４は、第１導電部５１の別の一部、及び第２導電部５２に接する。絶縁層４２と４４は、連続的に設けられている。又は、絶縁層４４は、Ｘ−Ｙ面に沿って絶縁層４２から離れていても良い。

図１に表した例では、第１電極１１の一端（コイルの一端）は、配線６０を介して第１回路１と電気的に接続されている。第１電極１１の他端（コイルの他端）は、配線６１を介して第１回路１と電気的に接続されている。

第２電極１２の一端（コイルの一端）は、パッド６２及び配線６３を介して第２回路２と電気的に接続されている。第２電極１２の他端（コイルの他端）は、パッド６４及び配線６５を介して第２回路２と電気的に接続されている。例えば、パッド６２は、第２電極１２の一端の上に設けられている。パッド６４は、第２電極１２の他端の上に設けられている。パッド６２のＺ方向における位置及びパッド６４のＺ方向における位置は、第２電極１２のＺ方向における位置と同じでも良い。パッド６２及び６４は、第２電極１２と一体に形成されても良い。

図２に表したように、導電体５０の上には、パッド６６が設けられている。導電体５０は、パッド６６及び配線６７を介して、不図示の導電部材と電気的に接続される。例えば、導電体５０及び基板５は、基準電位に接続される。基準電位は、例えば接地電位である。導電体５０が基準電位に接続され、導電体５０が浮遊電位となることを防止できる。これにより、導電体５０の電位の変動により、導電体５０と各電極との間において、予期せぬ絶縁破壊が生じる可能性を低減できる。
また、第１回路１は、基板５の上に設けられても良い。この場合、導電体５０が第１回路１の上に設けられることで、基板５及び導電体５０の外部から第１回路１に向けた電磁波に対して、第１回路１が導電体５０により遮蔽される。この結果、第１回路１の動作をより安定化させることができる。

パッド６２及び６６の周りには、Ｘ−Ｙ面に沿って絶縁部２８が設けられている。絶縁部２９は、絶縁部２８の上に設けられている。

第１回路１及び第２回路２の一方は、送信回路として用いられる。第１回路１及び第２回路２の他方は、受送回路として用いられる。ここでは、第１回路１が送受回路であり、第２回路２が受送回路である場合について説明する。

第１回路１は、第１電極１１へ、伝達に適した波形の信号（電流）を送る。電流が第１電極１１を流れると、螺旋状の第１電極１１の内側を通る磁界が発生する。第１電極１１の少なくとも一部は、Ｚ方向において、第２電極１２の少なくとも一部と並ぶ。発生した磁力線の一部は、第２電極１２の内側を通る。第２電極１２の内側における磁界の変化により、第２電極１２に誘導起電力が生じ、第２電極１２を電流が流れる。第２回路２は、第２電極１２を流れる電流を検出し、検出結果に応じた信号を生成する。これにより、第１電極１１と第２電極１２との間で、電流を遮断（絶縁）した状態で、信号が伝達される。

アイソレータ１００の各構成要素の材料の一例を説明する。
第１電極１１、第２電極１２、及び導電体５０は、例えば金属を含む。第１電極１１、第２電極１２、及び導電体５０は、例えば、銅及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも１つの金属を含む。信号を伝達する際の第１電極１１及び第２電極１２における発熱を抑制するために、これらの電極の電気抵抗は、低いことが好ましい。電気抵抗の低減の観点から、第１電極１１及び第２電極１２は、銅を含むことが好ましい。
絶縁部２０、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、及び絶縁部２８は、シリコン及び酸素を含む。例えば、絶縁部２０、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、及び絶縁部２８は、酸化シリコンを含む。絶縁部２０、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、及び絶縁部２８は、さらに窒素を含んでも良い。
絶縁部２９は、ポリイミド、ポリアミドなどの絶縁性樹脂を含む。
絶縁層４１〜４４は、シリコン及び窒素を含む。例えば、絶縁層４１〜４４は、窒化シリコンを含む。
基板５は、シリコン及び不純物を含む。不純物は、ボロン、リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群より選択された少なくとも１つである。

第１誘電部３１及び第２誘電部３２は、シリコンと窒素を含む第１材料、アルミニウムと酸素を含む第２材料、タンタルと酸素を含む第３材料、ハフニウムと酸素を含む第４材料、ジルコニウムと酸素を含む第５材料、ストロンチウムとチタンと酸素を含む第６材料、ビスマスと鉄と酸素とを含む第７材料、及びバリウムとチタンと酸素を含む第８材料からなる群より選択された少なくとも１つを含む。例えば、第１誘電部３１及び第２誘電部３２は、窒化シリコンを含む。第１誘電部３１に含まれる材料は、第２誘電部３２に含まれる材料と異なっていても良い。

第１誘電部３１の比誘電率は、第１絶縁部２１の比誘電率よりも高く、且つ第２絶縁部２２の比誘電率よりも高い。第２誘電部３２の比誘電率は、第１絶縁部２１の比誘電率よりも高く、且つ第２絶縁部２２の比誘電率よりも高い。

例えば、第１誘電部３１及び第２誘電部３２はシリコン及び窒素を含み、第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２はシリコン、酸素、及び窒素を含む。この場合、第１誘電部３１における窒素濃度は、第１絶縁部２１における窒素濃度よりも高く、且つ第２絶縁部２２における窒素濃度よりも高い。

第２電極１２は、第１金属層１２ａ及び第２金属層１２ｂを含んでも良い。第２金属層１２ｂは、第１金属層１２ａと第１絶縁部２１との間、第１金属層１２ａと第１誘電部３１との間、及び第１金属層１２ａと第２絶縁部２２との間に設けられている。第１電極１１は、第３金属層１１ｃ及び第４金属層１１ｄを含んでも良い。第４金属層１１ｄは、第３金属層１１ｃと絶縁部２０との間に設けられている。第１金属層１２ａ及び第３金属層１１ｃは、銅を含む。第２金属層１２ｂ及び第４金属層１１ｄは、タンタルを含む。第２金属層１２ｂ及び第４金属層１１ｄは、タンタルと、窒化タンタルと、の積層膜を含んでも良い。第２金属層１２ｂ及び第４金属層１１ｄが設けられることで、第１金属層１２ａ及び第３金属層１１ｃに含まれる金属材料の各絶縁部への拡散を抑制できる。

第１導電部５１は、金属層５１ａ及び５１ｂを含んでも良い。金属層５１ｂは、金属層５１ａと絶縁部２０との間に設けられている。第２導電部５２は、金属層５２ａ及び５２ｂを含んでも良い。金属層５２ｂは、金属層５２ａと第１絶縁部２１との間、及び金属層５２ａと第１導電部５１との間に設けられている。第３導電部５３は、金属層５３ａ及び５３ｂを含んでも良い。金属層５３ｂは、金属層５３ａと第２絶縁部２２との間、金属層５３ａと第２誘電部３２との間、及び金属層５３ａと第２導電部５２との間に設けられている。金属層５１ａ〜５３ａは、銅を含む。金属層５１ｂ〜５３ｂは、タンタルを含む。金属層５１ｂ〜５３ｂは、タンタルと、窒化タンタルと、の積層膜を含んでも良い。金属層５１ｂ〜５３ｂが設けられることで、金属層５１ａ〜５３ａに含まれる金属材料の各絶縁部への拡散を抑制できる。

