JPH11145386A - インダクタ素子およびその製造方法 - Google Patents
インダクタ素子およびその製造方法Info
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- JPH11145386A JPH11145386A JP30693797A JP30693797A JPH11145386A JP H11145386 A JPH11145386 A JP H11145386A JP 30693797 A JP30693797 A JP 30693797A JP 30693797 A JP30693797 A JP 30693797A JP H11145386 A JPH11145386 A JP H11145386A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ４層〜５層配線等の複雑なプロセス技術を使
用することなく製造コストを抑えながら、半導体基板と
の寄生容量および基板損失を低減し、高い自己共振周波
数とＱ値の得られるインダクタ素子を実現する。 【解決手段】 Ｐ型シリコン基板２４上にシリコン酸化
膜２５を設け、シリコン酸化膜２５上にＮ型シリコン基
板２１を設け、その上にフィールド酸化膜２６，第１層
間絶縁膜２７を介してインダクタ引き出し配線２８を設
け、その上に第２層間絶縁膜２９を設け、その上にイン
ダクタ渦巻き状配線３１を設けてあり、インダクタ渦巻
き状配線３１はその渦巻き状の中心端部で第２層間絶縁
膜２９のバイアホールに埋め込んだタングステンプラグ
３０によりインダクタ引き出し配線２８と接続してい
る。そして、Ｎ型シリコン基板２１中に、インダクタ渦
巻き状配線３１と対応して形成した渦巻き状のトレンチ
２２からなる空洞領域が設けられている。
用することなく製造コストを抑えながら、半導体基板と
の寄生容量および基板損失を低減し、高い自己共振周波
数とＱ値の得られるインダクタ素子を実現する。 【解決手段】 Ｐ型シリコン基板２４上にシリコン酸化
膜２５を設け、シリコン酸化膜２５上にＮ型シリコン基
板２１を設け、その上にフィールド酸化膜２６，第１層
間絶縁膜２７を介してインダクタ引き出し配線２８を設
け、その上に第２層間絶縁膜２９を設け、その上にイン
ダクタ渦巻き状配線３１を設けてあり、インダクタ渦巻
き状配線３１はその渦巻き状の中心端部で第２層間絶縁
膜２９のバイアホールに埋め込んだタングステンプラグ
３０によりインダクタ引き出し配線２８と接続してい
る。そして、Ｎ型シリコン基板２１中に、インダクタ渦
巻き状配線３１と対応して形成した渦巻き状のトレンチ
２２からなる空洞領域が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波半導体集積
回路装置等に搭載するインダクタ素子およびその製造方
法に関するものである。
回路装置等に搭載するインダクタ素子およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信技術の進歩発達は著し
く、携帯機器の小型軽量化実現のため半導体集積回路の
低消費電力化、高集積化や外付け回路部品の半導体チッ
プへの内蔵が強く要望されている。特に、携帯機器の小
型化実現のためにはインダクタやコンデンサ等の高周波
部外付け部品の集積化が必須となっている。このような
目的で、４層から５層の多層配線プロセス技術を用い
て、半導体集積回路にインダクタを内蔵しようとする試
みが近年相次いで報告されている。
く、携帯機器の小型軽量化実現のため半導体集積回路の
低消費電力化、高集積化や外付け回路部品の半導体チッ
プへの内蔵が強く要望されている。特に、携帯機器の小
型化実現のためにはインダクタやコンデンサ等の高周波
部外付け部品の集積化が必須となっている。このような
目的で、４層から５層の多層配線プロセス技術を用い
て、半導体集積回路にインダクタを内蔵しようとする試
みが近年相次いで報告されている。
【０００３】ここでは、その一例の構造と製造方法を説
明する。図３（ａ）は従来のインダクタ素子の平面図を
示したものであり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ
−Ｂ’線での断面図を示したものである。この従来のイ
ンダクタ素子は、半導体素子を形成する不純物濃度が１
０15〜１０17ｃｍ-3程度の例えばＰ型シリコン基板７１
上に、フィールド酸化膜７２，第１層間絶縁膜７３，第
２層間絶縁膜７４，第３層間絶縁膜７５，第４層間絶縁
膜７６および第５層間絶縁膜７８を介して、第５アルミ
配線層でインダクタ渦巻き状配線８０を形成したもの
で、７７は第４アルミ配線層によるインダクタ引き出し
配線である。シリコン基板７１との寄生容量を低減して
高い自己共振周波数を実現するためと、高周波損失を低
減するために、最上層の第５アルミ配線層でインダクタ
渦巻き状配線８０を形成し、これと第４アルミ配線層で
形成したインダクタ引き出し配線７７とをタングステン
プラグ７９により接続している。
明する。図３（ａ）は従来のインダクタ素子の平面図を
示したものであり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ
−Ｂ’線での断面図を示したものである。この従来のイ
ンダクタ素子は、半導体素子を形成する不純物濃度が１
０15〜１０17ｃｍ-3程度の例えばＰ型シリコン基板７１
上に、フィールド酸化膜７２，第１層間絶縁膜７３，第
２層間絶縁膜７４，第３層間絶縁膜７５，第４層間絶縁
膜７６および第５層間絶縁膜７８を介して、第５アルミ
