JPWO2019102570A1 - 半導体装置、半導体部品及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置、半導体部品及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

半導体装置１００は、第一電極６１と、第二電極６２と、前記第一電極６１と前記第二電極６２との間で流れる電流を取り囲むようにして設けられた第一巻線部１０と、前記第一巻線部１０の終端部に接続され、前記第一巻線部１０の終端部から始端部側に向かって戻る第二巻線部５０と、を含む半導体層１と、を有する。

Description

本発明は、半導体層に巻線部を有する半導体装置、半導体部品及び半導体装置の製造方法に関する。
従来から、ロゴスキーコイルを利用した電流検出センサが知られている。このロゴスキーコイルはコアレスコイルであり、巻芯と、巻芯に巻かれた巻線と、巻線の終端部に接続され始端部側に戻る巻戻し線とを有している（例えば、特開２０１２−８８２２４号参照）。また、ロゴスキーコイルは積分器に接続され、この積分器によって出力電圧を積分することで測定対象における電流の変化を測定することができる。このようなロゴスキーコイルでは、単位距離あたりの巻数が多ければ多いほど、その感度が高くなる。
他方、半導体装置（例えばスイッチング素子）に流れる電流の変化を検知するセンサが提案されている。しかしながら、従前から存在するセンサでは半導体装置内で流れる電流の変化を十分な精度で検出できず、またセンサも含めて考えると装置全体の大きさが大型化するという問題がある。
本発明は、大きさが大きくなりすぎることなく、かつ精度よく動作を検出できる半導体装置、組合体及び半導体装置の製造方法を提供する。
本発明による半導体装置は、
第一電極と、
第二電極と、
前記第一電極と前記第二電極との間で流れる電流を取り囲むようにして設けられた第一巻線部と、前記第一巻線部の終端部に接続され、前記第一巻線部の終端部から始端部側に向かって戻る第二巻線部と、を含む半導体層と、
を備えてもよい。
本発明による半導体装置において、
前記第二巻線部は前記第一巻線部の周縁外方に配置される、又は、前記第一巻線部は前記第二巻線部の周縁外方に配置されてもよい。
本発明による半導体装置において、
前記第一巻線部と前記第二巻線部は入れ子形状に配置されてもよい。
本発明による半導体装置において、
前記第一巻線部の厚みと第二巻線部の厚みは実質的に同じ値になってもよい。
本発明による半導体部品は半導体層を備え、
前記半導体層が、
第一巻線部と、
前記第一巻線部の終端部に接続され、前記第一巻線部の終端部から始端部側に向かって戻る第二巻線部と、を含み、
測定対象を流れる電流を取り囲むようにして設けられてもよい。
本発明による半導体装置の製造方法は、
半導体層に部分的に第一絶縁膜を形成する工程と、
前記第一絶縁膜を利用してトレンチを形成する工程と、
前記トレンチの内側壁及び内底面に第二絶縁膜を形成する工程と、
前記第二絶縁膜が形成されたトレンチ内及び前記第一絶縁膜上に前記導電性材料を設ける工程と、
前記導電性材料をパターニングすることで、第一巻線部及び第二巻線部を形成する工程と、
前記巻線部及び前記巻戻し線部を第三絶縁膜で覆う工程と、
を備え、
前記第二巻線部が、前記第一巻線部の終端部に接続され、前記第一巻線部の終端部から始端部側に向かって戻ってもよい。
本発明の一態様では、半導体層に巻線部が設けられていることから、半導体装置の製造技術を利用することで巻線部の構成を微細化することができ、単位長さあたりにおいて巻数を増やすことができる。このため、電流の変化を精度よく検出できる。また、このように微細化が可能であることから、巻線部及び巻戻し線部を半導体層に設けても、半導体装置の大きさが大きくなることを防止できる。また、一般的なロゴスキーコイルのような直線状の巻戻し線ではなく、巻戻し線として第二巻線部を用いる。このような第二巻線部を採用することで、製造工程が煩雑になりすぎることを防止できる。
図１は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体装置の平面図である。 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体装置の縦断面であり、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる別の半導体装置の縦断面である。 図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体装置の第一巻線部の縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）で示した半導体装置の平面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）とは異なる断面で切断した第二巻線部の縦断面図である。 