図３は、図２の一部を拡大した断面図である。
図３に表したように、第１誘電部３１と第２絶縁部２２との間には、第１界面Ｓ１が存在する。第１界面Ｓ１と第２電極１２の下端との間のＺ方向における距離Ｄ１は、第１界面Ｓ１と第２電極１２の上端との間のＺ方向における距離Ｄ２よりも短いことが好ましい。第１誘電部３１と第１絶縁部２１との間には、第２界面Ｓ２が存在する。アイソレータ１００では、第２界面Ｓ２は、第２電極１２の下端よりも上方に位置する。

第２電極１２のＸ方向及びＹ方向における端面ＥＳと第２電極１２の底面ＢＳとの間の角度は、例えば９０度以上である。好ましくは、当該角度は、９０度よりも大きい。

図４〜図６は、第１実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。
図４〜図６を参照して、第１実施形態に係るアイソレータの製造方法の一例を説明する。図４〜図６は、図１のＡ１−Ａ２線で示す位置における製造工程を表している。

基板５の上に、化学気相堆積（ＣＶＤ）により絶縁部２０を形成する。絶縁部２０の上面に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、開口ＯＰ１及びＯＰ２を形成する。開口ＯＰ１は、第１電極１１に対応する位置に形成される。開口ＯＰ２は、第１導電部５１に対応する位置に形成される。図４（ａ）に表したように、開口ＯＰ１及びＯＰ２が形成された絶縁部２０の上面に沿って、スパッタリングにより金属層ＭＬ１を形成する。

金属層ＭＬ１の上に、開口ＯＰ１及びＯＰ２を埋め込む別の金属層を形成する。別の金属層は、スパッタリングによるシード層の形成、及びめっきによるシード層上へのめっき層の形成によって形成される。絶縁部２０の上面が露出するまで、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う。図４（ｂ）に表したように、金属層ＭＬ１及び別の金属層が複数に分断され、第１電極１１及び第１導電部５１が形成される。

絶縁部２０、第１電極１１、及び第１導電部５１の上に、ＣＶＤにより絶縁層４２を形成する。絶縁層４２の上に、ＣＶＤにより第１絶縁部２１を形成する。ＲＩＥにより、第１絶縁部２１及び絶縁層４２を貫通し、第１導電部５１に達する開口ＯＰ３を形成する。図４（ｃ）に表したように、第１絶縁部２１の上面及び開口ＯＰ３の内面に沿って、スパッタリングにより金属層ＭＬ２を形成する。

金属層ＭＬ２の上に、スパッタリング及びめっきにより、開口ＯＰ３を埋め込む別の金属層を形成する。第１絶縁部２１の上面が露出するまで、ＣＭＰを行う。これにより、第２導電部５２が形成される。図５（ａ）に表したように、第１絶縁部２１及び第２導電部５２の上に、ＣＶＤ又はスパッタリングにより、誘電層ＤＬ１を形成する。

誘電層ＤＬ１の上に、ＣＶＤにより第２絶縁部２２を形成する。ＲＩＥにより、第２絶縁部２２及び誘電層ＤＬ１を貫通する開口ＯＰ４及びＯＰ５を形成する。開口ＯＰ４は、第２電極１２に対応する位置に形成され、第１電極１１の上に位置する。開口ＯＰ５は、第３導電部５３に対応する位置に形成され、第２導電部５２の上に位置する。

このとき、誘電層ＤＬ１と第２絶縁部２２の界面と開口ＯＰ４の下端との間の距離は、当該界面と開口ＯＰ４の上端との間の距離よりも短くできる。また、開口ＯＰ５を通して第２導電部５２が露出する。図５（ｂ）に表したように、開口ＯＰ４の内面、開口ＯＰ５の内面、及び第２絶縁部２２の上面に沿って、スパッタリングにより金属層ＭＬ３を形成する。

金属層ＭＬ３の上に、スパッタリング及びめっきにより、開口ＯＰ４及びＯＰ５を埋め込む別の金属層を形成する。第２絶縁部２２の上面が露出するまで、ＣＭＰを行う。これにより、金属層ＭＬ３及び別の金属層が複数に分断され、第２電極１２及び第３導電部５３が形成される。第２電極１２の周りに位置する誘電層ＤＬ１の一部が、第１誘電部３１に対応する。第３導電部５３の周りに位置する誘電層ＤＬ１の別の一部が、第２誘電部３２に対応する。図６（ａ）に表したように、絶縁部２２、第２電極１２、及び第３導電部５３の上に、ＣＶＤにより絶縁層４１を形成する。

絶縁層４１の上に、ＣＶＤにより絶縁部２８を形成する。絶縁層４１及び絶縁部２８を貫通し、第２電極１２及び第３導電部５３にそれぞれ達する複数の開口を形成する。スパッタリングにより、複数の開口を埋め込みつつ、絶縁部２８の上に第２電極１２及び第３導電部５３とそれぞれ電気的に接続されたパッド６２、パッド６６、及び不図示のパッド６４を形成する。ＣＶＤにより各パッドを覆う絶縁層を形成し、この絶縁層をパターニングする。これにより、絶縁部２８が形成される。絶縁部２８の上に、樹脂を塗布して硬化させることにより、絶縁部２９を形成する。各パッドにそれぞれ配線を接続する。これにより、図６（ｂ）に表したように、アイソレータ１００が製造される。

図７及び図８を参照して、第１実施形態の効果を説明する。
図７及び図８は、参考例に係るアイソレータを表す断面図である。
図７に表した参考例に係るアイソレータ１００ｒ１では、第１誘電部３１及び第２誘電部３２が設けられていない。図８に表した参考例に係るアイソレータ１００ｒ２では、第１誘電部３１が第１絶縁部２１と第２電極１２との間に設けられている。第１誘電部３１は、Ｘ方向又はＹ方向において、第２電極１２と並んでいない。第２誘電部３２は、第１絶縁部２１と第３導電部５３との間に設けられている。第２誘電部３２は、Ｘ方向又はＹ方向において、第３導電部５３と並んでいない。アイソレータ１００ｒ１及び１００ｒ２のその他の構造は、アイソレータ１００の構造と同様である。

アイソレータ１００、１００ｒ１、及び１００ｒ２では、第１電極１１と第２電極１２との間で信号が伝達される際、第１電極１１に対して正の電圧が第２電極１２に印加される。第１電極１１と第２電極１２との間、及び導電体５０と第２電極１２との間に、電位差が生じる。これにより、第２電極１２の端面ＥＳの下端ＬＥ近傍に、電界集中が発生する。下端ＬＥ近傍の電界強度が高いと、絶縁破壊が生じ、アイソレータが破壊される。このため、下端ＬＥ近傍の電界強度は、低いことが望ましい。

