JPH04290212A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH04290212A
JPH04290212A JP3080890A JP8089091A JPH04290212A JP H04290212 A JPH04290212 A JP H04290212A JP 3080890 A JP3080890 A JP 3080890A JP 8089091 A JP8089091 A JP 8089091A JP H04290212 A JPH04290212 A JP H04290212A
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JP
Japan
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metal wiring
spiral
lower metal
spiral inductor
upper metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3080890A
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English (en)
Inventor
Akihiro Yoneda
米田 昭弘
Koichi Sakamoto
孝一 坂本
Kiyoshi Takagi
清 高木
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP3080890A priority Critical patent/JPH04290212A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64Impedance arrangements
    • H01L23/645Inductive arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関する。 具体的にいうと、本発明は、半導体基板の表面にスパイ
ラルインダクタを形成された半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路において高インダクタンスを得
るためには、一般的に、スパイラル形状をしたインダク
タが使用されている。さらに、スパイラルインダクタと
半導体基板との間の寄生容量を小さくするため、エアブ
リッジ構造のインダクタが用いられている。
【0003】従来のエアブリッジ構造をしたスパイラル
インダクタ及びその製造方法を、図9(a)、図9(b
)、図10(a)及び図10(b)に従って説明する。 まず、半絶縁性のGaAs基板31の表面には、図9(
a)及び図9(b)に示すように、螺旋状の経路に沿っ
て適当な間隔でポスト32が形成される。このポスト3
2は、金属材料によって形成されており、例えば、Ti
,Pt,Auの三層構造となっている。次に、ポスト3
2の上面が露出するようにしてGaAs基板31の表面
にレジスト(図示せず)を形成し、ポスト32の上面を
通過させるようにしてレジストの表面に螺旋状の金属配
線33を形成し、この後レジストを除去し、ポスト32
の上面間に金属配線33を架設し、図10(a)及び図
10(b)に示すようなスパイラルインダクタ34を形
成している。しかして、この金属配線33は、ポスト3
2の部分で支持されてGaAs基板31の表面から離間
させられており、エアブリッジ構造となっていて、Ga
As基板31との間の寄生容量を低減させられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エアブリッジ構造を有するスパイラルインダクタにあっ
ては、平行に隣り合う金属配線33間に大きな間隙35
があけられている。この間隙35を狭くして金属配線3
3同士をより接近させれば、高インダクタンスを得るこ
とができるが、金属配線33の微細加工技術の制約によ
り、あまり金属配線33間の間隙35を狭くすることが
できなかった。
【0005】このため、従来のエアブリッジ構造のスパ
イラルインダクタにあっては、寄生容量は小さくなるが
、金属配線間の広い間隙のため、面積に対する金属配線
の巻き数比が小さくなり、高インダクタンス化及び素子
の高集積化の妨げとなっていた。
【0006】一方、エアブリッジ構造とせず、GaAs
基板の表面に直接に金属配線を形成したスパイラルイン
ダクタ(図示せず)では、金属配線の巻き数を増加させ
て高インダクタンスを得ようとすれば、金属配線とGa
As基板の間の寄生容量が大きくなり過ぎるという欠点
があった。
【0007】しかして、本発明は、叙上の従来例の欠点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは
、インダクタ部分における寄生容量を大きくすることな
く、高インダクタンスを得ることができる半導体装置を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の表面に設けられた螺旋状の下金属配線と、
半導体基板の表面から離間させて半導体基板の表面とほ
ぼ平行に配設された螺旋状の上金属配線と、上金属配線
を半導体基板から離間させて保持する手段とを備え、前
記下金属配線の一方端部と上金属配線の一方端部を接続
