JPH07335441A - コイル構造 - Google Patents

コイル構造

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JPH07335441A
JPH07335441A JP14858194A JP14858194A JPH07335441A JP H07335441 A JPH07335441 A JP H07335441A JP 14858194 A JP14858194 A JP 14858194A JP 14858194 A JP14858194 A JP 14858194A JP H07335441 A JPH07335441 A JP H07335441A
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JP
Japan
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conductivity type
coil
layer
diffusion layer
substrate
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JP14858194A
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English (en)
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Masayuki Katakura
雅幸 片倉
Kazuyuki Saijo
和幸 西城
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances
    • H01F2017/0053Printed inductances with means to reduce eddy currents

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、コイル下方の半導体基体内に渦電
流の発生を無くして、コイルのQの向上を図り、このコ
イルを用いて形成される集積回路の性能の向上を図る。 【構成】 第1導電型基体11上には第2導電型層12
と絶縁層13とが積層され、絶縁層13上にはコイル2
1が設けられていて、その下方の第2導電型層12には
コイル21の下方を横断する状態にかつ第2導電型層1
2の表面からその深さ方向に向かって第1導電型拡散層
31が形成されているものである。または、図示はしな
いが、第1導電型基体上に形成した絶縁層上にはコイル
が設けられていて、その下方を横断する状態にかつ第1
導電型基体の表面からその深さ方向に向かって第2導電
型拡散層が形成されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に搭載
されるコイル構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、高周波用集積回路内にコイルを形
成して、例えば増幅器の一部分を構成する整合回路が形
成されている。このような増幅器の一例を、図7の回路
構成図によって説明する。
【0003】図に示すように、増幅器101の整合回路
111および整合回路112には、それぞれにコイル1
13,コイル114が搭載されている。上記整合回路1
11,112に用いられるコイル113,114は、損
失が少ないものでなければならない。すなわち、コイル
のQが高いものでなければならない。
【0004】次に、コイルを搭載した集積回路の一例と
して、上記回路のコイルとバイポーラトランジスタとの
部分を図8の概略斜視断面図によって説明する。
【0005】図に示すように、p型シリコン基体(以下
シリコン基体と記す)201上にn型エピタキシャル層
(以下エピタキシャル層と記す)202が形成されてい
て、シリコン基体201とエピタキシャル層202との
間の一部分にはn+ 型埋込拡散層(以下埋込層と記す)
203が形成されている。上記埋込層203上のエピタ
キシャル層(202)からなる素子形成領域204は、
上記シリコン基体201に達する状態に形成されている
+ 型素子分離拡散層205によって、エピタキシャル
層の他の領域206と分離されている。
【0006】上記素子形成領域204には、例えばnp
n型バイポーラトランジスタ207が形成されている。
さらにエピタキシャル層202上には層間絶縁膜208
が形成されている。そして。上記層間絶縁膜208上に
は上記npn型バイポーラトランジスタ207に接続す
る配線211,212,213が形成されている。
【0007】一方、エピタキシャル層の他の領域206
上方の層間絶縁膜208上にはコイル209が形成され
ている。このコイル209は、例えば上記配線211〜