発明者らは、アイソレータ１００、１００ｒ１、及び１００ｒ２について、それぞれ下端ＬＥ近傍の電界強度をシミュレーションにより計算した。シミュレーションでは、いずれのアイソレータについても、第１電極１１と第２電極１２との間の電圧は、７．０ｋＶに設定した。アイソレータ１００については、第２界面Ｓ２と第２電極１２の下端との間のＺ方向における距離を、第２電極１２のＺ方向における長さの約６％に設定した。その結果、アイソレータ１００ｒ１では、下端ＬＥ近傍の最大電界強度は、４５．２ＭＶ／ｃｍであった。アイソレータ１００ｒ２では、下端ＬＥ近傍の最大電界強度は、４２．５ＭＶ／ｃｍであった。アイソレータ１００では、下端ＬＥ近傍の最大電界強度は、４１ＭＶ／ｃｍであった。

シミュレーション結果から、第１誘電部３１が設けられることで、第１誘電部３１が設けられていない場合に比べて、下端ＬＥ近傍の最大電界強度が低下することが分かった。また、第１誘電部３１がＸ−Ｙ面に沿って第２電極１２の周りに設けられた場合、第１誘電部３１が第１絶縁部２１と第２電極１２との間に設けられた場合に比べて、下端ＬＥ近傍の電界強度がさらに低下することが分かった。これは、第１誘電部３１がＸ−Ｙ面に沿って第２電極１２の周りに設けられた場合のほうが、第２電極１２の下端ＬＥ近傍の電界を効果的に低減できたことによる。

また、第１誘電部３１は、Ｘ−Ｙ面に沿って第２電極１２の一部の周りに設けられることが好ましい。アイソレータ１００では、第２絶縁部２２が、Ｘ−Ｙ面に沿って第２電極１２の別の一部の周りに設けられている。また、例えば図３に表したように、距離Ｄ１は距離Ｄ２よりも短い。すなわち、第１誘電部３１は、第２電極１２の下端近傍に設けることができる。この構造によれば、第１誘電部３１が、第２電極１２全体の周りに設けられる場合と比べて、下端ＬＥ近傍の最大電界強度を低減しつつ、第１誘電部３１のＺ方向における厚みを小さくできる。第１誘電部３１の電気抵抗率が第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２のそれぞれの電気抵抗率よりも低い場合でも、第１誘電部３１を介したリーク電流を低減できる。例えば、第１電極１１及び第２電極１２の周りに導電体５０が設けられるときに、第２電極１２と導電体５０との間でＸ−Ｙ面に沿って流れるリーク電流を低減できる。リーク電流の低減により、リーク電流が流れる方向に沿って絶縁破壊が生じる可能性を、低減できる。

すなわち、第１実施形態によれば、下端ＬＥ近傍の電界強度を低減しつつ、リーク電流に起因する絶縁破壊の可能性を低減できる。

図３に表したように、第２電極１２の端面ＥＳと第２電極１２の底面ＢＳとの間の角度は、９０度よりも大きいことが好ましい。当該角度が９０度よりも大きいと、端面ＥＳと底面ＢＳとの間の角の曲率が小さくなる。この結果、下端ＬＥ近傍の電界強度をさらに低減できる。

第１誘電部３１は、シリコン及び窒素を含むことが好ましい。例えば、第１誘電部３１は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、及び炭窒化シリコンからなる群より選択された少なくともいずれかを含む。第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２は、シリコンおよび酸素を含むことが好ましい。第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２は、例えば酸化シリコンを含む。これにより、第１誘電部３１の比誘電率を、第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２のそれぞれの比誘電率よりも高めることができる。また、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、及び第１誘電部３１の機械的な強度を向上できる。さらに、これらの材料は、半導体の製造工程に好適に用いることができ、例えば、アイソレータ１００の歩留まりの向上、コストの低減などが可能となる。

（変形例）
図９〜図１３は、第１実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。
図９に表したアイソレータ１１０では、第２界面Ｓ２のＺ方向における位置は、第２電極１２の下端のＺ方向における位置と同じである。

第２界面Ｓ２の位置及び第２電極１２の下端の位置に、製造工程における誤差が生じても良い。例えば、第２界面Ｓ２と第２電極１２の下端との間のＺ方向における距離が、第２電極１２のＺ方向における長さの１．０％以下であれば、第２界面Ｓ２のＺ方向における位置は、第２電極１２の下端のＺ方向における位置と同じであるとみなせる。

アイソレータ１１０によれば、アイソレータ１００に比べて、下端ＬＥ近傍の電界強度をさらに低減できる。

図１０に表したアイソレータ１２０のように、第１界面Ｓ１が、第２電極１２の下端よりも上方に位置し、且つ、第２界面Ｓ２が、第２電極１２の下端よりも下方に位置していても良い。すなわち、第２電極１２の下端が、第１誘電部３１の中に設けられていても良い。この場合も、アイソレータ１００と同様に、下端ＬＥ近傍の電界強度を低減できる。アイソレータ１２０によれば、第１誘電部３１を含まない参考例に係るアイソレータ１００ｒ１に比べて、下端ＬＥの下方及び側方の両方において、静電ポテンシャルの等高線の曲率を緩やかにできる。これにより、下端ＬＥ近傍の最大電界強度を大きく低減することができる。

図１１に表したアイソレータ１３０のように、第２電極１２の周りに第２絶縁部２２が設けられていなくても良い。第１誘電部３１は、Ｘ−Ｙ面に沿って第２電極１２の周りに設けられている。第１誘電部３１は、例えば絶縁層４１に接する。例えば、第１誘電部３１のＺ方向における厚みは、第２電極１２のＺ方向における長さと同じか、それ以上である。この場合も、アイソレータ１００と同様に、下端ＬＥ近傍の電界強度を低減できる。

図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に表したように、第１電極１１の一部の周りに、Ｘ−Ｙ面に沿って第３誘電部３３が設けられても良い。第１導電部５１の一部の周りに、Ｘ−Ｙ面に沿って第４誘電部３４が設けられても良い。第３誘電部３３と絶縁層４２との間及び第４誘電部３４と絶縁層４２との間には、絶縁部２５が設けられている。第３誘電部３３及び絶縁部２５は、絶縁部２０の上に設けられている。

図１２（ａ）に表したアイソレータ１４１のように、絶縁部２０と第３誘電部３３との間の界面Ｓ３は、第１電極１１の下端よりも上方に位置していても良い。図１２（ｂ）に表したアイソレータ１４２のように、界面Ｓ３のＺ方向における位置は、第１電極１１の下端のＺ方向における位置と同じでも良い。図１２（ｃ）に表したアイソレータ１４３のように、界面Ｓ３は第１電極１１の下端よりも下方に位置し、第１電極１１の下端が第３絶縁部３３中に設けられていても良い。

