JPH0786507A - Semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor device and fabrication thereof

Info

Publication number
JPH0786507A
JPH0786507A JP23212293A JP23212293A JPH0786507A JP H0786507 A JPH0786507 A JP H0786507A JP 23212293 A JP23212293 A JP 23212293A JP 23212293 A JP23212293 A JP 23212293A JP H0786507 A JPH0786507 A JP H0786507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring layer
layer
insulating layer
interlayer insulating
semiconductor device
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.)
Withdrawn
Application number
JP23212293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Matsutani
毅 松谷
Takao Miura
隆雄 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP23212293A priority Critical patent/JPH0786507A/en
Publication of JPH0786507A publication Critical patent/JPH0786507A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device and a method of fabrication of the same, the device including a coil for an analog circuit, a spring of micromachining, and a fine spiral pattern capable of being utilized for a flagellate motor, etc. CONSTITUTION:An insulating layer 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and a first wiring layer 3 is formed on the insulating layer 2. A layer insulating layer 5 is formed on the first wiring layer 3, and a second wiring layer 7 is formed on the layer insulating layer 5 which serves to connect one ends of the adjacent first wiring layer 3 and the other end of the first wiring layer 3 so as to surround the layer insulating layer 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は微小なスパイラルパター
ンを有する半導体装置及びその製造方法に関する。微小
なスパイラルパターンは、アナログ回路等のコイルや、
マイクロマシーニングのバネや、ベン毛モータ等に利用
することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a minute spiral pattern and a manufacturing method thereof. The minute spiral pattern is used for coils such as analog circuits,
It can be used as a spring for micromachining, a bristle motor, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、アナログLSIの高集積化への要
求が高まり、アナログ素子の微細化が検討されている。
アナログLSIに用いられる素子には容量と抵抗とコイ
ルがある。これらのうち、容量と抵抗については微細化
が進んでいるが、コイルについては微細化されていなか
った。このため、素子としてコイルを用いる場合には外
付け部品としなければならない。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for higher integration of analog LSIs has increased, and miniaturization of analog elements has been studied.
Elements used in analog LSIs include capacitors, resistors, and coils. Among these, the capacitance and the resistance have been miniaturized, but the coil has not been miniaturized. Therefore, when the coil is used as the element, it must be an external component.

【0003】したがって、従来のアナログ回路では、L
SIチップよりも大きなサイズのコイル部品を外付けす
る必要があるので、アナログLSIを微細化してもアナ
ログ回路全体を小形化することができなかった。このた
め、例えば電源回路では、トランスやコア等の外付け部
品を薄く小さくするために、動作周波数を高くするよう
な無理な回路構成をして小形化を図っていた。しかし、
無理にスイッチング周波数を高くすると電力損失が増大
し、トランスやコアからの発熱が大きな問題となる。
Therefore, in the conventional analog circuit, L
Since it is necessary to externally attach a coil component having a size larger than that of the SI chip, it is not possible to downsize the entire analog circuit even if the analog LSI is miniaturized. For this reason, for example, in a power supply circuit, in order to make external components such as a transformer and a core thin and small, an unreasonable circuit configuration that raises the operating frequency has been used for miniaturization. But,
Forcibly increasing the switching frequency increases power loss, and heat generation from the transformer or core becomes a serious problem.

【0004】しかも、このような無理な回路構成をして
小形化を図っても、現状では、1MHz向けに開発中の
Mn−Zn系フェライトや、Co系アモルファス合金箔
帯を用いたとして、トランスのコアを直径5mmφで高
さ5mm程度までしか小形化することができず、スイッ
チングレギュレータ用LSIチップ並みの大きさにする
のが限界であった。
Moreover, even if such an unreasonable circuit structure is used for miniaturization, at present, it is assumed that the Mn--Zn type ferrite or Co type amorphous alloy foil strip, which is under development for 1 MHz, is used. The core could be miniaturized only to a diameter of 5 mmφ and a height of about 5 mm, and there was a limit to the size of an LSI chip for a switching regulator.

【0005】また、電源回路における電力損失の大部分
は、スイッチング損失とトランスのコアに用いる磁性体
の鉄損である。鉄損において、高周波動作時にはヒステ
リシス損よりも渦電流損の方が支配的になる。これは、
周波数が高くなると材料の電気抵抗が低下して渦電流が
流れやすくなるためにである。このような渦電流損に対
する対策として、Mn−Zn系フェライトや、Co系ア
モルファス合金箔帯では、箔帯の板厚の薄膜化や、材料
を構成する粒子を小さくして粒子の表面積を増やし、電
気抵抗を上げる等の工夫を行っている。その結果、現在
では1〜5μmの膜厚の試作に成功している。
Most of the power loss in the power supply circuit is switching loss and iron loss of the magnetic material used for the transformer core. Regarding iron loss, eddy current loss is more dominant than hysteresis loss during high frequency operation. this is,
This is because as the frequency increases, the electrical resistance of the material decreases and eddy currents easily flow. As measures against such eddy current loss, in the case of Mn—Zn-based ferrite and Co-based amorphous alloy foil strips, the thickness of the foil strip is reduced, and the particles constituting the material are reduced to increase the surface area of the particles. We are making efforts such as increasing electric resistance. As a result, trial manufacture of a film thickness of 1 to 5 μm has been succeeded at present.

【0006】また、医療用マイクロマシーニングにおい
ては、数十μm以下の大きさのバネやアクチュエータが
必要とされている。数十μmの大きさのアクチュエータ
では、慣性よりも抵抗の方が大きくなるために、従来の
モータやピストンでは駆動できなくなる。そこで、細菌
類が行っているようなベン毛モータの利用が検討されて
いる。
In medical micromachining, springs and actuators having a size of several tens of μm or less are required. In the case of an actuator having a size of several tens of μm, the resistance becomes larger than the inertia, and therefore the conventional motor or piston cannot drive the actuator. Therefore, the use of a flagellar motor, which is used by bacteria, is being studied.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のア
ナログ回路技術では、最先端の技術を駆使して、コイル
やトランスやコア等の外付け部品の小形化を図っている
ものの、外付け部品を用いている限り、アナログ回路全
体を小形化するには限界があった。したがって、微小な
スパイラルパターンをLSIチップ上に形成することが
期待されていた。
As described above, in the conventional analog circuit technology, the most advanced technology is used to miniaturize the external parts such as the coil, the transformer and the core. As long as components are used, there was a limit to downsizing the entire analog circuit. Therefore, it has been expected to form a minute spiral pattern on an LSI chip.

【0008】また、マイクロマシーニングにおいてはベ
ン毛モータの利用が検討されているものの、それには微
小なスパイラルパターンが必要であり、そのような微小
なスパイラルパターンを簡単に製造することが求められ
ていた。本発明は、上記事情を考慮してなされたもの
で、微小なスパイラルパターンを有する半導体装置及び
その製造方法を提供することを目的としている。
Further, although the use of a beveled hair motor has been studied in micromachining, it requires a minute spiral pattern, and it is required to easily manufacture such a minute spiral pattern. It was The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device having a minute spiral pattern and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
と、前記半導体基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁
層上に形成された複数の第1の配線層と、前記第1の配
線層上方に形成され、互いに隣接する前記第1の配線層
の一端と前記第1の配線層の他端とを接続する第2の配
線層とを有し、前記第1の配線層と前記第2の配線層に
よりスパイラルパターンが形成されていることを特徴と
する半導体装置によって達成される。
The above object is to provide a semiconductor substrate, an insulating layer formed on the semiconductor substrate, a plurality of first wiring layers formed on the insulating layer, and the first wiring layer. A second wiring layer formed above the wiring layer and connecting one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer adjacent to each other, the first wiring layer and the second wiring layer; This is achieved by a semiconductor device characterized in that a spiral pattern is formed by the second wiring layer.

【0010】上述した半導体装置において、前記第1の
配線層と前記第2の配線層間に形成された層間絶縁層を
更に有し、前記第1の配線層と前記第2の配線層により
前記層間絶縁層を取り囲むスパイラルパターンが形成さ
れていることが望ましい。上述した半導体装置におい
て、前記層間絶縁層中に形成され、前記スパイラルパタ
ーンを貫通する磁性体層を更に有し、前記第1の配線層
と前記第2の配線層により前記磁性体層を取り囲むスパ
イラルパターンが形成されていることが望ましい。
The above-described semiconductor device further includes an interlayer insulating layer formed between the first wiring layer and the second wiring layer, and the interlayer wiring layer is formed by the first wiring layer and the second wiring layer. It is desirable that a spiral pattern surrounding the insulating layer is formed. The semiconductor device described above further includes a magnetic layer formed in the interlayer insulating layer and penetrating the spiral pattern, and the spiral surrounding the magnetic layer by the first wiring layer and the second wiring layer. It is desirable that the pattern is formed.

【0011】上述した半導体装置において、前記絶縁層
が凹状に形成され、前記絶縁層の凹部上に、前記第1の
配線層が凹状に形成されていることが望ましい。上述し
た半導体装置において、前記層間絶縁層の上面に凸部が
形成され、前記層間絶縁層の凸部上に、前記第2の配線
層が凹状に形成されていることが望ましい。
In the semiconductor device described above, it is preferable that the insulating layer is formed in a concave shape, and the first wiring layer is formed in a concave shape on the concave portion of the insulating layer. In the semiconductor device described above, it is preferable that a convex portion is formed on the upper surface of the interlayer insulating layer, and the second wiring layer is concavely formed on the convex portion of the interlayer insulating layer.

【0012】上述した半導体装置において、前記第1の
配線層と前記第2の配線層とは、前記層間絶縁層に形成
された接続穴又は溝を介して接続されていることが望ま
しい。上記目的は、半導体基板上に絶縁層を形成する工
程と、前記絶縁層上に複数の第1の配線層を形成する工
程と、前記第1の配線層上に層間絶縁層を形成する工程
と、前記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層を取り囲むよ
うに、互いに隣接する前記第1の配線層の一端と前記第
1の配線層の他端とを接続する第2の配線層を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法
によって達成される。
In the above-mentioned semiconductor device, it is desirable that the first wiring layer and the second wiring layer are connected to each other through a connection hole or a groove formed in the interlayer insulating layer. The above-mentioned objects include a step of forming an insulating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a plurality of first wiring layers on the insulating layer, and a step of forming an interlayer insulating layer on the first wiring layer. Forming a second wiring layer on the interlayer insulating layer so as to surround the interlayer insulating layer and connect one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer adjacent to each other. And a method for manufacturing a semiconductor device.