213と同一の層で形成されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電性
のエピタキシャル層上の層間絶縁膜または導電性のシリ
コン基体上の層間絶縁膜の上面にコイルを形成した構成
では、コイル下方のエピタキシャル層またはシリコン基
体の表層に渦電流が発生する。この渦電流はコイルが発
生する磁気変化を打ち消す方向に流れるため、コイルの
磁気損失が増加(渦電流損)し、コイルのQが低下す
る。上記従来の技術で説明したような整合回路に用いた
コイルでは、その損失は大きくなる。そのため、コイ
ル,コンデンサ等を集積して増幅器を構成した半導体集
積回路では、コイルの磁気損失のために、増幅度、雑音
指数に関して要求の性能が満たされなくなる。
【0009】本発明は、コイル下方の半導体基体内に発
生する渦電流を無くしてコイルのQを高めたコイル構造
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたコイル構造である。第1のコイル
構造は以下のように構成されている。すなわち、第1導
電型基体上には第2導電型層と絶縁層とが積層され、そ
の絶縁層上にはコイルが形成されている。さらにこのコ
イルの下方の第2導電型層にはコイル下方を横断する状
態にかつ第2導電型層の表面からその深さ方向に第1導
電型拡散層が形成されている。
【0011】次に第2のコイル構造は以下のように構成
されている。すなわち、第1導電型基体上には絶縁層が
形成され、その上にコイルが形成されている。さらにこ
のコイルの下方を横断する状態にかつ第1導電型基体の
表面からその深さ方向に第2導電型拡散層が形成されて
いる。また上記第2のコイル構造において、コイルの下
方の第1導電型基体中に第2導電型埋込層を設け、第2
導電型拡散層は第2導電型埋込層に接合されている。
【0012】
【作用】上記第1のコイル構造では、コイル下方の第2
導電型層に、このコイル下方を横断する状態にかつ第2
導電型層の表面からその深さ方向に第1導電型拡散層を
形成したことから、コイルの下方の第2導電型層に流れ
ていた渦電流が第1導電型拡散層によって遮断される。
このため、渦電流が発生しなくなる。
【0013】また第2のコイル構造では、コイル下方の
第1導電型基体に、このコイル下方を横断する状態にか
つ第1導電型基体の表面からその深さ方向に第2導電型
拡散層を形成したことから、コイルの下方の第1導電型
基体に流れていた渦電流が第2導電型拡散層によって遮
断される。このため、渦電流が発生しなくなる。またコ
イルの下方の第1導電型基体中に第2導電型埋込層を設
けて、第2導電型拡散層を第2導電型埋込層に接合した
ことから、第2導電型拡散層の下方を回り込んで流れよ
うとする渦電流も遮断される。
【0014】
【実施例】第1の発明の実施例を、図1の概略斜視断面
図によって説明する。
【0015】図に示すように、第1導電型基体11の表
面には第2導電型層12が形成されている。上記第1導
電型基体11は、例えばp型シリコン基板からなる。ま
た第2導電型層12は、例えばn型エピタキシャル層か
らなる。上記第2導電型層12上には絶縁層13が形成
されている。この絶縁層13は、例えば酸化シリコンで
形成される層間絶縁膜からなる。
【0016】この絶縁層13上にはコイル21が形成さ
れている。このコイル21は、例えば渦巻き状に形成さ
れている。上記コイル21の下方の上記第2導電型層1
2には、このコイル21の下方を横断する状態にかつ該
第2導電型層12の表面からその深さ方向に、例えば第
1導電型基体11に達する状態に第1導電型拡散層31
が形成されている。この第1導電型拡散層31は、例え
ばp+ 型不純物拡散層からなる。上記の如くに、コイル
構造が形成されている。
【0017】なお、上記第2導電型拡散層12が厚く形
成されているものでは、第1導電型拡散層31を形成す
る深さは渦電流の発生を抑制する深さに形成すればよ
い。したがって、必ずしも、第1導電型拡散層31を第
1導電型基体11に達する状態に形成する必要はない。
また、第1導電型基体11と第2導電型層との間に第1
導電型拡散層31に接合する埋込拡散層(図示省略)が
設けられていても差し支えない。
【0018】上記図1で説明したコイル構造では、コイ
ル21が形成されている下方の第2導電型層12に、こ
のコイル21の下方を横断する状態にかつ第2導電型層
12の表面からその深さ方向に第1導電型拡散層31を
形成したことから、コイル21の下方の第2導電型層1
2に流れていた渦電流が第1導電型拡散層31で遮断さ
れる。このため、渦電流が発生しなくなる。
【0019】次に、上記第1導電型拡散層31のレイア
ウトの一例を、図2のレイアウト図によって説明する。
図2の(1)〜(3)には円渦巻き状のコイルを示し、
同図の(4)〜(6)には方形渦巻き状のコイルを示
す。なお、絶縁層(13)の図示は省略してある。
【0020】図2の(1)に示すように、第1導電型拡
