JPH08330526A - 集積インダクタ - Google Patents
集積インダクタInfo
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- JPH08330526A JPH08330526A JP8156353A JP15635396A JPH08330526A JP H08330526 A JPH08330526 A JP H08330526A JP 8156353 A JP8156353 A JP 8156353A JP 15635396 A JP15635396 A JP 15635396A JP H08330526 A JPH08330526 A JP H08330526A
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- integrated inductor
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- H—ELECTRICITY
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3011—Impedance
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板への寄生容量およびオームエネルギー損
失を有効的に低減する集積インダクタ回路を提供する。 【解決手段】 集積インダクタは第2のドーピング形の
第2の層の上に配置された第1のドーピング形の第1の
層と、第1の層の上に配置された誘電体層と、誘電体層
の上に配置されたメタライゼーション・インダクタ構造
とを有する。第2の層に対して第1の層に逆バイアスを
適用するためにバイアス手段が提供され、この逆バイア
スにより第1と第2の層との間に形成された溶着層の厚
さが増大する。この厚さの増大により、第2の層に対し
てインダクタから分かる総寄生容量が減少し、またイン
ダクタ構造により第1と第2の層に誘導される電流の大
きさが減少する。別の溶着層が誘電層と隣接する第1の
層内に提供されてもよく、その際第1の層に対して対応
する別のバイアス手段がこの層の逆バイアスのために提
供される。通常、第1の層はエピタキシャル層で、第2
の層は基板である。
失を有効的に低減する集積インダクタ回路を提供する。 【解決手段】 集積インダクタは第2のドーピング形の
第2の層の上に配置された第1のドーピング形の第1の
層と、第1の層の上に配置された誘電体層と、誘電体層
の上に配置されたメタライゼーション・インダクタ構造
とを有する。第2の層に対して第1の層に逆バイアスを
適用するためにバイアス手段が提供され、この逆バイア
スにより第1と第2の層との間に形成された溶着層の厚
さが増大する。この厚さの増大により、第2の層に対し
てインダクタから分かる総寄生容量が減少し、またイン
ダクタ構造により第1と第2の層に誘導される電流の大
きさが減少する。別の溶着層が誘電層と隣接する第1の
層内に提供されてもよく、その際第1の層に対して対応
する別のバイアス手段がこの層の逆バイアスのために提
供される。通常、第1の層はエピタキシャル層で、第2
の層は基板である。
Description
【0001】
【従来の技術】本発明は集積インダクタに関し、特に、
エピタキシャル基板を含み、シリコントランジスタを使
用したRF集積回路の設計に用いられる集積インダクタ
に関する(但し、専用ではない)。
エピタキシャル基板を含み、シリコントランジスタを使
用したRF集積回路の設計に用いられる集積インダクタ
に関する(但し、専用ではない)。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】シリコントランジスタ
を使用したRF集積回路の設計におけるエピタキシャル
基板上のインダクタ、特にプレーナインダクタの存在
は、ますます重要になってきている。このようなインダ
クタはオンチップフィルタおよびマッチング、そしてオ
ンチップVCO(電圧制御発振器)で使用される。
を使用したRF集積回路の設計におけるエピタキシャル
基板上のインダクタ、特にプレーナインダクタの存在
は、ますます重要になってきている。このようなインダ
クタはオンチップフィルタおよびマッチング、そしてオ
ンチップVCO(電圧制御発振器)で使用される。
【0003】上記のインダクタの使用は主としてQ値に
より制限され、Q値は次の4つのパラメータにより制限
される。すなわち、金属インダクタの直列抵抗、インダ
クタから基板への寄生容量、寄生相互転回容量、および
導電エピタクシと基板内の誘導電流によるオームエネル
ギー損失である。
より制限され、Q値は次の4つのパラメータにより制限
される。すなわち、金属インダクタの直列抵抗、インダ
クタから基板への寄生容量、寄生相互転回容量、および
導電エピタクシと基板内の誘導電流によるオームエネル
ギー損失である。
【0004】本発明は、上述の2つのパラメータ、すな