絶縁部２５は、例えば酸化シリコンを含む。第３誘電部３３及び第４誘電部３４は、上述した第１〜第８材料からなる群より選択された少なくとも１つを含む。例えば、第３誘電部３３及び第４誘電部３４は、窒化シリコンを含む。

図１３に表したアイソレータ１５０のように、第１電極１１及び第２電極１２は、平板状であっても良い。アイソレータ１５０において、第１電極１１及び第２電極１２は、図１に表したアイソレータ１００と同様に、Ｘ−Ｙ面に沿って広がる。また、第１電極１１及び第２電極１２は、Ｚ方向において互いに対向している。例えば、第１電極１１と第２電極１２は、第１電極１１の上面と第２電極１２の下面が平行となるように設けられる。
Ｚ方向から見たときの第１電極１１及び第２電極１２の形状は、任意であるが、下端ＬＥ近傍の最大電界強度を低減するために、円状であることが好ましい。

アイソレータ１５０は、磁界の変化に代えて、電界の変化を利用して信号を伝達する。具体的には、第２回路２が第２電極１２へ電圧を印加すると、第１電極１１と第２電極１２との間に電界が発生する。第１回路１は、このときの電極間容量を検出し、検出結果に基づいて信号を生成する。これにより、第１電極１１と第２電極１２との間で、電流を遮断した状態で信号が伝達される。

いずれの変形例においても、第１誘電部３１が設けられることで、下端ＬＥ近傍の電界強度を低減できる。これにより、第２電極１２への電圧の印加時に、アイソレータの破壊が生じる可能性を低減できる。

変形例に表した構造は、適宜組み合わせ可能である。例えば、アイソレータ１１０、１２０、又は１５０に、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）のいずれかに表した第３誘電部３３又は第４誘電部３４が設けられても良い。アイソレータ１１０、１２０、又は１３０に、アイソレータ１５０の第１電極１１及び第２電極１２の構造が適用されても良い。

（第２実施形態）
図１４は、第２実施形態に係るアイソレータを表す断面図である。
図１４に表した第２実施形態に係るアイソレータ２００は、第１誘電部３１及び第２誘電部３２の構成について、第１実施形態に係るアイソレータ１００と差異を有する。

第１誘電部３１は、第１絶縁部２１と第２電極１２との間、及び第２絶縁部２２と第２電極１２との間に設けられている。第１誘電部３１は、第２電極１２の底面及び側面に沿って設けられている。第１誘電部３１は、第２電極１２に接している。第１誘電部３１は、Ｚ方向における第１絶縁部２１と第２絶縁部２２との間には設けられていない。

第１誘電部３１の比誘電率は、第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２のそれぞれの比誘電率よりも高い。第１誘電部３１は、連続的に設けられている。すなわち、第１誘電部３１は、シームレスである。例えば、第１誘電部３１は、第２電極１２の底面に接触する部分と、第２電極１２の側面に接触する別の部分と、を有する。これらの部分の間には、界面が存在しない。

第２誘電部３２の比誘電率は、第１絶縁部２１及び第２絶縁部２２のそれぞれの比誘電率よりも高い。第２誘電部３２は、第１絶縁部２１と第３導電部５３との間、及び第２絶縁部２２と第３導電部５３との間に設けられている。第２誘電部３２は、第３導電部５３の底面の一部及び側面に沿って設けられている。第２導電部５２と第３導電部５３との間の電気的な接続のために、第２誘電部３２は、第２導電部５２と第３導電部５３との間には設けられていない。第２誘電部３２は、第３導電部５３に接している。

第２実施形態によれば、第２電極１２の下端ＬＥ近傍が第１誘電部３１に被覆される。下端ＬＥの下方及び側方の両方において、静電ポテンシャルの等高線の曲率を緩やかにできる。このため、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、下端ＬＥ近傍の最大電界強度を低減できる。

また、第１誘電部３１は、連続的に設けられている。第１誘電部３１の下端ＬＥ近傍に界面が存在すると、界面に存在する不純物が、電界強度分布に影響を与えうる。この結果、下端ＬＥ近傍の電界強度が増大する可能性がある。第２実施形態によれば、界面が存在することによる電界強度分布の変動を抑制できる。これにより、第２電極１２への電圧の印加時に、アイソレータ２００の破壊が生じる可能性を低減できる。

図１５は、図１４の一部を拡大した断面図である。
第２絶縁部２２は、図１５に表したように、第１絶縁領域２２ａ及び第２絶縁領域２２ｂを含んでいても良い。第２絶縁領域２２ｂは、第１絶縁領域２２ａの上に設けられている。第１絶縁領域２２ａの比誘電率は、第２絶縁領域２２ｂの比誘電率及び第１絶縁部２１の比誘電率と異なる。第１誘電部３１の下端は、第１絶縁部２１と第１絶縁領域２２ａとの間の界面Ｓ４よりも下方に位置する。

例えば、第１絶縁領域２２ａの比誘電率は、第２絶縁領域２２ｂの比誘電率及び第１絶縁部２１の比誘電率よりも高い。第１絶縁領域２２ａは、シリコン、酸素、及び水素を含む。第１絶縁部２１及び第２絶縁領域２２ｂは、シリコン、酸素、及び窒素を含む。第１絶縁領域２２ａにおける水素濃度は、第１絶縁部２１における水素濃度及び第２絶縁領域２２ｂにおける水素濃度よりも高い。第１絶縁部２１における窒素濃度及び第２絶縁領域２２ｂにおける窒素濃度は、第１絶縁領域２２ａにおける窒素濃度よりも高い。

第２実施形態に係るアイソレータの製造方法の一例を説明する。
図１６及び図１７は、第２実施形態に係るアイソレータの製造方法を表す断面図である。
まず、図４（ａ）〜図４（ｃ）に表した工程と同様の工程を実行する。金属層ＭＬ１の上に、めっき法により、開口ＯＰ３を埋め込む別の金属層を形成する。図１６（ａ）に表したように、第１絶縁部２１の上面が露出するまで、ＣＭＰを行う。これにより、第２導電部５２が形成される。図５（ａ）に表したように、第１絶縁部２１及び第２導電部５２の上に、ＣＶＤにより、絶縁層ＩＬ１及びＩＬ２を形成する。

例えば、第１絶縁部２１及び絶縁層ＩＬ２は、テトラオキシシラン（ＴＥＯＳ）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスを用いたプラズマＣＶＤにより形成される。絶縁層ＩＬ１は、酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ）ガスとシラン（ＳｉＨ_４）ガスを用いたプラズマＣＶＤにより形成される。

第２絶縁部２２及び第１誘電部３１を貫通する開口ＯＰ４及びＯＰ５を形成する。開口ＯＰ４の内面、開口ＯＰ５の内面、及び第２絶縁部２２の上面に沿って、誘電層ＤＬ１を形成する。図１６（ｂ）に表したように、誘電層ＤＬ１の上面に沿って金属層ＭＬ３を形成する。