散層31(網目模様で示す部分)は、コイル21の下方
の第2導電型層12にスリット状に配置されている。こ
の第1導電型拡散層31の間隔は、コイル21の巻き間
隔に合わせても合わせなくてもどちらでもよい。
【0021】図2の(2)に示すレイアウトは、第1導
電型拡散層31(網目模様で示す部分)が、コイル21
の下方の第1導電型層21に放射状に配置されている。
このように配置した第1導電型拡散層31の放射状の中
心は、コイル21の中心に一致させてもさせなくてもど
ちらでもよい。
【0022】図2の(3)に示すレイアウトは、第1導
電型拡散層31(網目模様で示す部分)が、コイル21
の下方の第1導電型層21に格子状に配置されている。
この第1導電型拡散層31の格子間隔は、コイル21の
巻き間隔に合わせても合わせなくてもどちらでもよい。
【0023】図2の(4)に示すように、第1導電型拡
散層31(網目模様で示す部分)は、コイル21の下方
の第2導電型層12にスリット状に配置されている。こ
の第1導電型拡散層31の間隔は、コイル21の巻き間
隔に合わせても合わせなくてもどちらでもよい。
【0024】図2の(5)に示すレイアウトは、第1導
電型拡散層31(網目模様で示す部分)が、コイル21
の下方の第1導電型層21に放射状に配置されている。
このように配置した第1導電型拡散層31の放射状の中
心は、コイル21の中心に一致させてもさせなくてもど
ちらでもよい。
【0025】図2の(6)に示すレイアウトは、第1導
電型拡散層31(網目模様で示す部分)が、コイル21
の下方の第1導電型層21に格子状に配置されている。
この第1導電型拡散層31の格子間隔は、コイル21の
巻き間隔に合わせても合わせなくてもどちらでもよい。
【0026】第1導電型拡散層31のレイアウトは、上
記のように種々の構成が考えられる。いずれの構成であ
っても、基本的にはコイル21の下方を横断する状態に
構成されていることが必要である。そして上記いずれの
レイアウトでも、第1導電型拡散層31はコイル21の
下方を横断する状態に配置されていることから、コイル
21で発生しようとする渦電流は第1導電型拡散層31
によって遮断される。このため、渦電流は発生しない。
【0027】上記構成のコイル構造は、集積回路を形成
するプロセスとして、例えばバイポーラトランジスタの
プロセスで容易に形成することが可能である。それを図
3に示す概略断面斜視図によって説明する。
【0028】図に示すように、第1導電型基体(例えば
p型シリコン基体)11上に第2導電型層(例えばn型
エピタキシャル層)12が形成されていて、第1導電型
基体11と第2導電型層12との間の一部分には第2導
電型埋込拡散層(例えばn+型埋込拡散層)41が形成
されている。上記第2導電型埋込拡散層41上の第2導
電型層12からなる素子形成領域51は、上記第1導電
型基体11に達する状態に形成されている第1導電型の
素子分離拡散層(例えばp+ 型拡散層)61によって、
第2導電型層(12)の他の領域52と分離されてい
る。
【0029】上記素子形成領域51には、例えばnpn
型バイポーラトランジスタ22が形成されている。さら
に第2導電型層12上には絶縁層(例えば層間絶縁膜)
13が形成されている。そして。上記絶縁層13上には
上記npn型バイポーラトランジスタ22に接続する配
線23,24,25が形成されている。
【0030】一方、第2導電型層(12)の他の領域5
2上方の絶縁層13上にはコイル21が形成されてい
る。このコイル21は、例えば上記配線23〜25を形
成する層と同一の層で形成され、例えばアルミニウム
(Al)またはアルミニウムを主材料にしたものからな
る。上記コイル21の下方の第2導電型層12には上記
図1で説明したと同様の第1導電型拡散層(例えばp+
型拡散層)31が、例えばスリット状に形成されてい
る。
【0031】上記第1導電型拡散層31は、第2導電型
層12に形成される上記第1導電型の素子分離拡散層6
1と同時に形成することが可能である。またコイル21
は、絶縁層13上に形成される上記配線23〜25と同
時に形成することが可能である。したがって、パターン
形成に用いるマスクを変更するのみで、上記コイル構造
を形成することが可能になる。
【0032】次に、第2の発明の実施例を、図4の概略
斜視断面図によって説明する。図では、上記図1で説明
した構成部品と同様のものには同一の符号を付して示
す。
【0033】図に示すように、第1導電型基体11の表
面には絶縁層13が形成されている。この絶縁層13
は、例えば酸化シリコンで形成される層間絶縁膜からな
る。上記絶縁層13上にはコイル21が形成されてい
る。このコイル21は、例えば渦巻き状に形成されてい
る。上記コイル21の下方の上記第1導電型基体11に
は、このコイル21の下方を横断する状態にかつ上記第
1導電型基体11の表面からその深さ方向に第2導電型
拡散層71が形成されている。この第2導電型拡散層7
