JPS60136363A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS60136363A
JPS60136363A JP24410383A JP24410383A JPS60136363A JP S60136363 A JPS60136363 A JP S60136363A JP 24410383 A JP24410383 A JP 24410383A JP 24410383 A JP24410383 A JP 24410383A JP S60136363 A JPS60136363 A JP S60136363A
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JP
Japan
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coil
layer
conductor layer
substrate
inductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP24410383A
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English (en)
Inventor
Iku Terajima
寺島 郁
Eiji Masuda
英司 増田
Muneyuki Nishida
西田 宗行
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP24410383A priority Critical patent/JPS60136363A/ja
Publication of JPS60136363A publication Critical patent/JPS60136363A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances
    • H01F17/0033Printed inductances with the coil helically wound around a magnetic core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体基板上にインダクタを形成した半導体装
置に関するもので、特にコイル、トランス等として使用
されるものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、モノリシックに作成されたりアクタンス素子には
、磁気ディスク用の薄膜磁気ヘッドがある。IBM33
70磁気ヘッド(日経エレクトロニクス 1980年7
月7日号、日経マグロウヒル社、第110頁〜第125
頁)の場合、基盤上に下部電極となるパーマロイをめっ
きし、絶縁層を置いた上にコイルを蒸着し、更に絶縁層
を置いた上に上部コアを蒸着によシ形成する。
コイルは1層スパイラル巻きである。
しかしながら上記のものにあっては、次のような問題点
があった。即ちインダクタを薄膜技術によシ作成する場
合、製造技術は集積回路の製造技術と異なるため、集積
回路と同一基板上に形成することができない。またコイ
ルは2次元的に作成されるため、相互誘導を利用したト
ランスなどの素子を作成しにくい。またインダクタとし
ての性能を高めるため、巻き数を増やすと、素子のサイ
ズが大きくなシやすいなどの問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、コイル状の
インダクタを集積回路と同一基板上に形成することがで
き、まだコイルを3次元的に形成するため、トランスな
どの素子が形成しやすく、また小形化が可能な半導体装
置を提供しようとするものである。
し発明の概要〕 本発明は、従来半導体集積回路において素子として利用
できなかったインダクタを、薄膜技術によらず、集積回
路製造技術である多層配線によシ作成し、回路素子とし
て使用できるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図(、)は同実施例を示すインダクタ本体の平面図、図
面(b)は同図(、)のB−B線に沿う断面図である。
図中1は集積回路が形成された半導体基板、2はこの基
板1上に設けられた絶縁膜としてのStO,膜、3はこ
の810 、膜2上に並設された複数の第1の導体層(
例えばアルミニウム)、4はこの導体層3上に絶縁膜(
例えばSiO@膜)5を介して形成された高透磁率のコ
ア、6はこのコア4上に絶縁膜(例えばStO。
膜)7を介して並設された複数の第2の導体層(例えば
アルミニウム)、8は第1.第2の導体層の対向端部間
をつなぎこれらをコイル9として形成するコンタクト部
である。
上記構成のインダクタ本体を得る一例として杜、半導体
基板1上に810 、膜2を設け、その上に1層目の導
電体層3を蒸着し、該導電体層によるパターンをフォト
エツチング法によ多形成する。次に上記/9ターン化さ
れた導電体層上に、絶縁のためsso iM 5を気相
成長法によ多形成する。次にこの別02屑5上に高透磁
率の材料を蒸着し、フォトエツチング法によシコイルの
コア4に当る部分を形成する。次に絶縁のため810.
/@7を形成してから、導電体層3゜6間をつないでコ
イル化するためのコンタクトホールを、Sio□層5.