金属層ＭＬ３の上に、めっき法により、開口ＯＰ４及びＯＰ５を埋め込む別の金属層を形成する。図１７（ａ）に表したように、絶縁層ＩＬ２の上面が露出するまで、ＣＭＰを行う。これにより、誘電層ＤＬ１、金属層ＭＬ３、及び別の金属層が複数に分断され、第１誘電部３１、第２誘電部３２、第２電極１２、及び第３導電部５３が形成される。絶縁層ＩＬ１及びＩＬ２は、それぞれ第１絶縁領域２２ａ及び第２絶縁領域２２ｂに対応する。このような、開口ＯＰ４の形成、及び開口ＯＰ４側壁への誘電層ＤＬ１の形成を含む工程は、第２電極１２の底面と側壁へのシームレスな誘電層ＤＬ１の形成を可能とする。

以降は、図６（ｂ）に表した工程と同様に、絶縁層４１の上に、パッド６２、パッド６４、パッド６６、絶縁部２８、及び絶縁部２９を形成する。これにより、図１７（ｂ）に表したように、第２実施形態に係るアイソレータ２００が製造される。

（変形例）
図１８〜図２３は、第２実施形態の変形例に係るアイソレータを表す断面図である。
図１８に表したアイソレータ２１０のように、第３誘電部３３及び第４誘電部３４が設けられていても良い。
第３誘電部３３は、絶縁部２０と第１電極１１との間に設けられている。第３誘電部３３は、第１電極１１の底面及び側面に沿って連続的に設けられている。第３誘電部３３は、第１電極１１に接している。第４誘電部３４は、絶縁部２０と第１導電部５１との間に設けられている。第４誘電部３４は、第１導電部５１の底面及び側面に沿って連続的に設けられている。第４誘電部３４は、第１導電部５１に接している。

図１９に表したアイソレータ２２０では、第１誘電部３１が、Ｚ方向において第１絶縁部２１と第２絶縁部２２との間にさらに設けられている。すなわち、第１誘電部３１の一部は第２電極１２の底面及び側面に沿って設けられ、第１誘電部３１の別の一部はＸ−Ｙ面に沿って第２電極１２の一部の周りに設けられている。

第２誘電部３２の一部は第３導電部５３の底面及び側面に沿って設けられ、第２誘電部３２の別の一部はＸ−Ｙ面に沿って第３導電部５３の一部の周りに設けられている。第１誘電部３１の前記別の一部は、第２誘電部３２の前記別の一部と連続していても良い。

アイソレータ２２０によれば、アイソレータ２００に比べて、下端ＬＥ近傍の電界強度をさらに低減できる。

第１絶縁部２１と第１誘電部３１の前記別の一部との間には、第２界面Ｓ２が存在する。第２界面Ｓ２は、Ｘ−Ｙ面に沿って広がっている。第２界面Ｓ２は、第２電極１２の下端よりも上方に位置している。

図２０に表したアイソレータ２３０のように、第２界面Ｓ２のＺ方向における位置は、第２電極１２の下端のＺ方向における位置と同じであっても良い。アイソレータ２３０によれば、アイソレータ２２０に比べて、下端ＬＥ近傍の電界強度をさらに低減できる。

図２１に表したアイソレータ２４０のように、第２電極１２の下端は、第１界面Ｓ１よりも下方に位置し、第２界面Ｓ２よりも上方に位置していても良い。この場合、第１絶縁部２１と第２電極１２との間のＺ方向における第１誘電部３１の厚みは、第１絶縁部２１と第２絶縁部２２との間のＺ方向における第１誘電部３１の厚みよりも大きい。

図２２（ａ）〜図２２（ｃ）に表したように、第３誘電部３３の一部が第１電極１１の底面及び側面に沿って設けられ、第３誘電部３３の別の一部が、Ｘ−Ｙ面に沿って第１電極１１の一部の周りに設けられていても良い。第４誘電部３４の一部が第１導電部５１の底面及び側面に沿って設けられ、第４誘電部３４の別の一部が、Ｘ−Ｙ面に沿って第１導電部５１の一部の周りに設けられていても良い。

絶縁部２０と第３誘電部３３の前記別の一部との間には、界面Ｓ３が存在する。界面Ｓ３は、Ｘ−Ｙ面に沿って広がっている。図２２（ａ）に表したアイソレータ２５１のように、界面Ｓ３は、第１電極１１の下端よりも上方に位置している。

又は、図２２（ｂ）に表したアイソレータ２５２のように、界面Ｓ３のＺ方向における位置は、第１電極１１の下端のＺ方向における位置と同じであっても良い。図２２（ｃ）に表したアイソレータ２５３のように、界面Ｓ３は、第１電極１１の下端よりも下方に位置していても良い。

図２３に表したアイソレータ２６０のように、第１電極１１及び第２電極１２は、平板状であっても良い。

変形例に表した構造は、適宜組み合わせ可能である。例えば、アイソレータ２２０〜２４０及び２６０のいずれかに、図２２（ａ）〜図２２（ｃ）のいずれかに表した第３誘電部３３及び第４誘電部３４が設けられても良い。アイソレータ２２０〜２４０のいずれかに、アイソレータ２６０の第１電極１１及び第２電極１２の構造が適用されても良い。

図２４は、第３実施形態に係るアイソレータを表す平面図である。
図２５は、第３実施形態に係るアイソレータの断面構造を表す模式図である。
第３実施形態に係るアイソレータ３００では、図２４に表したように、配線６１を介して、第１電極１１の一端が導電体５０と電気的に接続されている。第１電極１１の他端は、配線６０を介して第１回路１と電気的に接続されている。

図２５に表したように、第１回路１は、基板５中に設けられている。第２回路２は、基板５から離れた基板６中に設けられている。パッド６２は、配線６３を介して、基板６の上に設けられたパッド６８と電気的に接続されている。パッド６４は、配線６５を介して、基板６の上に設けられたパッド６９と電気的に接続されている。第２回路２は、パッド６８及び６９と電気的に接続されている。

アイソレータ３００において、基板５より上側の構造には、既に説明した各実施形態に係る構造を適用可能である。これにより、第２電極１２の端面の下端近傍における電界強度を低減できる。

図２６は、第３実施形態の第１変形例に係るアイソレータを表す平面図である。
図２７は、図２６のＡ１−Ａ２断面図である。図２８は、図２６のＢ１−Ｂ２断面図である。
図２９は、第３実施形態の第１変形例に係るアイソレータの断面構造を表す模式図である。
第１変形例に係るアイソレータ３１０は、図２６に表したように、第１構造体１０−１及び第２構造体１０−２を含む。