配線層でインダクタ渦巻き状配線８０を形成したもの
で、７７は第４アルミ配線層によるインダクタ引き出し
配線である。シリコン基板７１との寄生容量を低減して
高い自己共振周波数を実現するためと、高周波損失を低
減するために、最上層の第５アルミ配線層でインダクタ
渦巻き状配線８０を形成し、これと第４アルミ配線層で
形成したインダクタ引き出し配線７７とをタングステン
プラグ７９により接続している。
【０００４】このように構成された従来のインダクタ素
子の製造方法を図４を用いて説明する。図４は従来のイ
ンダクタ素子の製造方法を示す工程断面図である。ま
ず、図４（ａ）に示すように、公知のバイポーラ、ＣＭ
ＯＳ或いはＢｉ−ＣＭＯＳプロセス技術を用いて、Ｐ型
シリコン基板７１上にフィールド酸化膜７２および半導
体素子（ここでは図示せず）を形成する。次に、図４
（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により約１．５μｍ程度
のプラズマＴＥＯＳ膜を成長させ、ＣＭＰ法（化学的機
械的研磨法）等の平坦化法によって第１層間絶縁膜７３
を形成した後、フォトリソグラフィ、ドライエッチ、ス
パッタ法により第１バイアホールおよび第１アルミ配線
層（共に図示せず）を形成する。以下同様の方法で、順
次第２層間絶縁膜７４，第３層間絶縁膜７５，第４層間
絶縁膜７６を形成する。なお図示しないが、上記同様
に、各層間絶縁膜７４，７５，７６にはそれぞれバイア
ホールが形成され、各層間絶縁膜７４，７５，７６の間
にはアルミ配線層が形成される。
子の製造方法を図４を用いて説明する。図４は従来のイ
ンダクタ素子の製造方法を示す工程断面図である。ま
ず、図４（ａ）に示すように、公知のバイポーラ、ＣＭ
ＯＳ或いはＢｉ−ＣＭＯＳプロセス技術を用いて、Ｐ型
シリコン基板７１上にフィールド酸化膜７２および半導
体素子（ここでは図示せず）を形成する。次に、図４
（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により約１．５μｍ程度
のプラズマＴＥＯＳ膜を成長させ、ＣＭＰ法（化学的機
械的研磨法）等の平坦化法によって第１層間絶縁膜７３
を形成した後、フォトリソグラフィ、ドライエッチ、ス
パッタ法により第１バイアホールおよび第１アルミ配線
層（共に図示せず）を形成する。以下同様の方法で、順
次第２層間絶縁膜７４，第３層間絶縁膜７５，第４層間
絶縁膜７６を形成する。なお図示しないが、上記同様
に、各層間絶縁膜７４，７５，７６にはそれぞれバイア
ホールが形成され、各層間絶縁膜７４，７５，７６の間
にはアルミ配線層が形成される。
【０００５】次に、図４（ｃ）に示すように、第４層間
絶縁膜７６上に第４アルミ配線層として厚さ約１μｍの
アルミ膜をスパッタ法により全面に成長した後、フォト
リソグラフィ、ドライエッチによりインダクタ引き出し
配線７７を形成する。次に、ＣＶＤ法により約１．５μ
ｍ程度のプラズマＴＥＯＳ膜を成長させ、ＣＭＰ等の平
坦化法によって第５層間絶縁膜７８を形成した後、フォ
トリソグラフィ、ドライエッチにより第５バイアホール
を開口し、タングステンプラグ７９を埋め込む。次に、
第５アルミ配線層となる厚さ約１．５μｍのアルミ膜を
スパッタした後、フォトリソグラフィ、ドライエッチに
よりインダクタ渦巻き状配線８０を形成する。最後に、
保護膜（図示せず）を形成し、ワイアボインディング用
の窓（図示せず）を開ける。
絶縁膜７６上に第４アルミ配線層として厚さ約１μｍの
アルミ膜をスパッタ法により全面に成長した後、フォト
リソグラフィ、ドライエッチによりインダクタ引き出し
配線７７を形成する。次に、ＣＶＤ法により約１．５μ
ｍ程度のプラズマＴＥＯＳ膜を成長させ、ＣＭＰ等の平
坦化法によって第５層間絶縁膜７８を形成した後、フォ
トリソグラフィ、ドライエッチにより第５バイアホール
を開口し、タングステンプラグ７９を埋め込む。次に、
第５アルミ配線層となる厚さ約１．５μｍのアルミ膜を
スパッタした後、フォトリソグラフィ、ドライエッチに
よりインダクタ渦巻き状配線８０を形成する。最後に、
保護膜（図示せず）を形成し、ワイアボインディング用
の窓（図示せず）を開ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
シリコン集積回路に用いられる基板不純物濃度は１０15
〜１０17ｃｍ-3と高いために、マイクロ波帯での基板損
失が大きく、十分なＱ値を実現するためにはインダクタ
をシリコン基板から十分に遠ざける必要があった。この
ように、シリコン基板との寄生容量と高周波損失を低減
させて高い自己共振周波数とＱ値の実現を図るためのイ
ンダクタをシリコン基板から十分に遠ざける方法とし
て、４層〜５層配線等の複雑なプロセス技術を用いてい
たために、製造コストが高くなっていた。
シリコン集積回路に用いられる基板不純物濃度は１０15
〜１０17ｃｍ-3と高いために、マイクロ波帯での基板損
失が大きく、十分なＱ値を実現するためにはインダクタ
をシリコン基板から十分に遠ざける必要があった。この
ように、シリコン基板との寄生容量と高周波損失を低減
させて高い自己共振周波数とＱ値の実現を図るためのイ
ンダクタをシリコン基板から十分に遠ざける方法とし
て、４層〜５層配線等の複雑なプロセス技術を用いてい
たために、製造コストが高くなっていた。
【０００７】本発明の目的は、４層〜５層配線等の複雑
なプロセス技術を使用することなく製造コストを抑えな
がら、半導体基板との寄生容量および基板損失を低減
し、高い自己共振周波数とＱ値を実現できるインダクタ
素子およびその製造方法を提供することである。
なプロセス技術を使用することなく製造コストを抑えな