【0013】上述した半導体装置の製造方法において、
前記第1の配線層と前記第2の配線層により取り囲まれ
た前記層間絶縁層を除去する工程を更に有することが望
ましい。上記目的は、半導体基板上に絶縁層を形成する
工程と、前記絶縁層上に複数の第1の配線層を形成する
工程と、前記第1の配線層上に第1の層間絶縁層を形成
する工程と、前記第1の層間絶縁層上に、前記第1の配
線層に交差する方向に延在する磁性体層を形成する工程
と、前記磁性体層上に第2の層間絶縁層を形成する工程
と、前記第2の層間絶縁層上に、前記磁性体層を取り囲
むように、互いに隣接する前記第1の配線層の一端と前
記第1の配線層の他端とを接続する第2の配線層を形成
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法によって達成される。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
It is desirable to further include a step of removing the interlayer insulating layer surrounded by the first wiring layer and the second wiring layer. The purpose is to form an insulating layer on a semiconductor substrate, to form a plurality of first wiring layers on the insulating layer, and to form a first interlayer insulating layer on the first wiring layer. And a step of forming a magnetic layer that extends in a direction intersecting the first wiring layer on the first interlayer insulating layer, and a second interlayer insulating layer on the magnetic layer. And a step of connecting one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer adjacent to each other so as to surround the magnetic layer on the second interlayer insulating layer. And a step of forming two wiring layers.

【0014】上述した半導体装置の製造方法において、
前記絶縁層をエッチングして上面に凹部を形成する工程
を更に有し、前記絶縁層の凹部上に、複数の第1の配線
層を凹状に形成することが望ましい。上述した半導体装
置の製造方法において、前記層間絶縁層の上面であっ
て、前記第2の配線層が形成される予定の領域に凸部を
形成する工程を更に有し、前記層間絶縁層の凸部上に、
前記第2の配線層を凹状に形成することが望ましい。上
述した半導体装置の製造方法において、前記層間絶縁層
の前記第1の配線層の両端上に接続穴又は溝を形成する
工程を更に有し、前記層間絶縁層上に前記第2の配線層
を形成して、前記層間絶縁層の前記接続穴又は溝を介し
て前記第1の配線層と接続することが望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
It is preferable that the method further includes the step of etching the insulating layer to form a concave portion on the upper surface, and forming a plurality of concave first wiring layers on the concave portion of the insulating layer. In the method for manufacturing a semiconductor device described above, the method further includes the step of forming a convex portion on the upper surface of the interlayer insulating layer in a region where the second wiring layer is to be formed. On the department
It is desirable to form the second wiring layer in a concave shape. The method for manufacturing a semiconductor device described above, further comprising a step of forming connection holes or grooves on both ends of the first wiring layer of the interlayer insulating layer, and forming the second wiring layer on the interlayer insulating layer. It is desirable to form and connect to the first wiring layer through the connection hole or groove of the interlayer insulating layer.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、半導体基板と、半導体基板上
に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された複数の第
1の配線層と、第1の配線層上方に形成され、互いに隣
接する第1の配線層の一端と第1の配線層の他端とを接
続する第2の配線層とを有しているので、第1の配線層
と第2の配線層によりスパイラルパターンが形成されて
いる。
According to the present invention, a semiconductor substrate, an insulating layer formed on the semiconductor substrate, a plurality of first wiring layers formed on the insulating layer, and formed on the first wiring layer, Since it has the second wiring layer that connects one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer adjacent to each other, the spiral pattern is formed by the first wiring layer and the second wiring layer. Are formed.

【0016】また、本発明によれば、半導体基板上に絶
縁層を形成し、絶縁層上に複数の第1の配線層を形成
し、第1の配線層上に層間絶縁層を形成し、層間絶縁層
上に、層間絶縁層を取り囲むように、互いに隣接する第
1の配線層の一端と第1の配線層の他端とを接続する第
2の配線層を形成したので、第1の配線層と第2の配線
層によりスパイラルパターンを形成することができる。
Further, according to the present invention, an insulating layer is formed on the semiconductor substrate, a plurality of first wiring layers are formed on the insulating layer, and an interlayer insulating layer is formed on the first wiring layer. Since the second wiring layer which connects one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer which are adjacent to each other is formed on the interlayer insulating layer so as to surround the interlayer insulating layer, the first wiring layer is formed. A spiral pattern can be formed by the wiring layer and the second wiring layer.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の第1の実施例による半導体装置及び
その製造方法について図1乃至図4を用いて説明する。
まず、半導体基板1上にCVD法により約1μm厚のシ
リコン酸化膜からなる絶縁層2を形成する。続いて、ス
パッタ法により約0.5μm厚のAl薄膜又はCu薄膜
を堆積する。続いて、通常のフォトリソグラフィ技術に
よりレジスト(図示せず)をパターニングし、パターニ
ングされたレジストをマスクとしてRIE法によりAl
薄膜又はCu薄膜をパターニングして、スパイラルパタ
ーンの下部となる下部配線層3を形成する。約1μm幅
の下部配線層3が、約1μm間隔で多数本(例えば10
00本)形成されている(図1(a))。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the insulating layer 2 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. Subsequently, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and Al is formed by an RIE method using the patterned resist as a mask.
The thin film or the Cu thin film is patterned to form the lower wiring layer 3 which will be the lower part of the spiral pattern. A plurality of lower wiring layers 3 having a width of about 1 μm are arranged at intervals of about 1 μm (for example, 10
(00 lines) are formed (FIG. 1A).

【0018】次に、下部配線層3上にCVD法により約
1μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層5を堆積
する。なお、層間絶縁層5としては、CVD法による約
1.5μm厚のシリコン酸化膜を堆積した後、約1μm
厚のSOG(Spin onGlass)膜を塗布し、
その後、表面を平坦化し、約1μm厚になるようにエッ
チバックしてもよい。また、CVD法による約1.0μ
m厚のシリコン酸化膜を堆積した後、約0.5μm厚の
SOG(Spin on Glass)膜を塗布し、そ
の後、表面を平坦化しただけでもよい。
Next, an interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited on the lower wiring layer 3 by the CVD method. As the interlayer insulating layer 5, a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited by the CVD method, and then about 1 μm is formed.
Applying a thick SOG (Spin on Glass) film,
After that, the surface may be flattened and etched back to a thickness of about 1 μm. Also, about 1.0μ by the CVD method
It is also possible to deposit an m-thick silicon oxide film, apply an SOG (Spin on Glass) film with a thickness of about 0.5 μm, and then flatten the surface.

【0019】続いて、層間絶縁膜5上に複数の下部配線
層3に直交する方向に延在する磁性体層11を形成する
(図1(b))。磁性体層11として、約0.5μm厚
のMoパーマロイや、フェライト、5%以下のSiを含
むFe等を形成する。次に、磁性体層11上にCVD法
により約1μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層
12を堆積する。続いて、下部配線層3の両端部上の層
間絶縁膜5、12にコンタクトホール6を形成する。
Then, a magnetic layer 11 extending in a direction orthogonal to the plurality of lower wiring layers 3 is formed on the interlayer insulating film 5 (FIG. 1B). As the magnetic layer 11, Mo permalloy having a thickness of about 0.5 μm, ferrite, Fe containing 5% or less of Si, or the like is formed. Next, the interlayer insulating layer 12 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited on the magnetic layer 11 by the CVD method. Subsequently, contact holes 6 are formed in the interlayer insulating films 5 and 12 on both ends of the lower wiring layer 3.

【0020】次に、スパッタ法により約0.5μm厚の
Al薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、通常のフォ
トリソグラフィ技術によりレジスト(図示せず)をパタ
ーニングし、パターニングされたレジストをマスクとし
てRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパターニング
して、スパイラルパターンの上部となる上部配線層7を
形成する。上部配線層7は、隣接する下部配線層3の一
端と下部配線層3の他端とをコンタクトホール6中の接
続部9を介して接続する(図2(a))。
Next, an Al thin film or a Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form the upper wiring layer 7 to be the upper part of the spiral pattern. Form. The upper wiring layer 7 connects one end of the adjacent lower wiring layer 3 and the other end of the lower wiring layer 3 which are adjacent to each other through the connection portion 9 in the contact hole 6 (FIG. 2A).

【0021】これにより、上部配線層7の長手方向に沿
った断面図の図2(b)に示すように、上部配線層7
は、層間絶縁層5、磁性体層11、層間絶縁層12から
なる凸部13上を横切って、隣接する下部配線層3の一
端と他端とを接続している。したがって、コアである磁
性体層11を下部配線層3と上部配線層7により巻回し
たスパイラルパターン10が形成される。
As a result, as shown in FIG. 2B which is a sectional view taken along the longitudinal direction of the upper wiring layer 7, the upper wiring layer 7 is formed.
Crosses over the convex portion 13 formed of the interlayer insulating layer 5, the magnetic layer 11, and the interlayer insulating layer 12, and connects one end and the other end of the adjacent lower wiring layer 3. Therefore, the spiral pattern 10 in which the magnetic layer 11 as the core is wound by the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 is formed.

【0022】また、本実施例の製造方法によれば、CM
OSやバイポーラ等を製造する標準的な製造プロセスに
整合しているので、従来の製造プロセスに容易に組み込
むことができる。下部配線層を1層目の配線層、上部配
線層を2層目の配線層とすれば、多層配線層のパターニ
ングや層間絶縁膜のエッチングや平坦化工程を兼ねるこ
とができ、従来の製造プロセスの工程数を増加させるこ
となくスパイラルパターンを形成することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the CM
Since it is compatible with the standard manufacturing process for manufacturing the OS, the bipolar, etc., it can be easily incorporated into the conventional manufacturing process. When the lower wiring layer is the first wiring layer and the upper wiring layer is the second wiring layer, it is possible to perform the patterning of the multilayer wiring layer, the etching of the interlayer insulating film, and the flattening process. The spiral pattern can be formed without increasing the number of steps.

【0023】スパイラルパターンとしては、図3(a)
に示すように、磁性体層11を環状として、環状の磁性
体層11を下部配線層3と上部配線層7により巻回する
ようにして、トロイド状(円環状)コイルとしてもよい
し、図3(b)に示すように、磁性体層11を直線状と
して、直線状の磁性体層11を下部配線層3と上部配線
層7により巻回するようにして、円筒状コイルとしても
よい。
The spiral pattern is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the magnetic layer 11 may be a ring, and the ring-shaped magnetic layer 11 may be wound around the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 to form a toroidal (annular) coil. As shown in FIG. 3B, the magnetic layer 11 may be linear, and the linear magnetic layer 11 may be wound by the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 to form a cylindrical coil.