第１構造体１０−１は、図２６、図２７、及び図２９に表したように、電極１１−１、電極１２−１、絶縁部２１−１、絶縁部２２−１、誘電部３１ａ、誘電部３２ａ、絶縁層４１ａ〜４４ａ、導電体５０ａ、パッド６２ａ、パッド６４ａ、及びパッド６６ａを含む。電極１１−１、電極１２−１、絶縁部２１−１、絶縁部２２−１、誘電部３１ａ、誘電部３２ａ、絶縁層４１ａ〜４４ａ、導電体５０ａ、パッド６２ａ、パッド６４ａ、及びパッド６６ａの構造は、例えば、図２に表した第１電極１１、第２電極１２、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、第１誘電部３１、第２誘電部３２、絶縁層４１〜４４、導電体５０、パッド６２、パッド６４、及びパッド６６の構造とそれぞれ同様である。

第２構造体１０−２は、図２６、図２８、及び図２９に表したように、電極１１−２、電極１２−２、絶縁部２１−２、絶縁部２２−２、誘電部３１ｂ、誘電部３２ｂ、絶縁層４１ｂ〜４４ｂ、導電体５０ｂ、パッド６２ａ、パッド６４ａ、及びパッド６６ａを含む。電極１１−２、電極１２−２、絶縁部２１−２、絶縁部２２−２、誘電部３１ｂ、誘電部３２ｂ、絶縁層４１ｂ〜４４ｂ、導電体５０ｂ、パッド６２ｂ、パッド６４ｂ、及びパッド６６ｂの構造は、例えば、図２に表した第１電極１１、第２電極１２、第１絶縁部２１、第２絶縁部２２、第１誘電部３１、第２誘電部３２、絶縁層４１〜４４、導電体５０、パッド６２、パッド６４、及びパッド６６の構造とそれぞれ同様である。

図２６に表したように、パッド６２ａは、配線６３によってパッド６２ｂと電気的に接続されている。パッド６４ａは、配線６５によってパッド６４ｂと電気的に接続されている。

パッド６６ａは、配線６７ａによって別の導電部材と電気的に接続されている。パッド６６ｂは、配線６７ｂによって別の導電部材と電気的に接続されている。

図２９に表したように、第１回路１は、基板５中に設けられている。第１構造体１０−１は、基板５の上に設けられている。第２回路２は、基板６中に設けられている。第２構造体１０−２は、基板６の上に設けられている。電極１１−１の一端は導電体５０ａと電気的に接続されている。電極１１−１の他端は第１回路１と電気的に接続されている。電極１１−２の一端は導電体５０ｂと電気的に接続されている。電極１１−２の他端は第２回路２と電気的に接続されている。

アイソレータ３１０において、基板５より上側の構造及び基板６より上側の構造には、既に説明した各実施形態に係る構造を適用可能である。これにより、電極１２−１の端面の下端近傍における電界強度を低減できる。また、電極１２−２の端面の下端近傍における電界強度を低減できる。図２６〜図２９に表したアイソレータ３１０では、一対の電極１１−１及び電極１２−１が、一対の電極１１−２及び電極１２−２と直列に接続されている。換言すると、第１回路１と第２回路２との間は、直列に接続された二対の電極によって、二重に絶縁されている。アイソレータ３１０によれば、一対の電極によって一重に絶縁された構造に比べて、絶縁信頼性を向上できる。

図３０は、第３実施形態の第２変形例に係るアイソレータを表す平面図である。
図３１は、第３実施形態の第２変形例に係るアイソレータの断面構造を表す模式図である。
第３実施形態の第２変形例に係るアイソレータ３２０は、図３０及び図３１に表したように、第１電極１１の両端が第１回路１と電気的に接続されている点で、アイソレータ３００と異なる。導電体５０は、第１回路１及び第１電極１１とは電気的に分離されている。導電体５０が基準電位に設定されれば、第１回路１、第１電極１１、及び導電体５０の間の電気的な接続関係は、適宜変更可能である。

図３２は、第３実施形態の第３変形例に係るアイソレータを表す模式図である。
第３変形例に係るアイソレータ３３０は、第１構造体１０−１、第２構造体１０−２、第３構造体１０−３、第４構造体１０−４を含む。第１構造体１０−１は、電極１１−１及び電極１２−１を含む。第２構造体１０−２は、電極１１−２及び電極１２−２を含む。第３構造体１０−３は、電極１１−３及び電極１２−３を含む。第４構造体１０−４は、電極１１−４及び電極１２−４を含む。それぞれの電極は、コイルである。第１回路１は、差動ドライバ回路１ａ、容量Ｃ１、及び容量Ｃ２を含む。第２回路２は、差動受信回路２ａ、容量Ｃ３、及び容量Ｃ４を含む。

例えば、アイソレータ３３０の第１構造体１０−１及び第２構造体１０−２には、図２７に表したアイソレータ３１０の第１構造体１０−１と同様の構成を適用可能である。アイソレータ３３０の第３構造体１０−３及び第４構造体１０−４には、図２８に表したアイソレータ３１０の第２構造体１０−２と同様の構成を適用可能である。

例えば、差動ドライバ回路１ａ、容量Ｃ１、容量Ｃ２、電極１１−１、電極１１−２、電極１２−１、及び電極１２−２は、不図示の第１基板の上に形成される。電極１１−１の一端は、第１の定電位に接続される。電極１１−２の他端は、容量Ｃ１に接続される。電極１１−２の一端は、第２の定電位に接続される。電極１１−２の他端は、容量Ｃ２に接続する。

差動ドライバ回路１ａの一方の出力は、容量Ｃ１に接続される。差動ドライバ回路１ａの他方の出力は、容量Ｃ１に接続される。容量Ｃ１は、差動ドライバ回路１ａと電極１１−１との間に接続される。容量Ｃ２は、差動ドライバ回路１ａと電極１１−２との間に接続される。

絶縁部を挟んで電極１１−１と電極１２−１が積層される。別の絶縁部を挟んで電極１１−２と電極１２−２が積層される。電極１２−１の一端は、電極１２−２の一端と接続されている。

例えば、差動受信回路２ａ、容量Ｃ３、容量Ｃ４、電極１１−３、電極１１−４、電極１２−３、及び電極１２−４は、不図示の第２基板の上に形成される。電極１１−３の一端は、第３の定電位に接続される。電極１１−３の他端は、容量Ｃ３に接続される。電極１１−４の一端は、第４の定電位に接続される。電極１１−４の他端は、容量Ｃ４に接続される。

差動受信回路２ａの一方の入力は、容量Ｃ３に接続される。差動受信回路２ａの他方の入力は、容量Ｃ４に接続される。絶縁部を挟んで電極１１−３と電極１２−３が積層される。別の絶縁部を挟んで、電極１１−４と電極１２−４が積層される。電極１２−３の一端は、電極１２−４の一端と接続されている。

動作について説明する。アイソレータでは、変調された信号が伝送される。図３２では、Ｖｉｎが変調された信号を表す。信号の変調には、例えば、エッジトリガ方式、又はＯｎ−Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ方式が用いられる。いずれの方法においても、Ｖｉｎは、元の信号を高周波帯にシフトさせた信号である。