がら、半導体基板との寄生容量および基板損失を低減
し、高い自己共振周波数とＱ値を実現できるインダクタ
素子およびその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のインダク
タ素子は、半導体基板上に形成した第１の絶縁膜と、こ
の第１の絶縁膜上に形成した一導電型領域と、この一導
電型領域上に形成した第２の絶縁膜と、この第２の絶縁
膜上に形成した渦巻き状のインダクタ本体と、一導電型
領域中にインダクタ本体と対応して形成した渦巻き状の
空洞領域とを備えている。
タ素子は、半導体基板上に形成した第１の絶縁膜と、こ
の第１の絶縁膜上に形成した一導電型領域と、この一導
電型領域上に形成した第２の絶縁膜と、この第２の絶縁
膜上に形成した渦巻き状のインダクタ本体と、一導電型
領域中にインダクタ本体と対応して形成した渦巻き状の
空洞領域とを備えている。
【０００９】この構成によれば、半導体基板上に第１の
絶縁膜を介して形成した一導電型領域中に、渦巻き状の
インダクタ本体と対応して形成した渦巻き状の空洞領域
を設けたことにより、空洞領域がインダクタ本体の下部
に第２の絶縁膜を介して配置されており、インダクタ本
体とその下部の半導体基板との距離を長くとることがで
き、また、空洞領域は絶縁膜より比誘電率が小さいた
め、インダクタ本体の下部の実効的比誘電率が低下し、
半導体基板との寄生容量を大幅に低減できるとともに基
板損失を低減し、高い自己共振周波数とＱ値を実現でき
る。また、この構成では従来のように４層〜５層配線等
の複雑なプロセス技術を使用する必要がなく、製造コス
トを抑えることができる。
絶縁膜を介して形成した一導電型領域中に、渦巻き状の
インダクタ本体と対応して形成した渦巻き状の空洞領域
を設けたことにより、空洞領域がインダクタ本体の下部
に第２の絶縁膜を介して配置されており、インダクタ本
体とその下部の半導体基板との距離を長くとることがで
き、また、空洞領域は絶縁膜より比誘電率が小さいた
め、インダクタ本体の下部の実効的比誘電率が低下し、
半導体基板との寄生容量を大幅に低減できるとともに基
板損失を低減し、高い自己共振周波数とＱ値を実現でき
る。また、この構成では従来のように４層〜５層配線等
の複雑なプロセス技術を使用する必要がなく、製造コス
トを抑えることができる。
【００１０】請求項２記載のインダクタ素子の製造方法
は、第１の半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、第２の半導体基板に渦巻き状のトレンチを形成する
工程と、第２の半導体基板およびトレンチの表面にトレ
ンチ被覆絶縁膜を形成する工程と、トレンチ被覆絶縁膜
と第１の絶縁膜とを接触させて第２の半導体基板と第１
の半導体基板とを貼り合わせる工程と、貼り合わせた第
１および第２の半導体基板の第２の半導体基板側の表面
から研磨を行いトレンチ被覆絶縁膜に達する前に研磨を
終了する工程と、研磨後の第２の半導体基板の表面に第
２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜上に第１の
導電膜をトレンチの渦巻き状の中心端部上を通るように
形成してインダクタ引き出し配線を設ける工程と、第２
の絶縁膜とインダクタ引き出し配線とを覆うように第３
の絶縁膜を形成する工程と、第３の絶縁膜を選択的にエ
ッチングしてトレンチの渦巻き状の中心端部上のインダ
クタ引き出し配線上にバイアホールを形成する工程と、
バイアホールに第２の導電膜を埋め込む工程と、第３の
絶縁膜上に第３の導電膜を第２の導電膜と接続されトレ
ンチと対応して配置するように形成してインダクタ渦巻
き状配線を設ける工程とを含んでいる。
は、第１の半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、第２の半導体基板に渦巻き状のトレンチを形成する
工程と、第２の半導体基板およびトレンチの表面にトレ
ンチ被覆絶縁膜を形成する工程と、トレンチ被覆絶縁膜
と第１の絶縁膜とを接触させて第２の半導体基板と第１
の半導体基板とを貼り合わせる工程と、貼り合わせた第
１および第２の半導体基板の第２の半導体基板側の表面
から研磨を行いトレンチ被覆絶縁膜に達する前に研磨を
終了する工程と、研磨後の第２の半導体基板の表面に第
２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜上に第１の
導電膜をトレンチの渦巻き状の中心端部上を通るように
形成してインダクタ引き出し配線を設ける工程と、第２
の絶縁膜とインダクタ引き出し配線とを覆うように第３
の絶縁膜を形成する工程と、第３の絶縁膜を選択的にエ
ッチングしてトレンチの渦巻き状の中心端部上のインダ
クタ引き出し配線上にバイアホールを形成する工程と、
バイアホールに第２の導電膜を埋め込む工程と、第３の
絶縁膜上に第３の導電膜を第２の導電膜と接続されトレ
ンチと対応して配置するように形成してインダクタ渦巻
き状配線を設ける工程とを含んでいる。
【００１１】この製造方法により、第１の絶縁膜を形成
した第１の半導体基板上にトレンチおよびトレンチ被覆
絶縁膜を形成した第２の半導体基板が設けられ、その第
２の半導体基板のトレンチがインダクタ渦巻き状配線の
下部に第２および第３の絶縁膜を介して配置された構成
を実現できる。第２の半導体基板のトレンチは完成後に
は空洞領域となり、この空洞領域によりインダクタ渦巻
き状配線とその下部の第１の半導体基板との距離を長く
とることができ、また、空洞領域は絶縁膜より比誘電率
が小さいため、インダクタ渦巻き状配線の下部の実効的