【0024】本実施例のスパイラルパターンを、図3
(a)に示すようなトロイド状パターンとした場合の磁
界Hについて検討する。一般に、トロイド状コイルでは
磁界Hは次式で表される。 H=NI/2πr ただし、Nはコイルの巻き数、Iは電流値、rはトロイ
ド状コイルの半径である。
The spiral pattern of this embodiment is shown in FIG.
The magnetic field H in the case of the toroidal pattern as shown in (a) will be examined. Generally, in the toroidal coil, the magnetic field H is expressed by the following equation. H = NI / 2πr where N is the number of turns of the coil, I is the current value, and r is the radius of the toroidal coil.

【0025】本実施例の構造によれば、半径rを最小限
に抑えながら、巻き数Nを多くすることが容易に可能で
あるので、小さな素子面積で大きな磁場を得ることがで
きる。また、コアである磁性体層11を薄膜化すると共
に細くすることが簡単にできるので、高周波動作時に問
題となる渦電流損も容易に低減することができる。本実
施例の磁界Hと磁束密度Bを数値計算した。
According to the structure of this embodiment, it is possible to easily increase the number of turns N while keeping the radius r to a minimum, so that a large magnetic field can be obtained with a small element area. Further, since the magnetic layer 11 that is the core can be easily thinned and thinned, the eddy current loss which is a problem during high frequency operation can be easily reduced. The magnetic field H and magnetic flux density B of this example were numerically calculated.

【0026】1000本の下部配線層3と1000本の
上部配線層7により半径が318μmのトロイド状コイ
ルを形成した。1mAの電流を流すものとすれば、磁界
Hは、 H=1000・1×10-3/2π・318×10-6=500[A/m] となる。
A toroidal coil having a radius of 318 μm was formed by 1000 lower wiring layers 3 and 1000 upper wiring layers 7. If a current of 1 mA is passed, the magnetic field H is H = 1000 · 1 × 10 −3 / 2π · 318 × 10 −6 = 500 [A / m].

【0027】また、磁束密度Bは、コアである磁性体層
11がMoパーマロイであると約830[mT]とな
り、Ni−Znフェライトであると約400[mT]と
なり、4%Si−Feでは約1980[mT]となる。
なお、このときのトロイド状コイルの専有面積はわずか
に0.32mm2 である。
The magnetic flux density B is about 830 [mT] when the magnetic layer 11 that is the core is Mo permalloy, and about 400 [mT] when it is Ni-Zn ferrite, and is 4% Si-Fe. It becomes about 1980 [mT].
The area occupied by the toroidal coil at this time is only 0.32 mm 2 .

【0028】図1乃至図3に示す半導体装置では、層間
絶縁層5、12中にコアとして磁性体層11を設けた
が、図4に示すように、磁性体層11を設けずコアなし
のスパイラルパターン10としてもよい。図4(b)は
上部配線層7の長手方向に沿った断面図である。スパイ
ラルパターンの下部となる下部配線層3上にCVD法に
より約2μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層5
を堆積する。続いて、下部配線層3の両端部上の層間絶
縁膜5にコンタクトホール6を形成する。
In the semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, the magnetic material layer 11 is provided as the core in the interlayer insulating layers 5 and 12, but as shown in FIG. 4, the magnetic material layer 11 is not provided and the core is not provided. The spiral pattern 10 may be used. FIG. 4B is a sectional view taken along the longitudinal direction of the upper wiring layer 7. An interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film having a thickness of about 2 μm is formed on the lower wiring layer 3 below the spiral pattern by a CVD method.
Deposit. Subsequently, contact holes 6 are formed in the interlayer insulating film 5 on both ends of the lower wiring layer 3.

【0029】次に、層間絶縁膜5上にスパイラルパター
ンの上部となる上部配線層7を形成する。上部配線層7
は、隣接する下部配線層3の一端と下部配線層3の他端
とをコンタクトホール6中の接続部9を介して接続して
いる。図1乃至図3に示す半導体装置と同じ構造とし
て、コアなしのトロイド状コイルの磁束密度Bを求め
た。
Next, an upper wiring layer 7 which is an upper portion of the spiral pattern is formed on the interlayer insulating film 5. Upper wiring layer 7
Connects one end of the lower wiring layer 3 and the other end of the lower wiring layer 3 which are adjacent to each other via the connection portion 9 in the contact hole 6. As the same structure as the semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, the magnetic flux density B of the toroidal coil without core was obtained.

【0030】層間絶縁膜5であるシリコン酸化膜の比誘
電率ε=3.9、屈折率(=εμ/ε0 μ0 1/2
1.46であるから、シリコン酸化膜の比透磁率μ=
0.55、透磁率μμ0 =0.55×1.25×10-6
=6.8×10-7[H/m]となる。本実施例の構造の
トロイド状コイルの磁界H=500[A/m]であるの
で、磁束密度Bは、 B=μμ0 H=3.4×10-4[Wb/m2 ]=34[mT] となり、仮にコアがなくとも十分実用的な磁束密度を得
ることができる。
The relative dielectric constant ε of the silicon oxide film which is the interlayer insulating film 5 is ε = 3.9, and the refractive index (= εμ / ε 0 μ 0 ) 1/2 =
Since it is 1.46, the relative permeability of the silicon oxide film μ =
0.55, magnetic permeability μμ 0 = 0.55 × 1.25 × 10 −6
= 6.8 × 10 −7 [H / m]. Since the magnetic field H of the toroidal coil having the structure of this embodiment is H = 500 [A / m], the magnetic flux density B is: B = μμ 0 H = 3.4 × 10 −4 [Wb / m 2 ] = 34 [ mT], and even if there is no core, a sufficiently practical magnetic flux density can be obtained.

【0031】本発明の第2の実施例による半導体装置及
びその製造方法について図5乃至図7を用いて説明す
る。図1乃至図4に示す第1の実施例の半導体装置と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡
略にする。本実施例による半導体装置は絶縁層に凹部を
形成し、この凹部上に下部配線層を形成したものであ
る。本実施例による半導体装置の製造方法を図5を用い
て説明する。図5は下部配線層3の長手方向に沿った断
面図である本実施例では、半導体基板1上にCVD法に
より約3μm厚のシリコン酸化膜からなる厚い絶縁層2
を形成する。続いて、厚い絶縁層2にHFにより約2μ
m深さエッチングして凹部14を形成する(図5
(a))。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same members of the present embodiment as those of the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are represented by the same reference numbers not to repeat or to simplify their explanation. In the semiconductor device according to the present embodiment, a recess is formed in the insulating layer, and a lower wiring layer is formed on this recess. A method of manufacturing the semiconductor device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the longitudinal direction of the lower wiring layer 3. In this embodiment, the thick insulating layer 2 made of a silicon oxide film having a thickness of about 3 μm is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method.
To form. Then, the thick insulating layer 2 is HF-approx.
Etching is performed to a depth of m to form the recess 14 (FIG. 5).
(A)).

【0032】次に、スパッタ法により約0.5μm厚の
Al薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、通常のフォ
トリソグラフィ技術によりレジスト(図示せず)をパタ
ーニングし、パターニングされたレジストをマスクとし
てRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパターニング
して、スパイラルパターンの下部となる下部配線層3を
形成する(図5(a))。
Next, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form the lower wiring layer 3 to be the lower part of the spiral pattern. Formed (FIG. 5A).

【0033】次に、下部配線層3上にCVD法により約
1.5μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層5を
堆積する。続いて、層間絶縁膜5上に複数の下部配線層
3に直交する方向に延在する磁性体層11を形成する
(図5(b))。磁性体層11として、例えば、約0.
5μm厚のMoパーマロイを形成する。次に、磁性体層
11上にCVD法により約1.5μm厚のシリコン酸化
膜からなる層間絶縁層12を堆積する。続いて、下部配
線層3の両端部上の層間絶縁膜5、12にコンタクトホ
ール6を形成する。
Next, an interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited on the lower wiring layer 3 by the CVD method. Subsequently, the magnetic layer 11 extending in the direction orthogonal to the plurality of lower wiring layers 3 is formed on the interlayer insulating film 5 (FIG. 5B). As the magnetic layer 11, for example, about 0.
A 5 μm thick Mo permalloy is formed. Next, the interlayer insulating layer 12 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited on the magnetic layer 11 by the CVD method. Subsequently, contact holes 6 are formed in the interlayer insulating films 5 and 12 on both ends of the lower wiring layer 3.

【0034】次に、スパッタ法により約0.5μm厚の
Al薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、通常のフォ
トリソグラフィ技術によりレジスト(図示せず)をパタ
ーニングし、パターニングされたレジストをマスクとし
てRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパターニング
して、スパイラルパターンの上部となる上部配線層7を
形成する。上部配線層7は、隣接する下部配線層3の一
端と下部配線層3の他端とをコンタクトホール6中の接
続部9を介して接続する(図5(c))。
Next, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form the upper wiring layer 7 to be the upper part of the spiral pattern. Form. The upper wiring layer 7 connects one end of the lower wiring layer 3 and the other end of the lower wiring layer 3 which are adjacent to each other through the connecting portion 9 in the contact hole 6 (FIG. 5C).

【0035】これにより、上部配線層7は、隣接する下
部配線層3の一端と他端とを接続している。したがっ
て、コアである磁性体層11を取り囲むように下部配線
層3と上部配線層7により巻回したスパイラルパターン
が形成される。なお、厚い絶縁層2に形成する凹部14
としては、図6(a)に示すように、下部配線層3が形
成される領域のみが凹むように形成してもよいし、図6
(b)に示すように、下部配線層3が形成される領域を
含み、磁性体層11に沿って連続した細長い領域が凹む
ように形成してもよい。
Thus, the upper wiring layer 7 connects one end and the other end of the adjacent lower wiring layer 3. Therefore, a spiral pattern wound by the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 is formed so as to surround the magnetic layer 11 that is the core. The concave portion 14 formed in the thick insulating layer 2
As shown in FIG. 6A, it may be formed such that only the region where the lower wiring layer 3 is formed is recessed.
As shown in (b), it may be formed such that a long and narrow region including the region where the lower wiring layer 3 is formed and continuous along the magnetic layer 11 is recessed.