差動ドライバ回路１ａは、Ｖｉｎに応じて電極１１−１及び電極１１−２に互いに逆方向の電流ｉ０を流す。電極１１−１及び１１−２は、互いに逆向きの磁界（Ｈ１）を発生する。電極１１−１の巻数が電極１１−２の巻数と同じときは、発生する磁界の大きさが互いに等しくなる。

磁界Ｈ１によって電極１２−１に生じる誘導電圧は、磁界Ｈ１によって電極１２−２に生じる誘導電圧と加算される。電極１２−１及び１２−２に、電流ｉ１が流れる。電極１２−１の他端は、電極１２−３の他端とボンディングワイヤで接続されている。電極１２−２の他端は、電極１２−４の他端と別のボンディングワイヤで接続されている。ボンディングワイヤは、例えば金を含む。ボンディングワイヤの直径は、例えば３０μｍである。

電極１２−１及び１２−２で加算された誘導電圧は、電極１２−３及び１２−４に印加される。電極１２−３及び１２−４には、電流ｉ１と同じ電流値の電流ｉ２が流れる。電極１２−３及び１２−４は、互いに逆向きの磁界（Ｈ２）を発生する。電極１２−３の巻数が電極１２−４の巻数と同じときは、発生する磁界の大きさが互いに等しくなる。

磁界Ｈ２によって電極１１−３に生じる誘導電圧の方向は、磁界Ｈ２によって電極１１−４に生じる誘導電圧の方向と逆である。電極１１−３及び１１−４に電流ｉ３が流れる。また、電極１１−３に生じる誘導電圧の大きさは、電極１１−４に生じる誘導電圧の大きさと同じである。差動受信回路２ａには、電極１１−３及び１１−４がそれぞれ発生させる誘導電圧の加算が印加され、変調された信号が伝送される。

図３３は、第４実施形態に係るパッケージを表す斜視図である。
図３４は、第４実施形態に係るパッケージの断面構造を表す模式図である。
第４実施形態に係るパッケージ４００は、図３３に表したように、金属部材８１ａ〜８１ｆ、金属部材８２ａ〜８２ｆ、パッド８３ａ〜８３ｆ、パッド８４ａ〜８４ｆ、封止部９０、及び複数のアイソレータ３１０を含む。

図示した例では、パッケージ４００は、４つのアイソレータ３３０を含む。すなわち、図３２に表した第１構造体１０−１〜第４構造体１０−４の組が、４つ設けられている。

複数の第１構造体１０−１及び複数の第２構造体１０−２は、金属部材８１ａの一部の上に設けられている。例えば、複数の第１構造体１０−１及び複数の第２構造体１０−２は、１つの基板５の上に設けられている。基板５は、金属部材８１ａと電気的に接続されている。基板５中には、複数の第１回路１が設けられている。１つの第１回路１は、１つの第１構造体１０−１と１つの第２構造体１０−２の組に対応して設けられている。

複数の第３構造体１０−３及び複数の第４構造体１０−４は、金属部材８２ａの一部の上に設けられている。複数の第３構造体１０−３及び複数の第４構造体１０−４は、１つの基板６の上に設けられている。基板６は、金属部材８２ａと電気的に接続されている。基板６中には、複数の第２回路２が設けられている。１つの第２回路２は、１つの第３構造体１０−３と１つの第４構造体１０−４の組に対応して設けられている。

金属部材８１ａは、さらにパッド８３ａと電気的に接続されている。パッド８３ａは、各第１構造体１０−１及び各第２構造体１０−２の導電体５０ａと電気的に接続されている。金属部材８２ａは、さらにパッド８４ａと電気的に接続されている。パッド８４ａは、各第３構造体１０−３及び各第４構造体１０−４の導電体５０ｂと電気的に接続されている。

金属部材８１ｂ〜８１ｅは、パッド８３ｂ〜８３ｅとそれぞれ電気的に接続されている。パッド８３ｂ〜８３ｅは、複数の第１回路１とそれぞれ電気的に接続されている。金属部材８１ｆは、パッド８３ｆと電気的に接続されている。パッド８３ｆは、複数の第１回路１と電気的に接続されている。

金属部材８２ｂ〜８２ｅは、パッド８４ｂ〜８４ｅとそれぞれ電気的に接続されている。パッド８４ｂ〜８４ｅは、複数の第２回路２とそれぞれ電気的に接続されている。金属部材８２ｆは、パッド８４ｆと電気的に接続されている。パッド８４ｆは、複数の第２回路２と電気的に接続されている。

封止部９０は、金属部材８１ａ〜８１ｆ及び８２ａ〜８２ｆのそれぞれの一部、パッド８３ａ〜８３ｆ、パッド８４ａ〜８４ｆ、及び複数のアイソレータ３３０を覆っている。

金属部材８１ａ〜８１ｆは、端子Ｔ１ａ〜Ｔ１ｆをそれぞれ有する。金属部材８２ａ〜８２ｆは、端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｆをそれぞれ有する。端子Ｔ１ａ〜Ｔ１ｆ及びＴ２ａ〜Ｔ２ｆは、封止部９０に覆われておらず、外部に露出している。

例えば、端子Ｔ１ａ及びＴ２ａは、基準電位に接続される。端子Ｔ１ｂ〜Ｔ１ｅには、それぞれの第１回路１への信号が入力される。端子Ｔ２ｂ〜Ｔ２ｅには、それぞれの第２回路２からの信号が出力される。端子Ｔ１ｆは、複数の第１回路１を駆動させるための電源と接続される。端子Ｔ２ｆは、複数の第２回路２を駆動させるための電源と接続される。

第４実施形態によれば、パッケージ４００においてアイソレータの破壊が生じる可能性を低減できる。ここでは、４つのアイソレータ３３０が設けられた例を説明したが、パッケージ４００には、１つ以上の他のアイソレータが設けられても良い。