させてスパイラルインダクタを形成したことを特徴とし
ている。
【0009】
【作用】本発明にあっては、スパイラルインダクタの一
部を構成する上金属配線が半導体基板から離間させられ
ているので、スパイラルインダクタと半導体基板の間の
寄生容量を小さくすることができる。しかも、半導体基
板の表面に設けられた下金属配線を付加してスパイラル
インダクタを2層構造としているので、上金属配線の巻
き数を大きくとれない場合でも、全体としては面積に対
する巻き数比を大きくでき、スパイラルインダクタのイ
ンダクタンスを大きくすることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳
述する。本発明の一実施例は、半導体基板の表面に螺旋
状をした下金属配線を設け、半導体基板の表面に形成し
たポストの上面間に架設するようにして半導体基板の表
面から離間した螺旋状の上金属配線を設け、この下金属
配線の一方端部と上金属配線の一方端部を接続させてス
パイラルインダクタを形成したものであり、図1(a)
(b)、図2(a)(b)、図3(a)(b)、図4に
は、このスパイラルインダクタ11の製造順序を示して
いる。
【0011】すなわち、まず半絶縁性のGaAs基板1
の表面には、図1(a)(b)に示すように、螺旋状の
経路に沿って、適当な間隔でポスト2,2aが形成され
る。このポスト2,2aは、金属材料によって形成され
ており、例えばTi,Pt,Auの3層構造となってい
る。また、それと同時に、図2(a)(b)に示すよう
に、ポストとポスト2,2aの間を通過させるようにし
て、GaAs基板1の表面に螺旋状に下金属配線3が形
成される。この下金属配線3は、内側の端部を1つのポ
スト2aに電気的に接続されているが、これ以外のポス
ト2とは接触しないように微小な間隙を隔てて配線され
ている。つまり、このポスト2,2aと下金属配線3と
は、共にGaAs基板1(ウエハ)の表面に形成される
ので、高い精度で微細加工することができ、互いに微小
な間隔を隔てて形成することができるのである。次に、
GaAs基板1の表面に、これから形成する上金属配線
4の下面の高さと同じ厚みにレジスト(図示せず)を形
成し、レジストからポスト2,2aの上面のみを露出さ
せて表面を平坦に形成する。この後、各ポスト2,2a
の上面を通過させるようにして、螺旋状に上金属配線4
を形成し、図4に示すように、上金属配線4の内側の端
部をポスト2aを介して下金属配線3の内側の端部と電
気的に導通させる。こうして、上金属配線4を螺旋状に
設けた後、レジストを除去すると、図3(a)(b)に
示すように、上金属配線4と下金属配線3が接続された
スパイラルインダクタ11が形成される。ここで、エア
ブリッジ構造の上金属配線4は、高精度の微細加工が困
難であり、このため広い間隙をあけて螺旋状に配線され
ている。下金属配線3は平面視で見ると、この上金属配
線4と上金属配線4の間を通過するようにして配線され
ている。このようにして、上金属配線4と下金属配線3
が平面視で互いに重複しないように配線されているので
、上金属配線4と下金属配線3との間の寄生容量を小さ
くすることができる。しかも、上金属配線4は、GaA
s基板1の表面から離間しており、上金属配線4とGa
As基板1の間の寄生容量も小さくなっている。しかし
、下金属配線3とGaAs基板1との間には寄生容量が
生じるので、このスパイラルインダクタ11においては
、上金属配線4を主とし、下金属配線3を従としてあり
、例えば、図3(a)に示すように、上金属配線4は、
ほぼ2ターンとなっているのに対し、下金属配線3は、
ほぼ1ターンとしてある。言い換えると、下金属配線3
の巻き数は、上金属配線4の巻き数よりも少なくし、G
aAs基板1との間の寄生容量を許容することができる
程度の巻き数に制限されるべきである。こうして、本実
施例によれば、スパイラルインダクタ11の大部分がエ
アブリッジ構造となっていて、寄生容量の発生が小さく
、しかも平面視で見ると、上下金属配線3,4が密に配
線された高インダクタンスのスパイラルインダクタ11
が形成されることになる。
【0012】本発明の別な実施例は、半導体基板の表面
に螺旋状をした下金属配線を設け、下金属配線の上から
半導体基板の表面に絶縁性の膜を形成し、この膜の上に
螺旋状をした上金属配線を設け、保護膜に開口した通孔
を介して前記下金属配線の一方端部と上金属配線の一方
端部を接続させてスパイラルインダクタを形成したもの
であり、図5(a)(b)、図6(a)(b)、図7(
a)(b)、図8は、このスパイラルインダクタ12の
製造順序を示している。
【0013】この実施例にあっては、まず図5(a)(
b)に示すように、GaAs基板1の表面に略1ターン
の螺旋状をした下金属配線5が形成される。ついで、図
6(a)(b)に示すように、GaAs基板1の表面に
、下金属配線5の厚みよりも大きな膜厚で絶縁性の保護
膜6を形成し、保護膜6によって下金属配線5を覆い隠
す。次に、下金属配線5の内側の端部に対向させて、保
護膜6に通孔8を窓開けし、下金属配線5の端部を通孔
8から露出させる。この後、図7(a)(b)に示すよ
うに、保護膜6の上面に略2ターンの螺旋状をした上金
属配線7を形成する。そして、上金属配線7の内側の端
を保護膜6の通孔8の位置に設けることにより、図8に