【0036】また、図4においては、下部配線層3の両
端部が絶縁層2の凹部14周囲の平坦部に達するように
形成し、その平坦部で接続部9により接続した。しか
し、図7(a)に示すように、下部配線層3の片側の端
部のみを絶縁層2の凹部14周囲の平坦部に達するよう
に形成してもよい。また、図7(b)に示すように、下
部配線層3の両端部とも絶縁層2の凹部14内に形成し
てもよい。
Further, in FIG. 4, both ends of the lower wiring layer 3 are formed so as to reach the flat portions around the recesses 14 of the insulating layer 2, and the flat portions are connected by the connecting portions 9. However, as shown in FIG. 7A, only one end of the lower wiring layer 3 may be formed so as to reach the flat portion around the recess 14 of the insulating layer 2. Further, as shown in FIG. 7B, both ends of the lower wiring layer 3 may be formed in the recess 14 of the insulating layer 2.

【0037】本発明の第3の実施例による半導体装置及
びその製造方法について図8及び図9を用いて説明す
る。図5乃至図7に示す第2の実施例の半導体装置と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡
略にする。本実施例による半導体装置は絶縁層に凹部を
形成し、この凹部上に下部配線層を形成し、層間絶縁層
の凸部上に上部配線層を形成したものである。本実施例
による半導体装置の製造方法を図8を用いて説明する。
図8は下部配線層3の長手方向に沿った断面図である本
実施例では、第2の実施例と同様に、半導体基板1上に
厚い絶縁層2を形成し、厚い絶縁層2表面に凹部14を
形成する。続いて、厚い絶縁層2の凹部14上に下部配
線層3を形成する(図8(a))。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same members of the present embodiment as those of the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 5 to 7 are represented by the same reference numbers not to repeat or to simplify their explanation. The semiconductor device according to the present embodiment is one in which a concave portion is formed in an insulating layer, a lower wiring layer is formed on this concave portion, and an upper wiring layer is formed on a convex portion of an interlayer insulating layer. A method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a sectional view taken along the longitudinal direction of the lower wiring layer 3. In this embodiment, as in the second embodiment, the thick insulating layer 2 is formed on the semiconductor substrate 1, and the thick insulating layer 2 is formed on the surface thereof. The recess 14 is formed. Then, the lower wiring layer 3 is formed on the concave portion 14 of the thick insulating layer 2 (FIG. 8A).

【0038】次に、下部配線層3上にCVD法による約
1.0μm厚のシリコン酸化膜を堆積した後、約0.5
μm厚のSOG膜を塗布し、その後、表面を平坦化して
層間絶縁層5を形成する(図8(b))。なお、層間絶
縁層5としては、CVD法による約1.5μm厚のシリ
コン酸化膜を堆積した後、約1μm厚のSOG膜を塗布
し、その後、表面を平坦化し、約1μm厚になるように
エッチバックしてもよい。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 1.0 μm is deposited on the lower wiring layer 3 by the CVD method, and then about 0.5 is formed.
A SOG film having a thickness of μm is applied, and then the surface is flattened to form an interlayer insulating layer 5 (FIG. 8B). As the interlayer insulating layer 5, a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited by a CVD method, and then an SOG film having a thickness of about 1 μm is applied, and then the surface is flattened to have a thickness of about 1 μm. You may etch back.

【0039】続いて、層間絶縁膜5上に複数の下部配線
層3に直交する方向に延在する磁性体層11を形成する
(図8(b))。磁性体層11として、約0.5μm厚
のMoパーマロイや、フェライト、5%以下のSiを含
むFe等を形成する。次に、磁性体層11上にCVD法
により約1.5μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層12を堆積する。続いて、下部配線層3の両端部上
の層間絶縁膜5、12にコンタクトホール6を形成す
る。
Subsequently, the magnetic layer 11 extending in the direction orthogonal to the plurality of lower wiring layers 3 is formed on the interlayer insulating film 5 (FIG. 8B). As the magnetic layer 11, Mo permalloy having a thickness of about 0.5 μm, ferrite, Fe containing 5% or less of Si, or the like is formed. Next, the interlayer insulating layer 12 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited on the magnetic layer 11 by the CVD method. Subsequently, contact holes 6 are formed in the interlayer insulating films 5 and 12 on both ends of the lower wiring layer 3.

【0040】次に、磁性体層11、層間絶縁層12から
なる凸部13上を横切って湾曲した上部配線層7を形成
し、隣接する下部配線層3の一端と他端とをコンタクト
ホール6中の接続部9を介して接続する(図8
(c))。したがって、本実施例によれば、図9に示す
ように、下部配線層3も上部配線層7も共に湾曲して、
コアである磁性体層11を取り囲むように巻回したスパ
イラルパターンが形成される。
Next, a curved upper wiring layer 7 is formed across the convex portion 13 composed of the magnetic layer 11 and the interlayer insulating layer 12, and one end and the other end of the adjacent lower wiring layer 3 are connected to the contact hole 6. Connection is made via the connecting portion 9 in the inside (FIG. 8).
(C)). Therefore, according to this embodiment, as shown in FIG. 9, both the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 are curved,
A spiral pattern is formed so as to surround the magnetic layer 11 that is the core.

【0041】本発明の第4の実施例による半導体装置及
びその製造方法について図10を用いて説明する。図8
及び図9に示す第3の実施例の半導体装置と同一の構成
要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にす
る。本実施例による半導体装置では磁性体層下の層間絶
縁膜は平坦化せず、磁性体層11上の層間絶縁膜を平坦
化したものである。本実施例による半導体装置の製造方
法を図10を用いて説明する。図10は下部配線層の長
手方向に沿った断面図である。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 8
The same components as those of the semiconductor device of the third embodiment shown in FIG. 9 are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description. In the semiconductor device according to the present embodiment, the interlayer insulating film below the magnetic layer is not flattened, but the interlayer insulating film on the magnetic layer 11 is flattened. The method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a sectional view taken along the longitudinal direction of the lower wiring layer.

【0042】本実施例では、第3の実施例と同様に、半
導体基板1上に厚い絶縁層2を形成し、厚い絶縁層2表
面に凹部14を形成する。続いて、厚い絶縁層2の凹部
14上に下部配線層3を形成する(図10(a))。次
に、下部配線層3上にCVD法による約1.5μm厚の
シリコン酸化膜からなる層間絶縁層5を形成する(図1
0(b))。ここでは、層間絶縁層5を平坦化しない。
続いて、層間絶縁膜5上に複数の下部配線層3に直交す
る方向に延在する磁性体層11を形成する(図10
(b))。
In this embodiment, similarly to the third embodiment, the thick insulating layer 2 is formed on the semiconductor substrate 1 and the recess 14 is formed on the surface of the thick insulating layer 2. Then, the lower wiring layer 3 is formed on the concave portion 14 of the thick insulating layer 2 (FIG. 10A). Next, the interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is formed on the lower wiring layer 3 by the CVD method (FIG. 1).
0 (b)). Here, the interlayer insulating layer 5 is not flattened.
Subsequently, the magnetic layer 11 extending in the direction orthogonal to the plurality of lower wiring layers 3 is formed on the interlayer insulating film 5 (FIG. 10).
(B)).

【0043】次に、磁性体層11上に、CVD法による
約1.0μm厚のシリコン酸化膜を堆積した後、約0.
5μm厚のSOG膜を塗布し、その後、表面を平坦化し
て層間絶縁層12を形成する(図10(b))。なお、
層間絶縁層12としては、CVD法による約1.5μm
厚のシリコン酸化膜を堆積した後、約1μm厚のSOG
膜を塗布し、その後、表面を平坦化し、約1μm厚にな
るようにエッチバックしてもよい。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 1.0 μm is deposited on the magnetic layer 11 by the CVD method, and thereafter, a silicon oxide film having a thickness of about 1.0 μm is formed.
An SOG film having a thickness of 5 μm is applied, and then the surface is flattened to form an interlayer insulating layer 12 (FIG. 10B). In addition,
The interlayer insulating layer 12 has a thickness of about 1.5 μm formed by the CVD method.
After depositing thick silicon oxide film, SOG of about 1 μm thick
The film may be applied and then the surface may be planarized and etched back to a thickness of about 1 μm.

【0044】次に、層間絶縁層12の平坦化された表面
上に上部配線層7を形成し、隣接する下部配線層3の一
端と他端とをコンタクトホール6中の接続部9を介して
接続する(図10(c))。したがって、本実施例によ
れば、下部配線層3と上部配線層7によりコアである磁
性体層11を取り囲むように巻回したスパイラルパター
ンが形成される。本発明の第5の実施例による半導体装
置及びその製造方法について図11及び図12を用いて
説明する。図1乃至図4に示す第1の実施例の半導体装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
又は簡略にする。
Next, the upper wiring layer 7 is formed on the flattened surface of the interlayer insulating layer 12, and one end and the other end of the adjacent lower wiring layer 3 are connected via the connecting portion 9 in the contact hole 6. Connect (Fig. 10 (c)). Therefore, according to the present embodiment, the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 form a spiral pattern wound so as to surround the magnetic layer 11 as the core. A semiconductor device and a method for manufacturing the same according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same members of the present embodiment as those of the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are represented by the same reference numbers not to repeat or to simplify their explanation.

【0045】本実施例による半導体装置は絶縁層上の下
部配線層間のスペース部に凸部を形成し、この凸部上に
層間絶縁膜を介して上部配線層を形成したものである。
本実施例では、半導体基板1上にCVD法により約2μ
m厚のシリコン酸化膜からなる絶縁層2を形成する。続
いて、下部配線層が形成される予定領域間のスペース部
15以外の部分を約1μmだけエッチングして、スペー
ス部15に凸部16を形成する(図11(a))。
The semiconductor device according to the present embodiment is one in which a convex portion is formed in a space portion between lower wiring layers on an insulating layer, and an upper wiring layer is formed on the convex portion via an interlayer insulating film.
In this embodiment, about 2 μm is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method.
An insulating layer 2 made of a silicon oxide film having a thickness of m is formed. Subsequently, a portion other than the space portion 15 between the areas where the lower wiring layer is to be formed is etched by about 1 μm to form the convex portion 16 in the space portion 15 (FIG. 11A).