図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体装置の製造工程を説明するための縦断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）で示した半導体装置の平面図である。 図５（ａ）は、図４（ａ）から進んだ製造工程を説明するための縦断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）で示した半導体装置の平面図である。 図６（ａ）は、図５（ａ）から進んだ製造工程を説明するための縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）で示した半導体装置の平面図である。 図７（ａ）は、図６（ａ）から進んだ製造工程を説明するための縦断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）で示した半導体装置の平面図である。 図８（ａ）は、図７（ａ）から進んだ製造工程を説明するための縦断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）で示した半導体装置の平面図である。 図９は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体装置と積分回路との関係を示した図である。 図１０は、本発明の第２の実施の形態で用いられうる半導体装置の縦断面図である。 図１１は、本発明の第２の実施の形態で用いられうる半導体装置の平面図である。 図１２は、本発明の第３の実施の形態で用いられうる半導体装置の平面図である。 図１３は、本発明の第４の実施の形態で用いられうる半導体装置の縦断面である。 図１４は、本発明の第４の実施の形態で用いられうる別の半導体装置の縦断面である。 図１５は、本発明の第４の実施の形態で用いられうるさらに別の半導体装置の縦断面である。 図１６（ａ）は、本発明の第５の実施の形態で用いられうる半導体部品及び半導体装置の縦断面であり、図１６（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態で用いられうる別の態様における半導体部品及び半導体装置の縦断面である。
第１の実施の形態
《構成》
本実施の形態で「一方側」とは図２の上方側を意味し、「他方側」とは図２の下方側を意味する。また、図２の上下方向（他方から一方に向かう方向及び一方から他方に向かう方向）を「第一方向」とし、図２の左右方向を「第二方向」とし、図２の紙面表裏方向を「第三方向」とする。第二方向及び第三方向を含む面内方向を「面方向」といい、図２の上方から見た場合を「平面視」という。
図２（ａ）に示すように、本実施の形態の半導体装置１００は、第一電極６１と、第二電極６２と、第一電極６１と第二電極６２との間で流れる電流を取り囲むようにして設けられた第一巻線部１０と、第一巻線部１０の終端部に接続され、第一巻線部１０の終端部から始端部側に向かって戻る第二巻線部５０と、を含む半導体層１（図１も参照）と、を有してもよい。半導体の材料としては、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウム等の材料を用いることができる。図２（ａ）に示す態様では、電流が上方から下方に向かって流れている態様を示しているが、あくまでも一例であり、電流は下方から上方に向かって流れるようにしてもよい。
第一巻線部１０及び第二巻線部５０はポリシリコン等の半導体材料から形成されてもよいが、これに限られることはなく、銅、アルミ等の金属材料等から形成され、金属膜が第一巻線部１０及び第二巻線部５０となってもよい。なお、本実施の形態では、第一巻線部１０が第二巻線部５０の周縁内方に配置されている。
図３に示すように、第一巻線部１０は、巻線方向に延びた第一直線部１１と、第一直線部１１の端部から周縁内方（図３右側）かつ巻線方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部１２と、第二直線部１２の端部から巻線方向に延びた第三直線部１３と、一方側から他方側に向かって第三直線部１３の端部から延びた第四直線部１４と、第四直線部１４の端部から周縁外方（図３左側）かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部１５と、他方側から一方側に向かって第五直線部１５の端部から延びた第六直線部１６とを有してもよい（第一態様）。また、第一巻線部１０の終端部では、第六直線部１６の端部から周縁外方に向かって面方向で延びた第七直線部１７が設けられ、第七直線部１７の端部と第二巻線部５０の始端部とが接続されてもよい。