わち基板への寄生容量およびオームエネルギー損失を低
減することにより利用可能なQ値を増大することを目的
とする。
わち基板への寄生容量およびオームエネルギー損失を低
減することにより利用可能なQ値を増大することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第2の
ドーピング形の第2の層の上に配置された第1のドーピ
ング形の第1の層と、前記第1の層の上に配置された誘
電体層と、前記誘電体層の上に配置されたメタライゼー
ション・インダクタ構造とを有し、前記第2の層に対し
て前記第1の層に逆バイアスを適用するためにバイアス
手段が設けられる集積インダクタが提供される。
ドーピング形の第2の層の上に配置された第1のドーピ
ング形の第1の層と、前記第1の層の上に配置された誘
電体層と、前記誘電体層の上に配置されたメタライゼー
ション・インダクタ構造とを有し、前記第2の層に対し
て前記第1の層に逆バイアスを適用するためにバイアス
手段が設けられる集積インダクタが提供される。
【0006】バイアス手段を設けることにより第1およ
び第2の層との間に形成された空乏層の厚さが変化し、
その結果インダクタ構造と第2の層との間に存在する総
寄生容量が最小となり、また使用中のインダクタ構造に
よる第1および第2の層との間の誘導電流が減少する。
び第2の層との間に形成された空乏層の厚さが変化し、
その結果インダクタ構造と第2の層との間に存在する総
寄生容量が最小となり、また使用中のインダクタ構造に
よる第1および第2の層との間の誘導電流が減少する。
【0007】前記誘電体層と前記第1の層との間に電界
酸化物層が提供されてもよい。
酸化物層が提供されてもよい。
【0008】前記バイアス手段は、前記酸化物層と隣接
する前記誘電体層内に配置され前記第1の層と電気接触
を成す第1の接触構造と、前記第2の層と電気接触を成
す第2の接触構造とを有してもよい。前記第1の接触構
造は有効的に高インピーダンス構造であってもよい。
する前記誘電体層内に配置され前記第1の層と電気接触
を成す第1の接触構造と、前記第2の層と電気接触を成
す第2の接触構造とを有してもよい。前記第1の接触構
造は有効的に高インピーダンス構造であってもよい。
【0009】インダクタは前記酸化物層と隣接する前記
第1の層内に配置される前記第2のドーピング形の別の
層を有してもよく、前記第1の層に対して前記別の層に
逆バイアスを適用するために別のバイアス手段が提供さ
れる。
第1の層内に配置される前記第2のドーピング形の別の
層を有してもよく、前記第1の層に対して前記別の層に
逆バイアスを適用するために別のバイアス手段が提供さ
れる。
【0010】前記別のバイアス手段は、前記酸化物層と
隣接する前記別の層の表面と電気接触を成す前記第2の
ドーピング形の第3の接触構造を有してもよい。前記第
3の接触構造は有効的に高インピーダンスであってもよ
い。前記別の層は浅いインプラントまたは溶着層であっ
てもよい。
隣接する前記別の層の表面と電気接触を成す前記第2の
ドーピング形の第3の接触構造を有してもよい。前記第
3の接触構造は有効的に高インピーダンスであってもよ
い。前記別の層は浅いインプラントまたは溶着層であっ
てもよい。
【0011】前記第1の層はエピタキシャル層で、前記
第2の層は基板層であってもよい。
第2の層は基板層であってもよい。
【0012】前記インダクタ構造を前記基板層上の他の
回路から分離させるために分離構造が提供されてもよ
い。前記分離構造は、エピタキシャル層を通ってエッチ
ングされて基板内に到達し、使用中前記インダクタ構造
により生成される周縁電界のほとんどを含む領域を囲む
ように配置されるトレンチを有してもよい。
回路から分離させるために分離構造が提供されてもよ
い。前記分離構造は、エピタキシャル層を通ってエッチ
ングされて基板内に到達し、使用中前記インダクタ構造
により生成される周縁電界のほとんどを含む領域を囲む
ように配置されるトレンチを有してもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら、本発明
の非限定的な実施例について説明する。
の非限定的な実施例について説明する。
【0014】各図は正確な縮図ではないことに注意され
たい。
たい。
【0015】まず図1および図2を参照すると、本発明
による集積インダクタは誘電体層11を有し、この上に
はプレーナインダクタ・メタライゼーション構造12が
構成される。インダクタ構造12の外端13は金属接点
14に連結し、一方で構造12の内端15は誘電体層1
1内に配置された内メタライゼーション層17を通って
金属接点16に連結する。誘電体層11は電界酸化物層
19を介在して軽くドーピングしたN形エピタキシャル
層18(明確にするためハッチングは省略する)上に配
置され、エピタキシャル層18はわずかにドーピングし
たP形バルク基板層20上に配置される。