【0046】次に、スパッタ法により約0.5μm厚の
Al薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、通常のフォ
トリソグラフィ技術によりレジスト(図示せず)をパタ
ーニングし、パターニングされたレジストをマスクとし
てRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパターニング
して、凸部16間の平坦部17上に下部配線層3を形成
する(図11(b))。
Next, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form a lower portion on the flat portion 17 between the convex portions 16. The wiring layer 3 is formed (FIG. 11B).

【0047】次に、下部配線層3上にCVD法により約
1μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層5を堆積
する。続いて、下部配線層3の両端部上の層間絶縁膜5
にコンタクトホール6を形成する(図12(a))。次
に、スパッタ法により約0.5μm厚のAl薄膜又はC
u薄膜を堆積する。続いて、通常のフォトリソグラフィ
技術によりレジスト(図示せず)をパターニングし、パ
ターニングされたレジストをマスクとしてRIE法によ
りAl薄膜又はCu薄膜をパターニングして、スパイラ
ルパターンの上部となる上部配線層7を形成する。上部
配線層7は、隣接する下部配線層3の一端と下部配線層
3の他端とをコンタクトホール6中の接続部9を介して
接続する(図12(a))。
Next, an interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited on the lower wiring layer 3 by the CVD method. Then, the interlayer insulating film 5 on both ends of the lower wiring layer 3 is formed.
A contact hole 6 is formed in (FIG. 12 (a)). Next, an Al thin film or C having a thickness of about 0.5 μm is formed by the sputtering method.
u Deposit a thin film. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form the upper wiring layer 7 to be the upper part of the spiral pattern. Form. The upper wiring layer 7 connects one end of the lower wiring layer 3 and the other end of the lower wiring layer 3 which are adjacent to each other through the connection portion 9 in the contact hole 6 (FIG. 12A).

【0048】これにより、層間絶縁層5を取り囲むよう
に下部配線層3と上部配線層7により巻回したコアなし
のスパイラルパターンが形成される。なお、コアを形成
する場合には、図12(b)に示すように、層間絶縁層
5の凸部16の磁性体層が形成される部分をエッチング
して凹部19を形成し、この凹部19に磁性体層11を
形成する。図12(b)は上部配線層7を斜めに横切る
ように切断した断面図である。
As a result, a spiral pattern without a core is formed by winding the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 so as to surround the interlayer insulating layer 5. When forming the core, as shown in FIG. 12B, the concave portion 19 is formed by etching the portion of the convex portion 16 of the interlayer insulating layer 5 where the magnetic layer is formed, and the concave portion 19 is formed. Then, the magnetic layer 11 is formed. FIG. 12B is a cross-sectional view of the upper wiring layer 7 cut diagonally.

【0049】また、上述した第2乃至第4の実施例のよ
うに、絶縁層2の下部配線層の形成予定領域をエッチン
グして凹部を形成し、絶縁層2の凹部に下部配線層を形
成するようにしてもよい。本発明の第6の実施例による
半導体装置及びその製造方法について図13及び図14
を用いて説明する。図11及び図12に示す第5の実施
例の半導体装置と同一の構成要素には同一の符号を付し
て説明を省略又は簡略にする。
Further, as in the second to fourth embodiments described above, a region of the insulating layer 2 where the lower wiring layer is to be formed is etched to form a recess, and the lower wiring layer is formed in the recess of the insulating layer 2. You may do it. A semiconductor device and its manufacturing method according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be explained. The same components as those of the semiconductor device of the fifth embodiment shown in FIGS. 11 and 12 are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description.

【0050】本実施例による半導体装置は、下部配線層
及び磁性体層の形成後に、層間絶縁層上の下部配線層間
のスペース部に凸部を形成し、この凸部上に上部配線層
を形成したものである。本実施例では、半導体基板1上
にCVD法により約1μm厚のシリコン酸化膜からなる
絶縁層2を形成する。続いて、スパッタ法により約0.
5μm厚のAl薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、
通常のフォトリソグラフィ技術によりレジスト(図示せ
ず)をパターニングし、パターニングされたレジストを
マスクとしてRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパ
ターニングして、下部配線層3を形成する(図13
(a))。
In the semiconductor device according to the present embodiment, after forming the lower wiring layer and the magnetic layer, the convex portion is formed in the space portion between the lower wiring layers on the interlayer insulating layer, and the upper wiring layer is formed on the convex portion. It was done. In this embodiment, the insulating layer 2 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. Then, the sputtering method was performed to obtain about 0.
A 5 μm thick Al thin film or Cu thin film is deposited. continue,
A resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form the lower wiring layer 3 (FIG. 13).
(A)).

【0051】次に、下部配線層3上にCVD法により約
1μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層5を堆積
する(図13(b))。なお、層間絶縁層5としては、
CVD法による約1.5μm厚のシリコン酸化膜を堆積
した後、約1μm厚のSOG膜を塗布し、その後、表面
を平坦化し、約1μm厚になるようにエッチバックして
もよい。また、CVD法による約1.0μm厚のシリコ
ン酸化膜を堆積した後、約0.5μm厚のSOG膜を塗
布し、その後、表面を平坦化しただけでもよい。
Next, the interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited on the lower wiring layer 3 by the CVD method (FIG. 13B). In addition, as the interlayer insulating layer 5,
After depositing a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm by the CVD method, an SOG film having a thickness of about 1 μm may be applied, and then the surface may be flattened and etched back to a thickness of about 1 μm. It is also possible to deposit a silicon oxide film having a thickness of about 1.0 μm by the CVD method, apply an SOG film having a thickness of about 0.5 μm, and then flatten the surface.

【0052】次に、層間絶縁膜5上に複数の下部配線層
3に直交する方向に延在する磁性体層11を形成する
(図13(b))。磁性体層11として、約0.5μm
厚のMoパーマロイや、フェライト、5%以下のSiを
含むFe等を形成する。次に、磁性体層11上にCVD
法により約2μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁
層12を堆積する。なお、層間絶縁層12としては、C
VD法による約1.5μm厚のシリコン酸化膜を堆積し
た後、約1μm厚のSOG膜を塗布し、その後、表面を
平坦化し、約1μm厚になるようにエッチバックしても
よい。また、CVD法による約1.0μm厚のシリコン
酸化膜を堆積した後、約0.5μm厚のSOG膜を塗布
し、その後、表面を平坦化してもよい。
Next, the magnetic layer 11 extending in the direction orthogonal to the plurality of lower wiring layers 3 is formed on the interlayer insulating film 5 (FIG. 13B). About 0.5 μm as the magnetic layer 11
Thick Mo permalloy, ferrite, Fe containing 5% or less of Si, and the like are formed. Next, CVD is performed on the magnetic layer 11.
The interlayer insulating layer 12 made of a silicon oxide film having a thickness of about 2 μm is deposited by the method. The interlayer insulating layer 12 is C
After depositing a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm by the VD method, an SOG film having a thickness of about 1 μm may be applied, and then the surface may be flattened and etched back to a thickness of about 1 μm. Alternatively, after depositing a silicon oxide film having a thickness of about 1.0 μm by the CVD method, an SOG film having a thickness of about 0.5 μm may be applied and then the surface may be flattened.

【0053】続いて、下部配線層3間のスペース部15
以外の部分を約1μmだけエッチングして、層間絶縁層
12のスペース部15に凸部16を形成する(図14
(a))。次に、下部配線層3の両端部上の層間絶縁膜
5、12にコンタクトホール6を形成する。
Subsequently, the space portion 15 between the lower wiring layers 3 is formed.
Other portions are etched by about 1 μm to form the convex portions 16 in the space portions 15 of the interlayer insulating layer 12 (FIG. 14).
(A)). Next, contact holes 6 are formed in the interlayer insulating films 5 and 12 on both ends of the lower wiring layer 3.

【0054】続いて、スパッタ法により約0.5μm厚
のAl薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、通常のフ
ォトリソグラフィ技術によりレジスト(図示せず)をパ
ターニングし、パターニングされたレジストをマスクと
してRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパターニン
グして、スパイラルパターンの上部となる上部配線層7
を形成する。上部配線層7は、隣接する下部配線層3の
一端と下部配線層3の他端とをコンタクトホール6中の
接続部9を介して接続する(図14(b))。
Then, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form the upper wiring layer 7 to be the upper part of the spiral pattern.
To form. The upper wiring layer 7 connects one end of the lower wiring layer 3 and the other end of the lower wiring layer 3 which are adjacent to each other through the connection portion 9 in the contact hole 6 (FIG. 14B).

【0055】これにより、層間絶縁層5を取り囲むよう
に下部配線層3と上部配線層7により巻回した磁性体層
11をコアとするスパイラルパターンが形成される。本
発明の第7の実施例による半導体装置及びその製造方法
について図15乃至図17を用いて説明する。図1乃至
図4に示す第1の実施例の半導体装置と同一の構成要素
には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にする。
As a result, a spiral pattern is formed with the magnetic layer 11 wound by the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 as a core so as to surround the interlayer insulating layer 5. A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same members of the present embodiment as those of the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are represented by the same reference numbers not to repeat or to simplify their explanation.

【0056】本実施例による半導体装置は、コンタクト
ホールを形成することなく上部配線層と下部配線層を接
続してスパイラルパターンを形成したものである。本実
施例では、半導体基板1上にCVD法により約4μm厚
のシリコン酸化膜からなる厚い絶縁層2を形成する。続
いて、厚い絶縁層2をHFにより約2μm深さエッチン
グして凹部14を形成する(図15(a))。
The semiconductor device according to the present embodiment has a spiral pattern formed by connecting the upper wiring layer and the lower wiring layer without forming a contact hole. In this embodiment, the thick insulating layer 2 made of a silicon oxide film having a thickness of about 4 μm is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. Subsequently, the thick insulating layer 2 is etched with HF to a depth of about 2 μm to form the recess 14 (FIG. 15A).

【0057】次に、スパッタ法により約0.5μm厚の
Al薄膜又はCu薄膜を堆積する。続いて、通常のフォ
トリソグラフィ技術によりレジスト(図示せず)をパタ
ーニングし、パターニングされたレジストをマスクとし
てRIE法によりAl薄膜又はCu薄膜をパターニング
して、絶縁層2の凹部14内面上に、スパイラルパター
ンの下部となる下部配線層3を形成する(図15
(a))。
Next, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the Al thin film or the Cu thin film is patterned by the RIE method using the patterned resist as a mask to form a spiral on the inner surface of the recess 14 of the insulating layer 2. A lower wiring layer 3 to be the lower part of the pattern is formed (FIG. 15).
(A)).