1は、例えばn+ 型不純物拡散層からなる。上記の如く
に、コイル構造が形成されている。
【0034】上記図4で示したコイル構造では、コイル
21が形成されている下方の第1導電型基体11に、こ
のコイル21の下方を横断する状態にかつ第1導電型基
体11の表面から深さ方向に第2導電型拡散層71を形
成したことから、コイル21の下方の第1導電型基体1
1に流れていた渦電流が第2導電型拡散層71で遮断さ
れる。このため、渦電流が発生しなくなる。
【0035】次に、埋込層を設けた構造を図5に示す概
略断面図によって説明する。なお、図4で説明したのと
同様の構成部品には同一の符号を付して示す。
【0036】図に示すように、上記図5で説明したコイ
ル構成において、コイル21の下方の第1導電型基体1
1中に第2導電型埋込層72を設ける。そして第2導電
型拡散層71を上記第2導電型埋込層72に接合した構
成のものである。
【0037】上記図5で説明したコイル構造では、コイ
ル21の下方の第1導電型基体11中に第2導電型埋込
層72を設けて、第2導電型拡散層71を第2導電型埋
込層72に接合したことから、第2導電型拡散層71の
下方を回り込んで流れようとする渦電流が遮断される。
このため、渦電流は全く発生しなくなる。
【0038】上記各実施例による説明では、第1導電型
をp型、第2導電型をn型として説明したが、逆に第1
導電型をn型、第2導電型をp型とした構成であっても
差し支えない。
【0039】上記説明したようなコイル構造のもので
は、第1導電型拡散層31または第2導電型拡散層71
によって発生しようとする渦電流が遮断される。このた
め、コイルの渦電流損が無くなるので、上記コイル構造
のものを搭載した集積回路のコイルのQは高くなる。ま
た、増幅器の整合回路に本案のコイル構造を採用したも
のでは整合回路の損失はなくなる。このため、増幅器の
増幅度が十分に得られるようになる。さらに入力の整合
回路の損失がなくなるので、雑音指数が小さくなる。す
なわち、増幅器の感度の向上が図れる。
【0040】
【発明の効果】以上、説明したように第1の発明によれ
ば、コイルが形成されている下方の第2導電型層に、こ
のコイル下方を横断する状態にかつ第2導電型層の表面
からその深さ方向に第1導電型拡散層を形成したので、
コイルの下方の第2導電型層に発生していた渦電流が第
1導電型拡散層で遮断できる。また第2の発明によれ
ば、コイルが形成されている下方の第1導電型基体に、
このコイル下方を横断する状態にかつ第1導電型基体の
表面から深さ方向に第2導電型拡散層を形成したので、
コイル下方の第1導電型基体に流れていた渦電流が第2
導電型拡散層で遮断できる。したがって、渦電流が発生
しなくなるので、コイルのQの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明を示す実施例の概略斜視断面図であ
る。
【図2】第1導電型拡散層のレイアウト図である。
【図3】コイルを搭載した集積回路の概略斜視断面図で
ある。
【図4】第2の発明を示す実施例の概略斜視断面図であ
る。
【図5】埋込層を設けたコイル構造の概略斜視断面図で
ある。
【図6】増幅器の一例の回路構成図である。
【図7】コイルを搭載した集積回路の従来構造の概略斜
視断面図である。
【符号の説明】 11 第1導電型基体 12 第2導電型層 13 絶縁層 21 コイル 31 第1導電型拡散層 71 第2導電型拡散層 72 第2導電型埋込層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型基体と、 前記第1導電型基体上に形成した第2導電型層と、 前記第2導電型層上に形成した絶縁層と、 前記絶縁層上に形成したコイルと、 前記第2導電型層の表面から深さ方向に形成したもので
    あって前記コイル下方を横断する状態に形成した第1導
    電型拡散層とからなることを特徴とするコイル構造。
  2. 【請求項2】 第1導電型基体と、 前記第1導電型基体の表面に形成した絶縁層と、 前記絶縁層上に形成したコイルと、 前記第1導電型基体の表面から深さ方向に形成したもの
    であって前記コイル下方を横断する状態に形成した第2
    導電型拡散層とからなることを特徴とするコイル構造。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のコイル構造において、 前記コイル下方の前記第1導電型基体中に第2導電型埋
    込層を設けるとともに、前記第2導電型拡散層を前記第
    2導電型埋込層に接合したことを特徴とするコイル構
    造。
JP14858194A 1994-06-07 1994-06-07 コイル構造 Pending JPH07335441A (ja)

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