7にフォトエツチング法によ多形成する。次に導電体層
6を蒸着、フォトエツチング法によシ導電体層によるパ
ターンを形成し、巻き線構造とするものである。
巻き線構造の一例としては、4μmの配線幅で4μm間
隔に配線されているものとする。巻き線構造の幅を10
0μm1長さを400μm、1層目メタルと2層目メタ
ルの間隔を1μmとする。
コア材料はsio 、のみであるとし、透磁率は真空の
透磁率tt6 =1.257X l 0 ’ [H/m
〕で近似する。この巻き線構造を有限長ソレノイドとみ
なせば、インダクタンスLは次式によシ側算できる。
2 L=αe 7r * @ * 2− ()1)但しαは
長岡係数、μは透磁率、aはソレノイドの断面積、tは
ソレノイドの長さ、Nは巻き数である。上式に上記の値
を代入するとL=αX3.14X10−’、αは0≦α
く1であるので、インダクタンスはおよそ1 [nH)
である。
巻き線構造を用いてノ4ルストランスを形成した例を第
2図に示す。同図(、)は概略的構成図、同図(b)は
同図(a)のA−A’、B−B’間構成の詳細図、同図
(C)は同図(b)のc −c’線に沿う断面図である
。図中11g、11bはパルストランス入力端子+ 1
2h * 12bは出力端子。
13は中間夕、ゾ、9□は1次側コイル、9゜は2次側
コイルである。仁のパルストランスは結合を増すため、
環状とした高透磁率の材料によるコア4を巻き線構造内
部にもつ。この/臂ルストランスの巻き線孔は、巻き線
構造から引き出したタッグ13によシ調整する。
パルストランスをフイソレータとして使用した例を第3
図に示す。第3図<&) e (b)とも0M08回路
と他回路とのアイソレーションをはかった例である。第
3図(a)は0M08回路によりトランジスタをドライ
ブする回路である。CMO8型NANDゲート21から
出力された正1?ルスは電流制限抵抗23とバイパスコ
ンデンサ22を通シ、パルストランス24の1次側コイ
ル91に流れ込む。その結果2次側コイル92にノ4ル
スが誘起され、トランジスタ25がオンされる。このト
ランジスタ25がオンになると抵抗26に電流が流れ、
端子27にパルスが反転したかたちで出力される。
第3図(b)はTTL回路により 0M08回路をドラ
イブするもので、TTL型ゲート28に正パルスが入力
されると、電流制限抵抗29を通して電流がゲート28
に流れ込む。このとき電流はノ9ルストランス24の1
次側コイル9□を流れるから、2次側コイル9□に電圧
が誘起され、CMOSゲート30によシ反転されて端子
31に出力される。ダイオード32は出力パルスのオー
バーシュート吸収用であるO 第3図(a) 、 (b)において、同一半導体基板上
にパルストランスと周辺回路を集積回路として作成する
ことが可能で、第3図(、)の場合D −D’線から左
側のゲート21、コンデンサ22 、抵抗:z s、/
#ルストランス24を同一半導体基板上に集積回路とし
て作成できる。また第3図(b)の場合、E −E’線
から右側の・ヤルストランス24、ダート30.ダイオ
ード32を同一半導体基板上に集積回路として作成でき
るものである。
なお本発明は上記実施例のみに限られることなく種々の
応用が可能である。例えば実施例ではコイル内にコア4
を設けたが、これを省略した構成とすることができる。
また第1の導体層3及び第2の導体層6としてアルミニ
ウムを用いたが、第1の導体層3及び第2の導体層6と
してポリシリコン層を用いてもよいし、第4図に示す如
く第1の導体層3として、基板1と反対導電型の高濃度
拡散層3′を用い、第2の導体層6としてアルミニウム
を用いてもよい。また本発明においてはコア(4)の利
料として、パーマロイ、フェライト等を用いることがで
きる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、コイル状のインダク
タを集積回路と同一基板上に形成することができ、また
インダクタ、トランスなどの素子が形成しやすく、また
小形化が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(、)は本発明の一実施例を示すインダクタ本体
の平面図、同図(b)は同図(、)のB−B線に沿う断
面図、第2図(、)は本発明の他の実施例を示すノヤル
ストランスの概略構成図、同図(b)は同図(−)の一
部詳細図、同図(C)は同図(b)のc −c’線に沿
う断面図、第3図(a)。 (b)は本発明の異なる実施例の回路図、第4図は本発
明の更に異なる実施例を示す一部構成図である。 1・・・半導体基板、2・・・StO、膜、3・・・第
1の導体層、4・・・コア、5,2・・・SiO、膜、
6・・・第2の導体層、8・・・コンタクト部、9・・
・コイル、9、・・・1次側コイル、92・・・2次側
コイル、24・・・ノぞルストランス。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦才3図 (0) D′ (b) 牙4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板と、この基板上に並設された複数の第
    1の導体層と、この層上に絶縁膜を介して並設された複
    数の第2の導体層と、前記第1の導体層と第2の導体層
    間を選択的につなぎこれらをコイルとして形成するコン
    タクト部とを有するインダクタ本体を具備したことを特
    徴とする半導体装置。
  2. (2)前記半導体基板を共通にして前記インダクタ本体
    を一対具備し、これらインダクタが磁気的に結合された
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体
    装置。
  3. (3)前記基板と同一基板上に回路素子が形成され、そ
    の回路素子が前記インダクタ本体と電気的に接続された
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項まだは第2項に
    記載の半導体装置。
  4. (4)前記コイル内に、高透磁率のコアが前記コイルと
    は絶縁された状態で挿入されたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項または第2項に記載の半導体装置。
JP24410383A 1983-12-26 1983-12-26 半導体装置 Pending JPS60136363A (ja)

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