【0058】次に、下部配線層3上にCVD法により約
1.5μm厚のシリコン酸化膜をを堆積した後、約1μ
m厚のSOG膜を塗布し、表面を平坦化した後、下部配
線層3の両端部が露出するまでエッチバックして層間絶
縁層5を形成する(図15(b)。次に、層間絶縁膜5
上に、例えば、約0.5μm厚のMoパーマロイからな
る磁性体層11形成し、その後、磁性体層11上に約
1.5μm厚のシリコン酸化膜からなる層間絶縁層12
を堆積する。続いて、磁性体層11及び層間絶縁層12
を、複数の下部配線層3に直交する方向に延在する幅1
μmの帯状にパターニングする(図15(c))。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited on the lower wiring layer 3 by the CVD method, and then about 1 μm.
After applying an m-thick SOG film and flattening the surface, etching back is performed until both ends of the lower wiring layer 3 are exposed to form an interlayer insulating layer 5 (FIG. 15B). Membrane 5
A magnetic material layer 11 made of, for example, Mo permalloy having a thickness of about 0.5 μm is formed thereon, and thereafter, an interlayer insulating layer 12 made of a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is formed on the magnetic material layer 11.
Deposit. Subsequently, the magnetic layer 11 and the interlayer insulating layer 12
Is a width 1 extending in a direction orthogonal to the plurality of lower wiring layers 3.
Patterning is performed in a band of μm (FIG. 15C).

【0059】次に、全面に約1.5μm厚のシリコン酸
化膜を堆積した後、異方性エッチングし、磁性体層11
と層間絶縁層12の側壁に層間絶縁層20を形成する。
層間絶縁膜20の直ぐ外側で下部配線層3の両端部が露
出している(図16(a))。次に、スパッタ法により
約0.5μm厚のAl薄膜又はCu薄膜を堆積する。続
いて、通常のフォトリソグラフィ技術によりレジスト
(図示せず)をパターニングし、パターニングされたレ
ジストをマスクとしてRIE法によりAl薄膜又はCu
薄膜をパターニングして、層間絶縁層12とその側壁に
形成された層間絶縁層20を横切ってスパイラルパター
ンの上部となる上部配線層7を形成する。上部配線層7
は、隣接する下部配線層3の一端と下部配線層3の他端
とをコンタクトホールを介すことなく直接接続する(図
16(b))。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 1.5 μm is deposited on the entire surface and anisotropically etched to form the magnetic layer 11.
Then, the interlayer insulating layer 20 is formed on the sidewall of the interlayer insulating layer 12.
Both ends of the lower wiring layer 3 are exposed just outside the interlayer insulating film 20 (FIG. 16A). Next, an Al thin film or Cu thin film having a thickness of about 0.5 μm is deposited by the sputtering method. Subsequently, a resist (not shown) is patterned by a normal photolithography technique, and the patterned resist is used as a mask by an RIE method to form an Al thin film or Cu.
The thin film is patterned to form the upper wiring layer 7 which is an upper part of the spiral pattern across the interlayer insulating layer 12 and the interlayer insulating layer 20 formed on the side wall thereof. Upper wiring layer 7
Directly connects one end of the lower wiring layer 3 and the other end of the lower wiring layer 3 which are adjacent to each other without passing through a contact hole (FIG. 16B).

【0060】これにより、図17に示すように、コアと
しての磁性体層11と、層間絶縁層5、12を取り囲む
ように下部配線層3と上部配線層7により巻回したスパ
イラルパターンが形成される。なお、パターニングのた
めに上部配線層7をエッチングする際に、露出した下部
配線層3をもエッチングしないようにするため、下部配
線層3と上部配線層7に異なる材質を用い、上部配線層
7を下部配線層3に対して選択的にエッチングするよう
にしてもよい。
As a result, as shown in FIG. 17, a spiral pattern formed by winding the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 so as to surround the magnetic layer 11 as the core and the interlayer insulating layers 5 and 12 is formed. It In order to prevent the exposed lower wiring layer 3 from being etched when the upper wiring layer 7 is etched for patterning, different materials are used for the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7. May be selectively etched with respect to the lower wiring layer 3.

【0061】また、層間絶縁層12の側壁に層間絶縁層
20を形成する際に、下地の絶縁層2、5、12がエッ
チングされるのを防止するために、これら絶縁層2、
5、12、20に異なる材質を用い、層間絶縁層20を
絶縁層2、層間絶縁層5、12に対して選択的にエッチ
ングするようにしてもよい。選択的にエッチング可能な
絶縁材料としては、酸化シリコン、PSG、窒化シリコ
ン、ポリイミド等があるので、これらの材料を適宜用い
ればよい。
In order to prevent the underlying insulating layers 2, 5 and 12 from being etched when the interlayer insulating layer 20 is formed on the sidewalls of the interlayer insulating layer 12, these insulating layers 2 and 5 are formed.
Different materials may be used for 5, 12, and 20, and the interlayer insulating layer 20 may be selectively etched with respect to the insulating layer 2 and the interlayer insulating layers 5 and 12. Since insulating materials that can be selectively etched include silicon oxide, PSG, silicon nitride, polyimide, and the like, these materials may be used as appropriate.

【0062】本発明の第8の実施例による半導体装置及
びその製造方法について図18を用いて説明する。図1
5乃至図17に示す第7の実施例の半導体装置と同一の
構成要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略に
する。本実施例による半導体装置は、個々の半導体基板
上に配線層を形成した後、両者を張り合わせてスパイラ
ルパターンを形成するものである。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1
The same components as those of the semiconductor device of the seventh embodiment shown in FIGS. 5 to 17 are designated by the same reference numerals to omit or simplify the description. In the semiconductor device according to the present embodiment, a wiring layer is formed on each semiconductor substrate, and then the two are bonded together to form a spiral pattern.

【0063】第7の実施例と同様にして、一方の半導体
基板1上の絶縁層2の凹部内に下部配線層3を形成し、
他方の半導体基板1上の絶縁層2の凹部内に上部配線層
7を形成する(図18)。次に、下部配線層3と上部配
線層7が接続されるように、両方の半導体基板1を静電
圧着等の方法により張り合わせる(図18)。
Similarly to the seventh embodiment, the lower wiring layer 3 is formed in the concave portion of the insulating layer 2 on one semiconductor substrate 1,
The upper wiring layer 7 is formed in the recess of the insulating layer 2 on the other semiconductor substrate 1 (FIG. 18). Next, both semiconductor substrates 1 are bonded together by a method such as electrostatic pressure bonding so that the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 are connected (FIG. 18).

【0064】これにより、層間絶縁層5を取り囲むよう
に下部配線層3と上部配線層7により巻回したスパイラ
ルパターンが形成される。なお、コアを形成する場合に
は、一方の半導体基板1の層間絶縁層5に磁性体層を埋
め込み、その後、両方の半導体基板1を静電圧着等の方
法により張り合わせる。
As a result, a spiral pattern formed by winding the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 so as to surround the interlayer insulating layer 5 is formed. In the case of forming the core, the magnetic layer is embedded in the interlayer insulating layer 5 of the one semiconductor substrate 1, and then both the semiconductor substrates 1 are bonded together by a method such as electrostatic pressure bonding.

【0065】本発明の第9の実施例による半導体装置及
びその製造方法について説明する。本実施例による半導
体装置は、上部配線層と下部配線層の間にある層間絶縁
層を除去して空間とし、エアアイソレーション構造とし
たものである。半導体基板1の絶縁層2上に、層間絶縁
層5、12を取り囲むように下部配線層3と上部配線層
7によりスパイラルパターンを形成した後、層間絶縁層
5、12のみをエッチング除去すればよい。そのために
は、下部配線層3、上部配線層7、絶縁層2、層間絶縁
層5、12として適切な材料を選択する。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a ninth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device according to the present embodiment has an air isolation structure in which the interlayer insulating layer between the upper wiring layer and the lower wiring layer is removed to form a space. After forming the spiral pattern by the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 so as to surround the interlayer insulating layers 5 and 12 on the insulating layer 2 of the semiconductor substrate 1, only the interlayer insulating layers 5 and 12 may be removed by etching. . For that purpose, appropriate materials are selected for the lower wiring layer 3, the upper wiring layer 7, the insulating layer 2, and the interlayer insulating layers 5 and 12.

【0066】例えば、下部配線層3、上部配線層7とし
てCuを用いた場合、CVD法によるシリコン酸化膜か
らなる層間絶縁層5、12のみをHFにより選択的にエ
ッチング除去できる。このとき、層間絶縁層5、12と
してPSGを用いれば、更に選択性を向上させることが
できる。また、下部配線層3、上部配線層7としてAl
系の合金を用いた場合には、層間絶縁層5、12として
ポリイミド等の樹脂を用いれば、酸素プラズマにより、
層間絶縁層5、12のみを選択的に除去することができ
る。
For example, when Cu is used for the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7, only the interlayer insulating layers 5 and 12 made of a silicon oxide film by the CVD method can be selectively removed by etching with HF. At this time, if PSG is used for the interlayer insulating layers 5 and 12, the selectivity can be further improved. Further, Al is used as the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7.
When a system alloy is used, if a resin such as polyimide is used as the interlayer insulating layers 5 and 12, the oxygen plasma causes
Only the interlayer insulating layers 5 and 12 can be selectively removed.

【0067】本実施例の半導体装置のように、エアアイ
ソレーション構造にすれば、層間絶縁層としてシリコン
酸化膜を用いた場合の比透磁率μ=0.55であるか
ら、インダクタンスを向上させ、コイルが発生する磁場
を大きくすることができる。また、微小なスパイラルパ
ターンをベン毛モータに用いる場合には、本実施例の半
導体装置のように層間絶縁層を除去する必要がある。
When the air isolation structure is used as in the semiconductor device of this embodiment, the relative permeability μ = 0.55 when the silicon oxide film is used as the interlayer insulating layer, so that the inductance can be improved. The magnetic field generated by the coil can be increased. In addition, when the minute spiral pattern is used in the bevel motor, it is necessary to remove the interlayer insulating layer as in the semiconductor device of this embodiment.