実施形態は、以下の構成を含んでも良い。
（構成１）
第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第１絶縁部と、
前記第１絶縁部の上に設けられた第２電極と、
前記第１電極から前記第２電極に向かう第１方向に垂直な第１面に沿って前記第２電極の周りに設けられ、前記第２電極に接する第２絶縁部と、
前記第１方向において前記第１絶縁部と前記第２絶縁部との間に設けられ、少なくとも一部が前記第１面に沿って前記第２電極の周りに位置し、前記第２電極に接する第１誘電部と、
を備え、
前記第１誘電部と前記第２絶縁部の第１界面と、前記第２電極の下端と、の間の前記第１方向における距離は、前記第１界面と前記第２電極の上端との間の前記第１方向における距離よりも短く、
前記第１誘電部の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率よりも高く、且つ前記第２絶縁部の比誘電率よりも高いアイソレータ。
（構成２）
前記第１方向に垂直な第２方向における前記第２電極の端面と、前記第２電極の底面と、の間の角度は、９０度よりも大きい構成１記載のアイソレータ。
（構成３）
前記第１面に沿って前記第１電極の周りに設けられた第１導電部と、
前記第１導電部の上に設けられた第２導電部と、
前記第２導電部の上に設けられ、前記第１面に沿って前記第２電極の周りに位置する第３導電部と、
を有する導電部をさらに備えた構成１又は２に記載のアイソレータ。
（構成４）
前記第１面に沿って前記第３導電部の少なくとも一部の周りに設けられた第３誘電部をさらに備え、
前記第３誘電部の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率よりも高く、且つ前記第２絶縁部の比誘電率よりも高い構成３記載のアイソレータ。
（構成５）
前記第１誘電部及び前記第３誘電部は、連続的に設けられた構成４記載のアイソレータ。
（構成６）
前記第１電極と電気的に接続された第１回路と、
前記第２電極と電気的に接続された第２回路と、
を備えた構成１〜４のいずれか１つに記載のアイソレータ。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 第１回路、 ２ 第２回路、 ５ 導電層、 １１ 第１電極、 １１ｃ 第３金属層、 １１ｄ 第４金属層、 １２ 第２電極、 １２ａ 第１金属層、 １２ｂ 第２金属層、 ２１ 第１絶縁部、 ２２ 第２絶縁部、 ２８，２９ 絶縁部、 ３１ 第１誘電部、 ３２ 第２誘電部、 ３３ 第３誘電部、 ３４ 第４誘電部、 ４１〜４４ 絶縁層、 ５０ 導電体、 ５１ 第１導電部、 ５１ａ 金属層、 ５１ｂ 金属層、 ５２ 第２導電部、 ５２ａ 金属層、 ５２ｂ 金属層、 ５３ 第３導電部、 ５３ａ 金属層、 ５３ｂ 金属層、 ６０，６１ 配線、 ６２，６４，６６ パッド、 ６３，６５，６７ 配線、 １００，１００ｒ，１１０，１２０，１３０，１４１〜１４３，１５０，２００〜２４０，２５１〜２５３，２６０，３００〜３３０ アイソレータ、 ４００ パッケージ、 ＢＳ 底面、 ＥＳ 端面、 ＬＥ 下端、 Ｓ１ 第１界面、 Ｓ２ 第２界面

Claims (14)

1. 第１電極と、
   前記第１電極の上に設けられた第１絶縁部と、
   前記第１絶縁部の上に設けられた第２電極と、
   前記第１電極から前記第２電極に向かう第１方向に垂直な第１面に沿って前記第２電極の周りに設けられ、前記第２電極に接する第２絶縁部と、
   前記第１方向において前記第１絶縁部と前記第２絶縁部との間に設けられ、少なくとも一部が前記第１面に沿って前記第２電極の周りに位置し、前記第２電極に接する第１誘電部と、
   を備え、
   前記第１誘電部と前記第２絶縁部の第１界面と、前記第２電極の下端と、の間の前記第１方向における距離は、前記第１界面と前記第２電極の上端との間の前記第１方向における距離よりも短く、
   前記第１誘電部の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率よりも高く、且つ前記第２絶縁部の比誘電率よりも高いアイソレータ。
2. 前記第１絶縁部と前記第１誘電部の第２界面は、前記第２電極の前記下端よりも上方に位置する請求項１記載のアイソレータ。
3. 前記第１絶縁部と前記第１誘電部の第２界面は、前記第２電極の前記下端よりも下方に位置し、
   前記第１界面は、前記第２電極の前記下端よりも上方に位置する請求項１記載のアイソレータ。
4. 前記第１絶縁部と前記第１誘電部の第２界面の前記第１方向における位置は、前記第２電極の前記下端の前記第１方向における位置と同じである請求項１記載のアイソレータ。
5. 第１電極と、
   前記第１電極の上に設けられた第１絶縁部と、
   前記第１絶縁部の上に設けられた第２電極と、
   前記第１電極から前記第２電極に向かう第１方向に垂直な第１面に沿って前記第２電極の周りに設けられた第２絶縁部と、
   前記第１絶縁部と前記第２電極との間、及び前記第２絶縁部と前記第２電極との間に連続的に設けられた第１誘電部と、
   を備え、
   前記第１誘電部の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率よりも高く、且つ前記第２絶縁部の比誘電率よりも高いアイソレータ。
6. 前記第２絶縁部は、第１絶縁領域と、前記第１絶縁領域の上に設けられた第２絶縁領域と、を有し、
   前記第１絶縁領域の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率及び前記第２絶縁領域の比誘電率と異なり、
   前記第１誘電部の下端は、前記第１絶縁部と前記第１絶縁領域の界面よりも下方に位置する請求項５記載のアイソレータ。
7. 前記第１誘電部は、シリコンと窒素を含む第１材料、アルミニウムと酸素を含む第２材料、タンタルと酸素を含む第３材料、ハフニウムと酸素を含む第４材料、ジルコニウムと酸素を含む第５材料、ストロンチウムとチタンと酸素を含む第６材料、ビスマスと鉄と酸素とを含む第７材料、及びバリウムとチタンと酸素を含む第８材料からなる群より選択された少なくとも１つを含む請求項１〜６のいずれか１つに記載のアイソレータ。
8. 前記第１誘電部は、シリコン及び窒素を含み、
   前記第１絶縁部は、シリコン及び酸素を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載のアイソレータ。
9. 前記第１誘電部における窒素濃度は、前記第１絶縁部における窒素濃度よりも高い請求項１〜８のいずれか１つに記載のアイソレータ。
10. 前記第２電極は、銅を含む請求項１〜９のいずれか１つに記載のアイソレータ。
11. 前記第２電極は、
    銅を含む第１金属層と、
    前記第１金属層と前記第１絶縁部との間、前記第１金属層と前記第１誘電部との間、及び前記第１金属層と前記第２絶縁部との間に設けられ、タンタルを含む第２金属層と、
    を含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載のアイソレータ。
12. 前記第１面に沿って前記第１電極の少なくとも一部の周りに設けられた第２誘電部をさらに備え、
    前記第２誘電部の比誘電率は、前記第１絶縁部の比誘電率よりも高い請求項１〜１１のいずれか１つに記載のアイソレータ。
13. 前記第１面に沿って前記第１電極の周りに設けられた第１導電部と、
    前記第１導電部の上に設けられた第２導電部と、
    前記第２導電部の上に設けられ、前記第１面に沿って前記第２電極の周りに位置する第３導電部と、
    を有する導電部をさらに備え、
    前記第１電極は、前記導電部と電気的に接続され、
    前記第２電極は、前記導電部と電気的に分離された請求項１〜１２のいずれか１つに記載のアイソレータ。
14. 前記第１電極及び前記第２電極は、螺旋状に設けられた請求項１〜１３のいずれか１つに記載のアイソレータ。

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