による集積インダクタは誘電体層11を有し、この上に
はプレーナインダクタ・メタライゼーション構造12が
構成される。インダクタ構造12の外端13は金属接点
14に連結し、一方で構造12の内端15は誘電体層1
1内に配置された内メタライゼーション層17を通って
金属接点16に連結する。誘電体層11は電界酸化物層
19を介在して軽くドーピングしたN形エピタキシャル
層18(明確にするためハッチングは省略する)上に配
置され、エピタキシャル層18はわずかにドーピングし
たP形バルク基板層20上に配置される。
【0016】エピタキシャル層接触21は誘電体層11
内に配置されたメタライゼーション・パッド22より形
成される。パッド22は、酸化物層19内の開口24を
介してエピタキシャル層のN+部23と電気接触を成
す。また特別なインプラントまたはチップ機構処理を経
るかのどちらかにより、基板層20とも電気接触が行わ
れる。図3は基板接触の一実施例を示し、集積回路(I
C)10はICを収容するパッケージの金属基板40に
付着している。ICはエピタキシャル層18と基板20
の上に配置される誘電体層11上にメタライゼーション
パターン(図示せず)を有する。。基板20は導電エポ
キシ(銀負荷等の)層28を介して金属基板40に付着
する。基板20へのバイアス接続は、金属基板40に接
続点42で接続されたコンダクタ41を介して提供され
る。
内に配置されたメタライゼーション・パッド22より形
成される。パッド22は、酸化物層19内の開口24を
介してエピタキシャル層のN+部23と電気接触を成
す。また特別なインプラントまたはチップ機構処理を経
るかのどちらかにより、基板層20とも電気接触が行わ
れる。図3は基板接触の一実施例を示し、集積回路(I
C)10はICを収容するパッケージの金属基板40に
付着している。ICはエピタキシャル層18と基板20
の上に配置される誘電体層11上にメタライゼーション
パターン(図示せず)を有する。。基板20は導電エポ
キシ(銀負荷等の)層28を介して金属基板40に付着
する。基板20へのバイアス接続は、金属基板40に接
続点42で接続されたコンダクタ41を介して提供され
る。
【0017】インダクタ構造12およびエピタキシャル
接触21の周りを囲んでいるのは、トレンチ25を有す
る分離構造である。トレンチ25はエピタキシャル層1
8を通ってエッチングされて基板20内に到達し、イン
ダクタの周りの領域を囲む。この領域はインダクタ構造
12の端の周縁電界のほとんどを含むのに十分な大きさ
である。
接触21の周りを囲んでいるのは、トレンチ25を有す
る分離構造である。トレンチ25はエピタキシャル層1
8を通ってエッチングされて基板20内に到達し、イン
ダクタの周りの領域を囲む。この領域はインダクタ構造
12の端の周縁電界のほとんどを含むのに十分な大きさ
である。
【0018】本発明の利点は図4により明らかで、ここ
には上述のインダクタと同等な回路を示す。
には上述のインダクタと同等な回路を示す。
【0019】インダクタ構造12は抵抗成分RSと直列
接続する誘導成分Lを含み、これらの成分は相互転回容
量Cturnによりスイッチする。インダクタ構造のA点
(図1参照)には、B点のインダクタ・メタライゼーシ
ョンとその点の下の基板20との間に多くの成分が直列
配列される。これらの成分は、インダクタ・メタライゼ
ーションとエピタキシャル層間の容量Cepi1、インダク
タ・メタライゼーションとエピタクシ基板空乏層間の抵
抗Repi1、エピタキシャル層18と基板20間の空乏層
容量Csubst1、およびエピタキシャル層18と基板接触
間の抵抗Rsubst1である。B点についても同様の直列配
列成分が存在し、それらはCepi2、Repi2、Csubst2、
およびRsubst2である。最後に、空乏層26の上側にA
点とB点間のエピタキシャル層の抵抗である抵抗Repi3
が存在し、抵抗RXはエピタキシャル接触パッド22と
A点間に存在し、N+領域23の抵抗と、パッド22と
A点間のエピタキシャル層の抵抗の直列結合を表す。R
Xは大きく構成され、例えば抵抗器として理解される。
接続する誘導成分Lを含み、これらの成分は相互転回容
量Cturnによりスイッチする。インダクタ構造のA点
(図1参照)には、B点のインダクタ・メタライゼーシ
ョンとその点の下の基板20との間に多くの成分が直列
配列される。これらの成分は、インダクタ・メタライゼ
ーションとエピタキシャル層間の容量Cepi1、インダク
タ・メタライゼーションとエピタクシ基板空乏層間の抵
抗Repi1、エピタキシャル層18と基板20間の空乏層
容量Csubst1、およびエピタキシャル層18と基板接触
間の抵抗Rsubst1である。B点についても同様の直列配
列成分が存在し、それらはCepi2、Repi2、Csubst2、
およびRsubst2である。最後に、空乏層26の上側にA
点とB点間のエピタキシャル層の抵抗である抵抗Repi3
が存在し、抵抗RXはエピタキシャル接触パッド22と