【0068】なお、上述した実施例では、半導体製造プ
ロセス技術の観点から素子寸法であるスパイラルパター
ンの配線幅を1μm、そのピッチを2μmに定めたが、
ベン毛モータとして用いる場合には、体内の薬剤運搬シ
ステムやマイクロサージェリとして必要な寸法にする必
要がある。例えば、食細胞に処理させて対外に排出させ
るためにはスパイラル全体の寸法を2μm以下にするこ
とが望ましい。
In the above embodiment, the wiring width of the spiral pattern, which is the element size, is set to 1 μm and its pitch is set to 2 μm from the viewpoint of semiconductor manufacturing process technology.
When it is used as a hair-belt motor, it must be sized as required for a drug delivery system or microsurgery in the body. For example, in order to treat the phagocytes and discharge them to the outside, it is desirable that the size of the entire spiral be 2 μm or less.

【0069】本発明の第10の実施例による半導体装置
及びその製造方法について図19を用いて説明する。上
述した実施例により形成したスパイラルパターンをコイ
ルとして用いる場合、スパイラルパターンの各寸法を誤
差なく形成することは困難であるため、スパイラルパタ
ーンを形成後にインダクタンスを微調整する必要があ
る。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. When the spiral pattern formed according to the above-described embodiment is used as a coil, it is difficult to form each dimension of the spiral pattern without error. Therefore, it is necessary to finely adjust the inductance after forming the spiral pattern.

【0070】本実施例では、図19に示すように、半導
体基板1の絶縁層2上に形成したスパイラルパターン1
0からタップ引出し配線23を複数本形成しておく。ス
パイラルパターン10の製造後にインダクタンスを測定
して、必要に応じてレーザトリミングして、所望のイン
ダクタンスを実現する。本発明の第11の実施例による
半導体装置及びその製造方法について図20及び図24
を用いて説明する。
In this embodiment, as shown in FIG. 19, the spiral pattern 1 formed on the insulating layer 2 of the semiconductor substrate 1
A plurality of tap lead wires 23 are formed from 0. The inductance is measured after the spiral pattern 10 is manufactured, and laser trimming is performed as necessary to realize a desired inductance. A semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
Will be explained.

【0071】本実施例による半導体装置は、スパイラル
パターンの周囲にシールドを形成し、他の素子やコイル
等への磁場の影響を最小限にとどめるようにしたことを
特徴としている。本実施例による半導体装置では、MO
SFETが形成されたMOS部31と、バイポーラトラ
ンジスタが形成されたバイポーラ部32と、本実施例の
スパイラルパターンによるコイルが形成されたコイル部
33とが、同一の半導体基板1上に形成されている。な
お、以下の説明において、MOS部31とバイポーラ部
32の構造の詳細については説明を省略する。
The semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that a shield is formed around the spiral pattern so as to minimize the influence of the magnetic field on other elements and coils. In the semiconductor device according to the present embodiment, the MO
A MOS part 31 in which an SFET is formed, a bipolar part 32 in which a bipolar transistor is formed, and a coil part 33 in which a coil having the spiral pattern of this embodiment is formed are formed on the same semiconductor substrate 1. . In the following description, detailed description of the structures of the MOS part 31 and the bipolar part 32 will be omitted.

【0072】コイル部32においては、半導体基板1の
フィールド酸化膜28上に、多結晶シリコンからなるシ
ールド下部24を形成し、下部シールド層24上にシリ
コン酸化膜からなる絶縁層2を形成する(図20)。次
に、MOS部31とバイポーラ部32における第1層の
アルミニウム配線層を用いて、スパイラルパターンの下
部となる下部配線層3と共にシールド側部25を形成す
る(図20)。
In the coil portion 32, the shield lower portion 24 made of polycrystalline silicon is formed on the field oxide film 28 of the semiconductor substrate 1, and the insulating layer 2 made of a silicon oxide film is formed on the lower shield layer 24 ( (Fig. 20). Next, using the first aluminum wiring layer in the MOS portion 31 and the bipolar portion 32, the shield side portion 25 is formed together with the lower wiring layer 3 which is the lower portion of the spiral pattern (FIG. 20).

【0073】次に、下部配線層3上に層間絶縁層5を形
成し、続いて、層間絶縁層5上にコアとなる磁性体層1
1を形成する(図21)。次に、磁性体層11上に層間
絶縁層12を形成し、下部配線層3の両端部上に開口す
るコンタクトホール6を形成する(図21)。次に M
OS部31とバイポーラ部32における第2層のアルミ
ニウム配線層を用いて、スパイラルパターンの上部とな
る上部配線層7と共にシールド側部25′を形成する
(図22)。
Next, the interlayer insulating layer 5 is formed on the lower wiring layer 3, and then the magnetic layer 1 serving as a core is formed on the interlayer insulating layer 5.
1 (FIG. 21). Next, the interlayer insulating layer 12 is formed on the magnetic layer 11, and the contact holes 6 opening on both ends of the lower wiring layer 3 are formed (FIG. 21). Then M
Using the second aluminum wiring layer in the OS portion 31 and the bipolar portion 32, the shield side portion 25 'is formed together with the upper wiring layer 7 which is the upper portion of the spiral pattern (FIG. 22).

【0074】次に、MOS部31とバイポーラ部32に
おける第3層のアルミニウム配線層を用いて、シールド
上部26を形成する(図22、図23)。これにより、
下部配線層3と上部配線層7から形成されるスパイラル
パターンを、シールド下部24、シールド側部25、2
5′、シールド上部26により取り囲み、MOS部30
やバイポーラ部31への磁場の影響を最小限にとどめる
ことができる。
Next, the shield upper portion 26 is formed using the third aluminum wiring layer in the MOS portion 31 and the bipolar portion 32 (FIGS. 22 and 23). This allows
The spiral pattern formed from the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 7 is formed into a shield lower portion 24, shield side portions 25, 2.
5 ', surrounded by shield upper part 26, MOS part 30
The influence of the magnetic field on the bipolar part 31 can be minimized.

【0075】なお、図24に示すように、半導体基板1
表面に不純物を添加して形成した導電層によりシールド
下部27を形成するようにしてもよい。また、上記実施
例では、スパイラルパターンの四方全てを取り囲んでシ
ールドしたが、一部を削除して長辺方向のみを囲んでシ
ールドしてもよいし、短辺方向を囲んでシールドしても
よい。
Incidentally, as shown in FIG. 24, the semiconductor substrate 1
The shield lower portion 27 may be formed by a conductive layer formed by adding impurities to the surface. Further, in the above-mentioned embodiment, the shield is surrounded and shielded on all four sides of the spiral pattern. However, a part of the spiral pattern may be deleted and shielded only in the long side direction, or may be shielded in the short side direction. .

【0076】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、コイルとしてのスパイラルパター
ンを形成する導電体としては、タングステンやモリブデ
ン、タンタル、チタン等の高融点金属や、そのシリサイ
ドでもよいし、不純物がドープされた多結晶シリコンや
アモルファスシリコン等でもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. For example, the conductor forming the spiral pattern as the coil may be a refractory metal such as tungsten, molybdenum, tantalum, or titanium, or a silicide thereof, or polycrystalline silicon or amorphous silicon doped with impurities.

【0077】また、ベン毛モータのベン毛部として本発
明のスパイラルパターンを用いる場合には、上記材料以
外に蛋白質のような体内拒否反応を抑える素材が望まし
い。また、硬度の点では、0.6%Cu/0.3%Mo
/3.3%Ni/0.1%C/95.7%Feの鉄合金
や、0.4%Mn/1.2%Cr/0.25%Mo/
0.16%C/93.94%Feの鉄合金でもよい。
When the spiral pattern of the present invention is used as the flagellar portion of the flagellar motor, a material such as a protein that suppresses the rejection reaction in the body is desirable in addition to the above materials. In terms of hardness, 0.6% Cu / 0.3% Mo
/3.3%Ni/0.1%C/95.7%Fe iron alloy, 0.4% Mn / 1.2% Cr / 0.25% Mo /
An iron alloy of 0.16% C / 93.94% Fe may be used.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、半導体基
板と、半導体基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に
形成された複数の第1の配線層と、第1の配線層上方に
形成され、互いに隣接する第1の配線層の一端と第1の
配線層の他端とを接続する第2の配線層とを有している
ので、第1の配線層と第2の配線層により微小なスパイ
ラルパターンを実現することができる。
As described above, according to the present invention, a semiconductor substrate, an insulating layer formed on the semiconductor substrate, a plurality of first wiring layers formed on the insulating layer, and a first wiring. The first wiring layer and the second wiring layer are formed above the layer and have the second wiring layer that connects one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer that are adjacent to each other. A fine spiral pattern can be realized by the wiring layer.

【0079】また、本発明によれば、半導体基板上に絶
縁層を形成し、絶縁層上に複数の第1の配線層を形成
し、第1の配線層上に層間絶縁層を形成し、層間絶縁層
上に、層間絶縁層を取り囲むように、互いに隣接する第
1の配線層の一端と第1の配線層の他端とを接続する第
2の配線層を形成したので、第1の配線層と第2の配線
層により微小なスパイラルパターンを形成することがで
きる。
Further, according to the present invention, an insulating layer is formed on the semiconductor substrate, a plurality of first wiring layers are formed on the insulating layer, and an interlayer insulating layer is formed on the first wiring layer. Since the second wiring layer which connects one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer which are adjacent to each other is formed on the interlayer insulating layer so as to surround the interlayer insulating layer, the first wiring layer is formed. A fine spiral pattern can be formed by the wiring layer and the second wiring layer.