比誘電率が低下し、半導体基板との寄生容量を大幅に低
減できるとともに基板損失を低減し、高い自己共振周波
数とＱ値を実現できる。また、従来のように４層〜５層
配線等の複雑なプロセス技術を使用しないため、製造コ
ストを抑えることができる。
した第１の半導体基板上にトレンチおよびトレンチ被覆
絶縁膜を形成した第２の半導体基板が設けられ、その第
２の半導体基板のトレンチがインダクタ渦巻き状配線の
下部に第２および第３の絶縁膜を介して配置された構成
を実現できる。第２の半導体基板のトレンチは完成後に
は空洞領域となり、この空洞領域によりインダクタ渦巻
き状配線とその下部の第１の半導体基板との距離を長く
とることができ、また、空洞領域は絶縁膜より比誘電率
が小さいため、インダクタ渦巻き状配線の下部の実効的
比誘電率が低下し、半導体基板との寄生容量を大幅に低
減できるとともに基板損失を低減し、高い自己共振周波
数とＱ値を実現できる。また、従来のように４層〜５層
配線等の複雑なプロセス技術を使用しないため、製造コ
ストを抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明
の実施の形態におけるインダクタ素子の平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図を示
したものである。図１において、２１はＮ型シリコン基
板（一導電型領域）、２２はＮ型シリコン基板２１に形
成した渦巻き状のトレンチ（空洞領域）、２３はトレン
チ被覆シリコン酸化膜、２４はＰ型シリコン基板（半導
体基板）、２５はシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）、２
６はフィールド酸化膜（第２の絶縁膜）、２７は第１層
間絶縁膜（第２の絶縁膜）、２８はアルミ膜で形成した
インダクタ引き出し配線、２９は第２層間絶縁膜、３０
は第２層間絶縁膜２９のバイアホールに埋め込んだタン
グステンプラグ、３１はアルミ膜で形成したインダクタ
渦巻き状配線である。なお、渦巻き状のインダクタ本体
は、インダクタ引き出し配線２８とタングステンプラグ
３０とインダクタ渦巻き状配線３１とから構成される。
て、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明
の実施の形態におけるインダクタ素子の平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図を示
したものである。図１において、２１はＮ型シリコン基
板（一導電型領域）、２２はＮ型シリコン基板２１に形
成した渦巻き状のトレンチ（空洞領域）、２３はトレン
チ被覆シリコン酸化膜、２４はＰ型シリコン基板（半導
体基板）、２５はシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）、２
６はフィールド酸化膜（第２の絶縁膜）、２７は第１層
間絶縁膜（第２の絶縁膜）、２８はアルミ膜で形成した
インダクタ引き出し配線、２９は第２層間絶縁膜、３０
は第２層間絶縁膜２９のバイアホールに埋め込んだタン
グステンプラグ、３１はアルミ膜で形成したインダクタ
渦巻き状配線である。なお、渦巻き状のインダクタ本体
は、インダクタ引き出し配線２８とタングステンプラグ
３０とインダクタ渦巻き状配線３１とから構成される。
【００１３】本実施の形態におけるインダクタ素子は、
Ｐ型シリコン基板２４上にシリコン酸化膜２５を設け、
シリコン酸化膜２５上にＮ型シリコン基板２１を設け、
Ｎ型シリコン基板２１上にフィールド酸化膜２６を設
け、フィールド酸化膜２６上に第１層間絶縁膜２７を設
け、第１層間絶縁膜２７上にインダクタ引き出し配線２
８を設け、インダクタ引き出し配線２８と第１層間絶縁
膜２７とを覆う第２層間絶縁膜２９を設け、第２層間絶
縁膜２９上にインダクタ渦巻き状配線３１を設けてあ
り、インダクタ渦巻き状配線３１はその渦巻き状の中心
端部で第２層間絶縁膜２９のバイアホールに埋め込んだ
タングステンプラグ３０によりインダクタ引き出し配線
２８と接続している。そして、Ｎ型シリコン基板２１中
に、インダクタ渦巻き状配線３１と対応して形成した渦
巻き状のトレンチ２２からなる空洞領域が設けられ、Ｎ
型シリコン基板２１にはトレンチ２２を覆うトレンチ被
覆シリコン酸化膜２３が形成されている。このトレンチ
被覆シリコン酸化膜２３は、Ｐ型シリコン基板２４上の
シリコン酸化膜２５と接触させて、Ｐ型シリコン基板２
４上にＮ型シリコン基板２１を接着するために形成した
ものである。
Ｐ型シリコン基板２４上にシリコン酸化膜２５を設け、
シリコン酸化膜２５上にＮ型シリコン基板２１を設け、
Ｎ型シリコン基板２１上にフィールド酸化膜２６を設
け、フィールド酸化膜２６上に第１層間絶縁膜２７を設
け、第１層間絶縁膜２７上にインダクタ引き出し配線２
８を設け、インダクタ引き出し配線２８と第１層間絶縁
膜２７とを覆う第２層間絶縁膜２９を設け、第２層間絶
縁膜２９上にインダクタ渦巻き状配線３１を設けてあ
り、インダクタ渦巻き状配線３１はその渦巻き状の中心
端部で第２層間絶縁膜２９のバイアホールに埋め込んだ
タングステンプラグ３０によりインダクタ引き出し配線
２８と接続している。そして、Ｎ型シリコン基板２１中
に、インダクタ渦巻き状配線３１と対応して形成した渦
巻き状のトレンチ２２からなる空洞領域が設けられ、Ｎ
型シリコン基板２１にはトレンチ２２を覆うトレンチ被
覆シリコン酸化膜２３が形成されている。このトレンチ
被覆シリコン酸化膜２３は、Ｐ型シリコン基板２４上の
シリコン酸化膜２５と接触させて、Ｐ型シリコン基板２