A点間に存在し、N+領域23の抵抗と、パッド22と
A点間のエピタキシャル層の抵抗の直列結合を表す。R
Xは大きく構成され、例えば抵抗器として理解される。
【0020】トレンチ25の外側の領域には非常に浅い
空乏層27があり、これはエピタキシャル層と基板が電
気的に相互にフロートするためである。しかしトレンチ
25内では、エピタキシャル接触21とそれに対応する
基板接触28、42間の逆バイアス電圧の適用(バイア
ス電圧は図4で示す極性をもつ)により、空乏層はかな
り厚くなる。通常空乏層はほとんど基板内へ移動し、エ
ピタキシャル層内に移動するのは限られた範囲である。
これについては空乏層26として図2に示す。空乏層2
6の全体の厚さは、逆バイアス電圧の大きさの平方根と
大体比例する。
空乏層27があり、これはエピタキシャル層と基板が電
気的に相互にフロートするためである。しかしトレンチ
25内では、エピタキシャル接触21とそれに対応する
基板接触28、42間の逆バイアス電圧の適用(バイア
ス電圧は図4で示す極性をもつ)により、空乏層はかな
り厚くなる。通常空乏層はほとんど基板内へ移動し、エ
ピタキシャル層内に移動するのは限られた範囲である。
これについては空乏層26として図2に示す。空乏層2
6の全体の厚さは、逆バイアス電圧の大きさの平方根と
大体比例する。
【0021】エピタキシャル層18と基板20間に拡大
する空乏層により、次の利点が得られる。
する空乏層により、次の利点が得られる。
【0022】第1に、空乏層容量Csubst1とCsubst2の
空乏「誘電体」が厚くなるため、これらの容量がかなり
減少する。その結果Csubstが固定Cepi容量と直列する
ため、インダクタ12と基板20間に存在する総容量が
減少する。第2に、エピタキシャル層18と基板20内
で誘導される電流が大きく減少する。これはエピタキシ
ャル層の断面積が減少し、故にエピタキシャル抵抗が増
大するからで、また基板内に供給されるエネルギーが少
ないからである。実際、5Vの逆バイアスを使用する
と、基板容量を約3因数減少することができる。その結
果、インダクタから分かるように、総寄生基板容量が約
50%減少する。
空乏「誘電体」が厚くなるため、これらの容量がかなり
減少する。その結果Csubstが固定Cepi容量と直列する
ため、インダクタ12と基板20間に存在する総容量が
減少する。第2に、エピタキシャル層18と基板20内
で誘導される電流が大きく減少する。これはエピタキシ
ャル層の断面積が減少し、故にエピタキシャル抵抗が増
大するからで、また基板内に供給されるエネルギーが少
ないからである。実際、5Vの逆バイアスを使用する
と、基板容量を約3因数減少することができる。その結
果、インダクタから分かるように、総寄生基板容量が約
50%減少する。
【0023】基板容量Csubst1とCsubst2のスイッチ効
果を低減するためには、抵抗RXはかなり大きなインピ
ーダンスをもつ必要があることを理解されたい。
果を低減するためには、抵抗RXはかなり大きなインピ
ーダンスをもつ必要があることを理解されたい。
【0024】図5に示す本発明の第2の実施例(明確に
するため、図2に示すハッチングのほとんどを省略す
る)では、別の空乏層がインダクタに付加される。これ
は、例えば製造過程のベースインプラントマスクを利用
したP形層30を付加することにより作成される。これ
は浅い層で、エピタキシャル接触21と層30の上側と
電気接触する別の接触31を利用してエピタキシャル層
18に対して逆バイアスが適用される。接触21と同様
な接触31は、誘電体層11内に配置されたメタライゼ
ーション・パッド32を有する。パッドは酸化物層19
内の開口を通してP形層30のP+低抵抗部33と接触
を成す。
するため、図2に示すハッチングのほとんどを省略す
る)では、別の空乏層がインダクタに付加される。これ
は、例えば製造過程のベースインプラントマスクを利用
したP形層30を付加することにより作成される。これ
は浅い層で、エピタキシャル接触21と層30の上側と
電気接触する別の接触31を利用してエピタキシャル層
18に対して逆バイアスが適用される。接触21と同様
な接触31は、誘電体層11内に配置されたメタライゼ
ーション・パッド32を有する。パッドは酸化物層19
内の開口を通してP形層30のP+低抵抗部33と接触
を成す。
【0025】上記の結果、エピタキシャル層容量と基板
容量と直列する第3の容量が生じ、また総寄生容量とオ
ームエネルギー損失がさらに低減する。
容量と直列する第3の容量が生じ、また総寄生容量とオ
ームエネルギー損失がさらに低減する。
【0026】トレンチ25内に含まれる領域を増大して
インダクタの周縁電界をできるだけ多く獲得し、それに
より関連する寄生容量を可能な限り減少することができ
る。しかしこれは、空乏層26(および第2の実施例の
空乏層30)の増大した表面積に対応した基板容量内の
増大によりオフセットである。