【0080】したがって、本発明によるスパイラルパタ
ーンをコイルとして用いれば、LSIチップ上に他の素
子と同様に一体的に形成することができる。また、本発
明によるスパイラルパターンをベン毛として用いれば、
マイクロマシーニングにおけるベン毛モータが実現でき
る。
Therefore, when the spiral pattern according to the present invention is used as a coil, it can be integrally formed on the LSI chip like other elements. In addition, if the spiral pattern according to the present invention is used as bengle hair,
A beveled hair motor in micromachining can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図(その1)である。
FIG. 1 is a process diagram (1) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図(その2)である。
FIG. 2 is a process diagram (2) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例による半導体装置の変形
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例による半導体装置を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例による半導体装置の変形
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a modification of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
FIG. 8 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例による半導体装置を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図である。
FIG. 10 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図(その1)である。
FIG. 11 is a process drawing (1) showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図(その2)である。
FIG. 12 is a process diagram (2) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図(その1)である。
FIG. 13 is a process diagram (1) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第6の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図(その2)である。
FIG. 14 is a process diagram (2) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第7の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図(その1)である。
FIG. 15 is a process drawing (1) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図(その2)である。
FIG. 16 is a process diagram (2) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第7の実施例による半導体装置を示
す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第8の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程図である。
FIG. 18 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第10の実施例による半導体装置を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第11の実施例による半導体装置の
製造方法を示す工程図(その1)である。
FIG. 20 is a process diagram (1) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第11の実施例による半導体装置の
製造方法を示す工程図(その2)である。
FIG. 21 is a process diagram (2) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第11の実施例による半導体装置の
製造方法を示す工程図(その3)である。
FIG. 22 is a process diagram (3) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第11の実施例による半導体装置を
示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第11の実施例による半導体装置の
変形例を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a modification of the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板 2…絶縁層 3…下部配線層 5…層間絶縁層 6…コンタクトホール 7…上部配線層 9…接続部 10…スパイラルパターン 11…磁性体層 12…層間絶縁層 13…凸部 14…凹部 15…スペース部 16…凸部 17…平坦部 19…凹部 20…層間絶縁層 23…タップ引出し配線 24…シールド下部 25、25′…シールド側部 26…シールド上部 27…シールド下部 28…フィールド酸化膜 30…MOS部 31…バイポーラ部 32…コイル部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Insulating layer 3 ... Lower wiring layer 5 ... Interlayer insulating layer 6 ... Contact hole 7 ... Upper wiring layer 9 ... Connection part 10 ... Spiral pattern 11 ... Magnetic material layer 12 ... Interlayer insulating layer 13 ... Convex part 14 ... Recessed portion 15 ... Space portion 16 ... Convex portion 17 ... Flat portion 19 ... Recessed portion 20 ... Interlayer insulating layer 23 ... Tap lead wiring 24 ... Shield lower portion 25, 25 '... Shield side portion 26 ... Shield upper portion 27 ... Shield lower portion 28 ... Field Oxide film 30 ... MOS part 31 ... Bipolar part 32 ... Coil part

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に形成された複数の第1の配線層と、 前記第1の配線層上方に形成され、互いに隣接する前記
第1の配線層の一端と前記第1の配線層の他端とを接続
する第2の配線層とを有し、 前記第1の配線層と前記第2の配線層によりスパイラル
パターンが形成されていることを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor substrate, an insulating layer formed on the semiconductor substrate, a plurality of first wiring layers formed on the insulating layer, and formed on the first wiring layer, A second wiring layer that connects one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer that are adjacent to each other, and the spiral pattern is formed by the first wiring layer and the second wiring layer. A semiconductor device comprising:
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第1の配線層と前記第2の配線層間に形成された層
間絶縁層を更に有し、 前記第1の配線層と前記第2の配線層により前記層間絶
縁層を取り囲むスパイラルパターンが形成されているこ
とを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an interlayer insulating layer formed between the first wiring layer and the second wiring layer, the first wiring layer and the second wiring layer. A semiconductor device, wherein a spiral pattern surrounding the interlayer insulating layer is formed by a wiring layer.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、 前記層間絶縁層中に形成され、前記スパイラルパターン
を貫通する磁性体層を更に有し、 前記第1の配線層と前記第2の配線層により前記磁性体
層を取り囲むスパイラルパターンが形成されていること
を特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, further comprising a magnetic layer formed in the interlayer insulating layer and penetrating the spiral pattern, the first wiring layer and the second wiring layer. The semiconductor device is characterized in that a spiral pattern surrounding the magnetic layer is formed.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記絶縁層が凹状に形成され、 前記絶縁層の凹部上に、前記第1の配線層が凸状に形成
されていることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is formed in a concave shape, and the first wiring layer is formed in a convex shape on a concave portion of the insulating layer. A semiconductor device characterized in that
【請求項5】 請求項2乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記層間絶縁層の上面に凸部が形成され、 前記層間絶縁層の凸部上に、前記第2の配線層が凹状に
形成されていることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein a protrusion is formed on an upper surface of the interlayer insulating layer, and the second wiring layer is provided on the protrusion of the interlayer insulating layer. A semiconductor device characterized by being formed in a concave shape.
【請求項6】 請求項2乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記第1の配線層と前記第2の配線層とは、前記層間絶
縁層に形成された接続穴又は溝を介して接続されている
ことを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first wiring layer and the second wiring layer are connected via a connection hole or a groove formed in the interlayer insulating layer. A semiconductor device characterized by being connected together.
【請求項7】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
と、 前記絶縁層上に複数の第1の配線層を形成する工程と、 前記第1の配線層上に層間絶縁層を形成する工程と、 前記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層を取り囲むよう
に、前記第1の配線層の一端と互いに隣接する前記第1
の配線層の反対側の他端とを接続する第2の配線層を形
成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
7. A step of forming an insulating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a plurality of first wiring layers on the insulating layer, and a step of forming an interlayer insulating layer on the first wiring layer. And the first wiring layer on the interlayer insulating layer, the first wiring layer being adjacent to one end of the first wiring layer so as to surround the interlayer insulating layer.
And a step of forming a second wiring layer that connects the other end of the wiring layer on the opposite side to the second wiring layer.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1の配線層と前記第2の配線層により取り囲まれ
た前記層間絶縁層を除去する工程を更に有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising the step of removing the interlayer insulating layer surrounded by the first wiring layer and the second wiring layer. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項9】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
と、 前記絶縁層上に複数の第1の配線層を形成する工程と、 前記第1の配線層上に第1の層間絶縁層を形成する工程
と、 前記第1の層間絶縁層上に、前記第1の配線層に交差す
る方向に延在する磁性体層を形成する工程と、 前記磁性体層上に第2の層間絶縁層を形成する工程と、 前記第2の層間絶縁層上に、前記磁性体層を取り囲むよ
うに、前記第1の配線層の一端と互いに隣接する前記第
1の配線層の反対側の他端とを接続する第2の配線層を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
9. A step of forming an insulating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a plurality of first wiring layers on the insulating layer, and a first interlayer insulating layer on the first wiring layer. A step of forming, a step of forming, on the first interlayer insulating layer, a magnetic layer that extends in a direction intersecting with the first wiring layer, and a step of forming a second interlayer insulating layer on the magnetic layer. Forming a magnetic layer on the second interlayer insulating layer so as to surround one end of the first wiring layer and the other end of the first wiring layer opposite to the other end of the first wiring layer. And a step of forming a second wiring layer for connecting the two.
【請求項10】 請求項7乃至9のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法において、 前記絶縁層をエッチングして上面に凹部を形成する工程
を更に有し、 前記絶縁層の凹部上に、複数の第1の配線層を凹状に形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising the step of etching the insulating layer to form a recess on the upper surface, and forming a recess on the insulating layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a plurality of first wiring layers in a concave shape.
【請求項11】 請求項7乃至10のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記層間絶縁層の上面であって、前記第2の配線層が形
成される予定の領域に凸部を形成する工程を更に有し、 前記層間絶縁層の凸部上に、前記第2の配線層を凸状に
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a convex portion is formed on the upper surface of the interlayer insulating layer in a region where the second wiring layer is to be formed. A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of forming, wherein the second wiring layer is formed in a convex shape on the convex portion of the interlayer insulating layer.
【請求項12】 請求項7乃至11のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記層間絶縁層の前記第1の配線層の両端上に接続穴又
は溝を形成する工程を更に有し、 前記層間絶縁層上に前記第2の配線層を形成して、前記
層間絶縁層の前記接続穴又は溝を介して前記第1の配線
層と接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising the step of forming a connection hole or a groove on both ends of the first wiring layer of the interlayer insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming the second wiring layer on the interlayer insulating layer and connecting the second wiring layer to the first wiring layer through the connection hole or groove of the interlayer insulating layer. .
JP23212293A 1993-09-20 1993-09-20 Semiconductor device and fabrication thereof Withdrawn JPH0786507A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23212293A JPH0786507A (en) 1993-09-20 1993-09-20 Semiconductor device and fabrication thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23212293A JPH0786507A (en) 1993-09-20 1993-09-20 Semiconductor device and fabrication thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0786507A true JPH0786507A (en) 1995-03-31

Family

ID=16934355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23212293A Withdrawn JPH0786507A (en) 1993-09-20 1993-09-20 Semiconductor device and fabrication thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0786507A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049115A (en) * 2005-07-13 2007-02-22 Seiko Epson Corp Semiconductor device
JP2007150024A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Seiko Epson Corp Electronic substrate, manufacturing method thereof and electronic equipment
JP2007150023A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Seiko Epson Corp Electronic substrate and electronic equipment
JP2008103602A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Seiko Epson Corp Electronic substrate, its manufacturing method, and electronic apparatus
JP2008166476A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Thin film transformer and its manufacturing method
US7511351B2 (en) 2003-05-26 2009-03-31 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2009135325A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same
JP2009135326A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7511351B2 (en) 2003-05-26 2009-03-31 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2007049115A (en) * 2005-07-13 2007-02-22 Seiko Epson Corp Semiconductor device
JP2007150024A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Seiko Epson Corp Electronic substrate, manufacturing method thereof and electronic equipment
JP2007150023A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Seiko Epson Corp Electronic substrate and electronic equipment
JP2008103602A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Seiko Epson Corp Electronic substrate, its manufacturing method, and electronic apparatus
JP2008166476A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Thin film transformer and its manufacturing method
JP2009135325A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same
JP2009135326A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0778593B1 (en) Method for realizing magnetic circuits in an integrated circuit
EP1352403B1 (en) Integrated transformer
US7332792B2 (en) Magnetic layer processing
US6988307B2 (en) Method of making an integrated inductor
JP2904086B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3141562B2 (en) Thin film transformer device
US6441715B1 (en) Method of fabricating a miniaturized integrated circuit inductor and transformer fabrication
US20030070282A1 (en) Ultra-miniature magnetic device
JP2765547B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH08250332A (en) Three-dimensional integrated circuit inductor
US8531002B2 (en) Apparatus and method for wafer level fabrication of high value inductors on semiconductor integrated circuits
JPH0786507A (en) Semiconductor device and fabrication thereof
TWI285427B (en) Metal-insulator-metal transformer and method for manufacturing the same
JPH08204139A (en) Variable inductance element
TWI246152B (en) Magnetic layer processing
TWI306613B (en)
CN116190356A (en) Preparation method of three-dimensional inductor
JPH05226172A (en) Planar magnetic element

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20001128