示すように、通孔8を通して下金属配線5の内側の端部
と上金属配線7の内側の端部とが電気的に接続される。 こうして、下金属配線5と上金属配線7とが接続されて
、図7(a)のようなスパイラルインダクタ12が構成
される。平面視で見ると、図7(a)に示されているよ
うに、下金属配線5は上金属配線7の間を通過するよう
に配置されており、従来例に比較して占有面積を大きく
することなく、大きな巻き数を得ている。しかも、上金
属配線7と下金属配線5とは上下に重複しておらず、図
7(b)に示されているように、対角方向にずれている
ので、上下金属配線7,5同士の距離が大きくなり、上
金属配線7と下金属配線5との間の寄生容量を小さくす
ることができる。さらに、この実施例においても、Ga
As基板1との間の寄生容量の小さな上金属配線7が主
となり、下金属配線5が従となる構成としている。
【0014】なお、本発明は上記実施例以外にも種々設
計変更可能である。例えば、平面視において上金属配線
の縁と下金属配線の縁が重複するようにすれば、より巻
き数を大きくできる。さらに、上金属配線と下金属配線
の間の寄生容量をあまり問題としなくてもよい場合には
、上金属配線と下金属配線の中心線を上下に重複させる
ように配置しても差し支えない。これは、第二の実施例
に限らず、第一の実施例においても、ポストを絶縁体と
することができる場合には、下金属配線の上に絶縁性の
ポストを設ければ、上金属配線と下金属配線とを重複さ
せて設けることも可能である。
【0015】また、上記実施例ではGaAs基板の上に
スパイラルインダクタを構成する場合について述べたが
、これ以外の化合物半導体基板やシリコン基板等につい
ても応用できることはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、スパイラルインダクタ
の一部を半導体基板の表面から離間した上金属配線によ
って形成しているので、スパイラルインダクタと半導体
基板との間の寄生容量を小さくすることができる。しか
も、一般に微細加工が困難で、密に配線することのでき
ない上金属配線に半導体基板表面の下金属配線を接続し
てスパイラルインダクタを形成しているので、スパイラ
ルインダクタが二層構造となり、面積に対する巻き数の
比を大きくすることができ、スパイラルインダクタの高
インダクタンス化と半導体装置の高集積化に寄与する。 すなわち、スパイラルインダクタの寄生容量を許容でき
る限度で上金属配線に下金属配線を付加することにより
、寄生容量が小さく、かつインダクタンスの大きなスパ
イラルインダクタを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例によるスパイラルイ
ンダクタの製造工程において、GaAs基板の表面にポ
ストを設けた状態の平面図、(b)は(a)のA−A線
断面図である。
【図2】(a)は同上の実施例において、GaAs基板
の表面に下金属配線を設けた状態の平面図、(b)は(
a)のB−B線断面図である。
【図3】(a)は同上の実施例において、ポストの上面
間に上金属配線を架設した状態を示す平面図、(b)は
(a)のC−C線断面図である。
【図4】図3(a)のX部拡大断面図である。
【図5】(a)は本発明の別な実施例によるスパイラル
インダクタの製造工程において、GaAs基板の表面に
下金属配線を設けた状態の平面図、(b)は(a)のD
−D線断面図である。
【図6】(a)は同上の実施例において、GaAs基板
の表面に保護膜を形成した状態の平面図、(b)は(a
)のE−E線断面図である。
【図7】(a)は同上の実施例において、保護膜の上面
に上金属配線を設けた状態を示す平面図、(b)は(a
)のF−F線断面図である。
【図8】図7(a)のY部拡大断面図である。
【図9】(a)は従来例によるスパイラルインダクタの
製造工程において、GaAs基板の表面にポストを設け
た状態の平面図、(b)は(a)のG−G線断面図であ
る。
【図10】(a)は同上の従来例において、ポストの上
面に金属配線を架設した状態の平面図、(b)は(a)
のH−H線断面図である。
【符号の説明】
1  GaAs基板 2,2a  ポスト 3  下金属配線 4  上金属配線 5  下金属配線 6  保護膜 7  上金属配線 8  通孔 11,12  スパイラルインダクタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板の表面に設けられた螺旋状
    の下金属配線と、半導体基板の表面から離間させて半導
    体基板の表面とほぼ平行に配設された螺旋状の上金属配
    線と、上金属配線を半導体基板から離間させて保持する
    手段とを備え、前記下金属配線の一方端部と上金属配線
    の一方端部を接続させてスパイラルインダクタを形成し
    たことを特徴とする半導体装置。
JP3080890A 1991-03-18 1991-03-18 半導体装置 Pending JPH04290212A (ja)

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JP3080890A JPH04290212A (ja) 1991-03-18 1991-03-18 半導体装置

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