４上にＮ型シリコン基板２１を接着するために形成した
ものである。
【００１４】この構成によれば、シリコン酸化膜２５を
形成したＰ型シリコン基板２４上に、トレンチ２２から
なる空洞領域を形成したＮ型シリコン基板２１が設けら
れ、空洞領域（トレンチ２２）がインダクタ渦巻き状配
線３１の下部に第１，第２層間絶縁膜２７，２９および
フィールド酸化膜２６等を介して配置されており、空洞
領域（トレンチ２２）の下に配置されたＰ型シリコン基
板２４の不純物濃度を低濃度にできるため、基板損失を
低減できる。また、インダクタ渦巻き状配線３１とその
下部のＰ型シリコン基板２４との距離を長くとることが
でき、また、空洞領域は比誘電率をシリコン酸化膜の約
１／４の１にでき、絶縁膜より比誘電率が小さいため、
インダクタ渦巻き状配線３１の下部の実効的比誘電率が
低下し、Ｐ型シリコン基板２４との寄生容量を大幅に低
減できる。したがって、高い自己共振周波数とＱ値を実
現できる。また、この構成では従来のように４層〜５層
配線等の複雑なプロセス技術を使用する必要がなく、製
造コストを抑えることができる。
形成したＰ型シリコン基板２４上に、トレンチ２２から
なる空洞領域を形成したＮ型シリコン基板２１が設けら
れ、空洞領域（トレンチ２２）がインダクタ渦巻き状配
線３１の下部に第１，第２層間絶縁膜２７，２９および
フィールド酸化膜２６等を介して配置されており、空洞
領域（トレンチ２２）の下に配置されたＰ型シリコン基
板２４の不純物濃度を低濃度にできるため、基板損失を
低減できる。また、インダクタ渦巻き状配線３１とその
下部のＰ型シリコン基板２４との距離を長くとることが
でき、また、空洞領域は比誘電率をシリコン酸化膜の約
１／４の１にでき、絶縁膜より比誘電率が小さいため、
インダクタ渦巻き状配線３１の下部の実効的比誘電率が
低下し、Ｐ型シリコン基板２４との寄生容量を大幅に低
減できる。したがって、高い自己共振周波数とＱ値を実
現できる。また、この構成では従来のように４層〜５層
配線等の複雑なプロセス技術を使用する必要がなく、製
造コストを抑えることができる。
【００１５】なお、Ｐ型シリコン基板２４は、トレンチ
２２を形成したＮ型シリコン基板２１を保持するための
もので、不純物濃度が低いほど損失を低減でき、Ｐ型不
純物濃度＜１０14ｃｍ-3であればよい。また、Ｐ型シリ
コン基板２４の代わりに、Ｎ型シリコン基板を用いても
よく、その場合には、電子の移動度が正孔の約２．５倍
と大きいため、Ｎ型不純物濃度＜４×１０13ｃｍ-3であ
ればよい。
２２を形成したＮ型シリコン基板２１を保持するための
もので、不純物濃度が低いほど損失を低減でき、Ｐ型不
純物濃度＜１０14ｃｍ-3であればよい。また、Ｐ型シリ
コン基板２４の代わりに、Ｎ型シリコン基板を用いても
よく、その場合には、電子の移動度が正孔の約２．５倍
と大きいため、Ｎ型不純物濃度＜４×１０13ｃｍ-3であ
ればよい。
【００１６】なお、図１では、インダクタ渦巻き状配線
３１とインダクタ引き出し配線２８との間の第２層間絶
縁膜２９は、インダクタ引き出し配線２８および第１層
間絶縁膜２７上の全面に形成しているが、インダクタ渦
巻き状配線３１とインダクタ引き出し配線２８とが接触
しないように少なくともインダクタ引き出し配線２８を
覆うように形成していればよい。ただし、インダクタ引
き出し配線２８および第１層間絶縁膜２７上の全面に第
２層間絶縁膜２９を形成した方が、工程が簡素化され
る。
３１とインダクタ引き出し配線２８との間の第２層間絶
縁膜２９は、インダクタ引き出し配線２８および第１層
間絶縁膜２７上の全面に形成しているが、インダクタ渦
巻き状配線３１とインダクタ引き出し配線２８とが接触
しないように少なくともインダクタ引き出し配線２８を
覆うように形成していればよい。ただし、インダクタ引
き出し配線２８および第１層間絶縁膜２７上の全面に第
２層間絶縁膜２９を形成した方が、工程が簡素化され
る。
【００１７】また、インダクタ引き出し配線２８とタン
グステンプラグ３０とインダクタ渦巻き状配線３１とか
らなるインダクタ本体は、インダクタ引き出し配線２８
をインダクタ渦巻き状配線３１の下部に配置した構成と
したが、インダクタ引き出し配線２８をインダクタ渦巻
き状配線３１の上部に配置した構成としてもよい。次
に、図１のように構成される本実施の形態におけるイン
ダクタ素子の製造方法について、図２を参照しながら説
明する。図２は本実施の形態におけるインダクタ素子の
製造方法を示す工程断面図であり、図１（ａ）のＡ−
Ａ’線における断面部分に対応する。
グステンプラグ３０とインダクタ渦巻き状配線３１とか
らなるインダクタ本体は、インダクタ引き出し配線２８
をインダクタ渦巻き状配線３１の下部に配置した構成と
したが、インダクタ引き出し配線２８をインダクタ渦巻
き状配線３１の上部に配置した構成としてもよい。次
に、図１のように構成される本実施の形態におけるイン
ダクタ素子の製造方法について、図２を参照しながら説
明する。図２は本実施の形態におけるインダクタ素子の
製造方法を示す工程断面図であり、図１（ａ）のＡ−
Ａ’線における断面部分に対応する。
【００１８】まず、図２（ａ）に示すように、不純物濃
度が１０15〜１０17ｃｍ-3のＮ型シリコン基板（第２の
半導体基板）２１の全面にドライエッチのマスクとなる
シリコン酸化膜（図示せず）を形成し、フォトリソグラ
フィと酸化膜ドライエッチでトレンチ２２を形成する領
域のシリコン酸化膜を除去した後、残ったシリコン酸化
膜をマスクにＮ型シリコン基板２１にドライエッチング
でトレンチ２２を形成する。その後、熱酸化法によりシ
リコン基板２１全面に約１００ｎｍのトレンチ被覆シリ