第二巻線部５０も、第一巻線部１０と同様の構成からなってもよい。第二巻線部５０は、巻線方向と逆方向に延びた第一直線部５１と、第一直線部５１の端部から周縁内方（図３右側）かつ巻線方向と逆方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部５２と、第二直線部５２の端部から巻線方向と逆方向に延びた第三直線部５３と、一方側から他方側に向かって第三直線部５３の端部から延びた第四直線部５４と、第四直線部５４の端部から周縁外方（図３左側）かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部５５と、他方側から一方側に向かって第五直線部５５の端部から延びた第六直線部５６とを有してもよい（第一態様）。
このような態様とは異なり、第一巻線部１０は、巻線方向に延びた第一直線部１１と、第一直線部１１の端部から周縁内方かつ巻線方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部１２と、第二直線部１２の端部から巻線方向に延びた第三直線部１３と、他方側から一方側に向かって第三直線部１３の端部から第四直線部１４と、第四直線部１４の端部から周縁外方かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部１５と、一方側から他方側に向かって第五直線部１５の端部から延びた第六直線部１６とを有してもよい（第二態様）。
また、第二巻線部５０は、巻線方向と逆方向に延びた第一直線部５１と、第一直線部５１の端部から周縁内方かつ巻線方向と逆方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部５２と、第二直線部５２の端部から巻線方向と逆方向に延びた第三直線部５３と、他方側から一方側に向かって第三直線部５３の端部から延びた第四直線部５４と、第四直線部５４の端部から周縁外方かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部５５と、一方側から他方側に向かって第五直線部５５の端部から延びた第六直線部５６とを有してもよい（第二態様）。
第一電極６１は第一主面に設けられ、第二電極６２は第二主面に設けられてもよい。なお図２では上面が第一主面となり下面が第二主面となっている。また、半導体装置１００は、スイッチング素子であってもよく、例えば縦型ＭＯＳＦＥＴであってもよい。図２（ｂ）に示すように、縦型ＭＯＳＦＥＴに本実施の形態の態様が採用される場合には、第一電極６１がソース電極であり、第二電極６２がドレイン電極であってもよい。そして、本実施の形態のような疑似的なロゴスキーコイルがソース電極及びドレイン電極の間に流れる電流を取り囲むように設けられてもよい。なお、図２（ｂ）の符号６３はゲート電極である。
本実施の形態の半導体層１の第一巻線部１０及び第二巻線部５０は、図９に示すように、半導体装置１００の外部に設けられた抵抗部１１０、コンデンサ１２０及びオペアンプ１３０に接続されることで、積分回路が形成されてもよい。このような態様には限られず、半導体層１に積分回路の抵抗部１１０、コンデンサ１２０又は抵抗部１１０及びコンデンサ１２０が形成されてもよい。一例として、図９では、第一巻線部１０の始端部に接続された巻線電極パッド１９が抵抗部１１０に接続され、抵抗部１１０がコンデンサ１２０及びオペアンプ１３０の反転入力端子に接続され、第二巻線部５０の終端部に接続された巻戻し線電極パッド５９がオペアンプ１３０の非反転入力端子に接続されている。
図１に示すように、第一巻線部１０は、第二方向に延びたＡ方向第一巻線部３１と、Ａ方向第一巻線部３１の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＢ方向第一巻線部３２と、Ｂ方向第一巻線部３２の端部に接続されるとともに第二方向に延びたＣ方向第一巻線部３３と、Ｃ方向第一巻線部３３の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＤ方向第一巻線部３４とを有してもよい。このような態様を採用した場合には、直線形状で各第一方向巻線部３１−３４を形成することができ、比較的容易に製造することができる点で有益である。本実施の形態では４つの第一方向巻線部３１−３４を用いて説明するが、これに限られることはなく、３つの方向第一巻線部によって面方向で三角形状が形成されるようにしてもよいし、５つ以上の方向第一巻線部によって面方向で多角形状が形成されるようになってもよい。