インダクタの周縁電界をできるだけ多く獲得し、それに
より関連する寄生容量を可能な限り減少することができ
る。しかしこれは、空乏層26(および第2の実施例の
空乏層30)の増大した表面積に対応した基板容量内の
増大によりオフセットである。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、基板への寄生容量およ
びオームエネルギー損失を有効的に低減する集積インダ
クタ回路が提供される。
びオームエネルギー損失を有効的に低減する集積インダ
クタ回路が提供される。
【図1】本発明による集積インダクタの平面図である。
【図2】図1の線II−IIの断面図である。
【図3】本発明によるインダクタを含む集積回路の簡単
な概略図である。
な概略図である。
【図4】図1および図2の集積インダクタと同等な回路
である。
である。
【図5】本発明による集積インダクタの第2の実施例の
断面図である。
断面図である。
11 誘電体層 12 インダクタ構造 13 インダクタ構造の外端 14 金属接触 15 インダクタ構造の内端 16 金属接触 17 内メタライゼーション層 18 エピタキシャル層 19 電界酸化物層 20 基板層 21 エピタキシャル層接触 22 メタライゼーション・パッド 23 N+部 24 開口 25 トレンチ 26 空乏層 27 空乏層 28 エポキシ層 30 P形層 31 電気接触点 32 メタライゼーション・パッド 33 P+部 40 金属基板 41 コンダクタ 42 接触点
Claims (12)
- 【請求項1】 第2のドーピング形の第2の層の上に配
置された第1のドーピング形の第1の層と、 前記第1の層の上に配置された誘電体層と、 前記誘電体層の上に配置されたメタライゼーション・イ
ンダクタ構造とを有し、 前記第2の層に対して前記第
1の層に逆バイアスを適用するためにバイアス手段が提
供される集積インダクタ。 - 【請求項2】 前記誘電体層と前記第1の層との間に配
置される電界酸化物層を有する請求項1記載の集積イン
ダクタ。 - 【請求項3】 前記バイアス手段は、前記酸化物層と隣
接する前記誘電体層内に配置され前記第1の層と電気接
触を成す第1の接触構造と、 前記第2の層と電気接触を成す第2の接触構造とを有す
る請求項2記載の集積インダクタ。 - 【請求項4】 前記第1の接触構造は高インピーダンス
の接触構造である請求項3記載の集積インダクタ。 - 【請求項5】 前記酸化物層と隣接する前記第1の層内
に配置される前記第2のドーピング形の別の層を有し、 前記第1の層に対して前記別の層に逆バイアスを適用す
るために別のバイアス手段が提供される請求項4記載の
集積インダクタ。 - 【請求項6】 前記別のバイアス手段は、前記酸化物層
と隣接する前記別の層の表面と電気接触を成す前記第2
のドーピング形の第3の接触構造を有する請求項5記載
の集積インダクタ。 - 【請求項7】 前記第3の接触構造は高インピーダンス
の接触構造である請求項6記載の集積インダクタ。 - 【請求項8】 前記別の層は浅いインプラントである請
求項5から7のいずれか1項に記載の集積インダクタ。 - 【請求項9】 前記別の層は溶着層である請求項5から
7のいずれか1項に記載の集積インダクタ。 - 【請求項10】 前記第1の層はエピタキシャル層で、
前記第2の層は基板層である請求項1から9のいずれか
1項に記載の集積インダクタ。 - 【請求項11】 前記インダクタ構造を前記基板層上の
他の回路から分離させる分離構造を有する請求項10記
載の集積インダクタ。 - 【請求項12】 前記分離構造は、エピタキシャル層を
通ってエッチングされて基板内に到達し、使用中前記イ
ンダクタ構造により生成される周縁電界のほとんどを含
む領域を囲むように配置されるトレンチを有する請求項
11記載の集積インダクタ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9511060A GB2301706A (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Intergrated inductor arrangement |
GB9511060.7 | 1995-06-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08330526A true JPH08330526A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=10775327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Family Cites Families (5)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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