コン酸化膜（トレンチ被覆絶縁膜）２３を形成する。
度が１０15〜１０17ｃｍ-3のＮ型シリコン基板（第２の
半導体基板）２１の全面にドライエッチのマスクとなる
シリコン酸化膜（図示せず）を形成し、フォトリソグラ
フィと酸化膜ドライエッチでトレンチ２２を形成する領
域のシリコン酸化膜を除去した後、残ったシリコン酸化
膜をマスクにＮ型シリコン基板２１にドライエッチング
でトレンチ２２を形成する。その後、熱酸化法によりシ
リコン基板２１全面に約１００ｎｍのトレンチ被覆シリ
コン酸化膜（トレンチ被覆絶縁膜）２３を形成する。
【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、基板とな
るＰ型シリコン基板（第１の半導体基板）２４の全面に
熱酸化法により約１μｍのシリコン酸化膜（第１の絶縁
膜）２５を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、
図２（ａ）の天地を逆にして、図２（ｂ）のＰ型シリコ
ン基板２４のシリコン酸化膜２５と図２（ａ）のトレン
チ被覆シリコン酸化膜２３を接触させて、熱処理により
両者を貼り合わせる。その後、機械研磨法でＮ型シリコ
ン基板２１の表面をトレンチ２２の上約０．５μｍ程度
まで研磨する。次に、フィールド酸化膜（第２の絶縁
膜）２６を形成した後、Ｎ型シリコン基板２１中に公知
のプロセス技術によりインダクタ以外の素子（ここでは
図示せず）を形成する。
るＰ型シリコン基板（第１の半導体基板）２４の全面に
熱酸化法により約１μｍのシリコン酸化膜（第１の絶縁
膜）２５を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、
図２（ａ）の天地を逆にして、図２（ｂ）のＰ型シリコ
ン基板２４のシリコン酸化膜２５と図２（ａ）のトレン
チ被覆シリコン酸化膜２３を接触させて、熱処理により
両者を貼り合わせる。その後、機械研磨法でＮ型シリコ
ン基板２１の表面をトレンチ２２の上約０．５μｍ程度
まで研磨する。次に、フィールド酸化膜（第２の絶縁
膜）２６を形成した後、Ｎ型シリコン基板２１中に公知
のプロセス技術によりインダクタ以外の素子（ここでは
図示せず）を形成する。
【００２０】次に、図２（ｄ）に示すように、素子形成
の後、厚さ約２μｍのプラズマＴＥＯＳ膜を全面に成長
させた後、ＣＭＰ法により平坦化処理をして第１層間絶
縁膜（第２の絶縁膜）２７を形成する。次に、厚さ約１
μｍのアルミ膜をスパッタでウエハ全面に成長させ、フ
ォトリソグラフィおよびドライエッチによりインダクタ
引き出し配線（第１の導電膜）２８を形成する。次に、
厚さ約２μｍのプラズマＴＥＯＳ膜を全面に成長させた
後、ＣＭＰ法により平坦化処理をして第２層間絶縁膜
（第３の絶縁膜）２９を形成する。次に、第２層間絶縁
膜２９にフォトリソグラフィとドライエッチによりバイ
アホールを開口し、タングステンプラグ（第２の導電
膜）３０を埋め込む。次に、スパッタ法により厚さ約
１．５μｍのアルミ膜を全面に成長させた後、フォトリ
ソグラフィとドライエッチによりインダクタ渦巻き状配
線（第３の導電膜）３１を形成する。
の後、厚さ約２μｍのプラズマＴＥＯＳ膜を全面に成長
させた後、ＣＭＰ法により平坦化処理をして第１層間絶
縁膜（第２の絶縁膜）２７を形成する。次に、厚さ約１
μｍのアルミ膜をスパッタでウエハ全面に成長させ、フ
ォトリソグラフィおよびドライエッチによりインダクタ
引き出し配線（第１の導電膜）２８を形成する。次に、
厚さ約２μｍのプラズマＴＥＯＳ膜を全面に成長させた
後、ＣＭＰ法により平坦化処理をして第２層間絶縁膜
（第３の絶縁膜）２９を形成する。次に、第２層間絶縁
膜２９にフォトリソグラフィとドライエッチによりバイ
アホールを開口し、タングステンプラグ（第２の導電
膜）３０を埋め込む。次に、スパッタ法により厚さ約
１．５μｍのアルミ膜を全面に成長させた後、フォトリ
ソグラフィとドライエッチによりインダクタ渦巻き状配
線（第３の導電膜）３１を形成する。
【００２１】このようして、図１に示すインダクタ素子
を製造することができ、従来のように４層〜５層配線等
の複雑なプロセス技術を使用しないため、製造コストを
抑えることができる。なお、上記実施の形態では、半導
体基板としてシリコン基板（２１，２４）を用いている
が、ＧａＡｓ等の化合物半導体基板を用いても良い。ま
た、インダクタ引き出し配線２８およびインダクタ渦巻
き状配線３１としてアルミ膜を用いているが、これに限
られるものではなく、例えば抵抗率のより低い金や銀等
の材料を使用しても良い。
を製造することができ、従来のように４層〜５層配線等
の複雑なプロセス技術を使用しないため、製造コストを
抑えることができる。なお、上記実施の形態では、半導
体基板としてシリコン基板（２１，２４）を用いている
が、ＧａＡｓ等の化合物半導体基板を用いても良い。ま
た、インダクタ引き出し配線２８およびインダクタ渦巻
き状配線３１としてアルミ膜を用いているが、これに限
られるものではなく、例えば抵抗率のより低い金や銀等
の材料を使用しても良い。
【００２２】また、上記実施の形態におけるインダクタ
素子は、矩形のスパイラル・インダクタとしているが、
多角形や円形のスパイラル・インダクタとしても同様の
効果があることは明白である。
素子は、矩形のスパイラル・インダクタとしているが、
多角形や円形のスパイラル・インダクタとしても同様の
効果があることは明白である。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体基
板上に第１の絶縁膜を介して形成した一導電型領域中
に、渦巻き状のインダクタ本体と対応して形成した渦巻
き状の空洞領域を設けたことにより、空洞領域がインダ
クタ本体の下部に第２の絶縁膜を介して配置されてお
り、インダクタ本体とその下部の半導体基板との距離を
十分確保することができ、また、空洞領域は絶縁膜より
比誘電率が小さいため、渦巻き状のインダクタ本体の下
部の実効的比誘電率が低下し、半導体基板との寄生容量
を大幅に低減できるとともに基板損失を低減し、高い自
己共振周波数とＱ値を実現できる。また、４層〜５層配
線等の複雑なプロセス技術を使用する必要がなく、製造
コストを抑えることができる。
板上に第１の絶縁膜を介して形成した一導電型領域中
に、渦巻き状のインダクタ本体と対応して形成した渦巻
き状の空洞領域を設けたことにより、空洞領域がインダ
クタ本体の下部に第２の絶縁膜を介して配置されてお
り、インダクタ本体とその下部の半導体基板との距離を
十分確保することができ、また、空洞領域は絶縁膜より
比誘電率が小さいため、渦巻き状のインダクタ本体の下
部の実効的比誘電率が低下し、半導体基板との寄生容量
を大幅に低減できるとともに基板損失を低減し、高い自
己共振周波数とＱ値を実現できる。また、４層〜５層配
線等の複雑なプロセス技術を使用する必要がなく、製造
コストを抑えることができる。
【図１】本発明の実施の形態におけるインダクタ素子の
構成図。
構成図。
【図２】本発明の実施の形態におけるインダクタ素子の
製造方法を示す工程断面図。
製造方法を示す工程断面図。
【図３】従来のインダクタ素子の構成図。
【図４】従来のインダクタ素子の製造方法を示す工程断
面図。
面図。
２１ Ｎ型シリコン基板（一導電型領域，第２の半導体
基板） ２２ トレンチ（空洞領域） ２３ トレンチ被覆シリコン酸化膜（トレンチ被覆絶縁
膜） ２４ Ｐ型シリコン基板（半導体基板，第１の半導体基
板） ２５ シリコン酸化膜（第１の絶縁膜） ２６ フィールド酸化膜（第２の絶縁膜） ２７ 第１層間絶縁膜（第２の絶縁膜） ２８ インダクタ引き出し配線（インダクタ本体，第１
の導電膜） ２９ 第２層間絶縁膜（第３の絶縁膜） ３０ タングステンプラグ（インダクタ本体，第２の導
電膜） ３１ インダクタ渦巻き状配線（インダクタ本体，第３
の導電膜）
基板） ２２ トレンチ（空洞領域） ２３ トレンチ被覆シリコン酸化膜（トレンチ被覆絶縁
膜） ２４ Ｐ型シリコン基板（半導体基板，第１の半導体基
板） ２５ シリコン酸化膜（第１の絶縁膜） ２６ フィールド酸化膜（第２の絶縁膜） ２７ 第１層間絶縁膜（第２の絶縁膜） ２８ インダクタ引き出し配線（インダクタ本体，第１
の導電膜） ２９ 第２層間絶縁膜（第３の絶縁膜） ３０ タングステンプラグ（インダクタ本体，第２の導
電膜） ３１ インダクタ渦巻き状配線（インダクタ本体，第３
の導電膜）
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成した第１の絶縁膜
と、この第１の絶縁膜上に形成した一導電型領域と、こ
の一導電型領域上に形成した第２の絶縁膜と、この第２
の絶縁膜上に形成した渦巻き状のインダクタ本体と、前
記一導電型領域中に前記インダクタ本体と対応して形成
した渦巻き状の空洞領域とを備えたインダクタ素子。 - 【請求項２】 第１の半導体基板上に第１の絶縁膜を形
成する工程と、第２の半導体基板に渦巻き状のトレンチ
を形成する工程と、前記第２の半導体基板および前記ト
レンチの表面にトレンチ被覆絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチ被覆絶縁膜と前記第１の絶縁膜とを接触さ
せて前記第２の半導体基板と前記第１の半導体基板とを
貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた第１および第２
の半導体基板の前記第２の半導体基板側の表面から研磨
を行い前記トレンチ被覆絶縁膜に達する前に研磨を終了
する工程と、研磨後の前記第２の半導体基板の表面に第
２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上に第
１の導電膜を前記トレンチの渦巻き状の中心端部上を通
るように形成してインダクタ引き出し配線を設ける工程
と、前記第２の絶縁膜と前記インダクタ引き出し配線と
を覆うように第３の絶縁膜を形成する工程と、前記第３
の絶縁膜を選択的にエッチングして前記トレンチの渦巻
き状の中心端部上の前記インダクタ引き出し配線上にバ
イアホールを形成する工程と、前記バイアホールに第２
の導電膜を埋め込む工程と、前記第３の絶縁膜上に第３
の導電膜を前記第２の導電膜と接続され前記トレンチと
対応して配置するように形成してインダクタ渦巻き状配
線を設ける工程とを含むインダクタ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30693797A JP3592505B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | インダクタ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30693797A JP3592505B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | インダクタ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145386A true JPH11145386A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3592505B2 JP3592505B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=17963082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30693797A Expired - Fee Related JP3592505B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | インダクタ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3592505B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002049110A1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-06-20 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Shielded inductor |
| JP2003045989A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Sony Corp | 半導体装置及び半導体の製造方法 |
| CN1295718C (zh) * | 2003-12-25 | 2007-01-17 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种集成电路的电感 |
| JPWO2007083354A1 (ja) * | 2006-01-17 | 2009-06-11 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR100923994B1 (ko) * | 2001-10-10 | 2009-10-28 | 에스티마이크로일렉트로닉스 에스.에이. | 모놀리식 회로에서 인덕턴스 및 비아 형성 |
| KR100954920B1 (ko) | 2007-12-17 | 2010-04-27 | 주식회사 동부하이텍 | 인덕터 구조물 |
| JP2019537278A (ja) * | 2016-10-04 | 2019-12-19 | ナノヘンリー，インコーポレイテッド | 小型インダクタおよび関連回路部品ならびにそれらの製造方法 |
| CN111863845A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 湖南正芯微电子探测器有限公司 | 一种单面阴极为螺旋环结构的硅像素探测器及其阵列 |
-
1997
- 1997-11-10 JP JP30693797A patent/JP3592505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002049110A1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-06-20 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Shielded inductor |
| JP2003045989A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Sony Corp | 半導体装置及び半導体の製造方法 |
| KR100923994B1 (ko) * | 2001-10-10 | 2009-10-28 | 에스티마이크로일렉트로닉스 에스.에이. | 모놀리식 회로에서 인덕턴스 및 비아 형성 |
| CN1295718C (zh) * | 2003-12-25 | 2007-01-17 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种集成电路的电感 |
| JPWO2007083354A1 (ja) * | 2006-01-17 | 2009-06-11 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US8125047B2 (en) | 2006-01-17 | 2012-02-28 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| KR100954920B1 (ko) | 2007-12-17 | 2010-04-27 | 주식회사 동부하이텍 | 인덕터 구조물 |
| JP2019537278A (ja) * | 2016-10-04 | 2019-12-19 | ナノヘンリー，インコーポレイテッド | 小型インダクタおよび関連回路部品ならびにそれらの製造方法 |
| CN111863845A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 湖南正芯微电子探测器有限公司 | 一种单面阴极为螺旋环结构的硅像素探测器及其阵列 |
| CN111863845B (zh) * | 2020-07-23 | 2024-05-28 | 湖南脉探芯半导体科技有限公司 | 一种单面阴极为螺旋环结构的硅像素探测器及其阵列 |
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|---|---|
| JP3592505B2 (ja) | 2004-11-24 |
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