同様に、第二巻線部５０は、第二方向に延びたＡ方向第二巻線部７１と、Ａ方向第二巻線部７１の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＢ方向第二巻線部７２と、Ｂ方向第二巻線部７２の端部に接続されるとともに第二方向に延びたＣ方向第二巻線部７３と、Ｃ方向第二巻線部７３の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＤ方向第二巻線部７４とを有してもよい。このような態様を採用した場合には、直線形状で各第二直線巻線部７１−７４を形成することができ、比較的容易に製造することができる点で有益である。本実施の形態では４つの第二直線巻線部７１−７４を用いて説明するが、これに限られることはなく、３つの方向第二巻線部によって面方向で三角形状が形成されるようにしてもよいし、５つ以上の方向第二巻線部によって面方向で多角形状が形成されるようになってもよい。
また、Ａ方向第一巻線部３１、Ｂ方向第一巻線部３２、Ｃ方向第一巻線部３３及びＤ方向第一巻線部３４の長さは対応してもよい。長さが対応するというのは、Ａ方向第一巻線部３１、Ｂ方向第一巻線部３２、Ｃ方向第一巻線部３３及びＤ方向第一巻線部３４の各々が、これらＡ方向第一巻線部３１、Ｂ方向第一巻線部３２、Ｃ方向第一巻線部３３及びＤ方向第一巻線部３４の平均値の±５％以内にあることを意味している。Ａ方向第一巻線部３１、Ｂ方向第一巻線部３２、Ｃ方向第一巻線部３３及びＤ方向第一巻線部３４の各々に含まれる巻線の数は同数となってもよい。なお、Ａ方向第一巻線部３１と巻線電極パッド１９が接続される関係から、Ａ方向第一巻線部３１の巻き数が、Ｂ方向第一巻線部３２、Ｃ方向第一巻線部３３及びＤ方向第一巻線部３４の巻き数よりも例えば１つ又は２つ若しくはそれ以上短くなっていてもよい。
同様に、Ａ方向第二巻線部７１、Ｂ方向第二巻線部７２、Ｃ方向第二巻線部７３及びＤ方向第二巻線部７４の長さは対応してもよい。長さが対応するというのは、前述したとおりである。Ａ方向第二巻線部７１、Ｂ方向第二巻線部７２、Ｃ方向第二巻線部７３及びＤ方向第二巻線部７４の各々に含まれる巻線の数は同数となってもよい。なお、Ａ方向第二巻線部７１と戻し線電極パッド５９が接続される関係から、Ａ方向第二巻線部７１の巻き数が、Ｂ方向第二巻線部７２、Ｃ方向第二巻線部７３及びＤ方向第二巻線部７４の巻き数よりも例えば１つ又は２つ若しくはそれ以上短くなっていてもよい。
上記態様では、線部として「直線部」を用いて説明した。つまり、第一線部の一例として第一直線部１１，５１を用い、第二線部の一例として第二直線部１２，５２を用い、第三線部の一例として第三直線部１３，５３を用い、第四線部の一例として第四直線部１４，５４を用い、第五線部の一例として第五直線部１５，５５を用い、第六線部の一例として第六直線部１６，５６を用いる態様を用いて説明したが、これに限られることはない。各線部は曲線であってもよいし、複数の線部のうちの一部だけが直線部となってもよい。
また、上記態様では、縦断面で見たときに、第二直線部１２，５２、第四直線部１４，５４、第五直線部１５，５５及び第六直線部１６，５６によって矩形状が形成される態様であったが（図３及び図９参照）、このような態様に限られることはなく、縦断面で見たときに三角形状となってもよいし、より多くの角を有する多角形（五角形状以上）となってもよい。
≪製造方法≫
次に、本実施の形態による半導体装置１００の製造方法の一例について説明する。
ウエハ等の半導体層１の上面に熱酸化膜又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって酸化膜等からなる第一絶縁膜９１を形成する（図４参照）。なお、第一絶縁膜９１にはレジスト膜も含まれている。
次に、フォトリソグラフィによってトレンチを形成するための領域をパターニングし、その後で、第一絶縁膜９１をドライエッチングする（図４参照）。
次に、第一絶縁膜９１をマスクとして半導体層１をドライエッチングする（図５参照）。エッチングされた側壁のダメージ層をＣＤＥ（Chemical Dry Etching），犠牲酸化膜又はＨ２アニール等によって除去してもよい。
次に、トレンチの内側壁及び内底面に熱酸化膜又はＣＶＤ酸化膜等の第二絶縁膜９２を形成する（図６参照）。なお、第一絶縁膜９１が例えばレジスト膜からなる場合には、このような態様とは異なり、第二絶縁膜９２を形成される前に第一絶縁膜９１が除去され、その後で第二絶縁膜９２が設けられてもよい。
次に、トレンチ内部をポリシリコン等の導電性材料９５で埋め込み、第一絶縁膜９１の上面にもポリシリコン等の導電性材料９５を積み上げるようにする（図７参照）。このようにすることで、第二絶縁膜９２が形成されたトレンチ内及び第一絶縁膜９１上に導電性材料９５が設けられることになる。このときに第一絶縁膜９１に積み上がる導電性材料９５の厚みは例えば０．５μｍ〜２μｍ程であってもよい。
次に、フォトリソグラフィによって第一巻線部１０及び第二巻線部５０を形成するためのパターニングを行う（図８参照）。この際、トレンチの内底面及び内側面に残る導電性材料９５の厚みは第一絶縁膜９１に積み上がる導電性材料９５の厚みと同じ厚みとなり、例えば０．５μｍ〜２μｍ程となってもよい。このように同じ厚みとすることで、各直線部１１−１７，５１−５６内に流れる電流を一定のものにでき、検出精度を高めることができる点で有益である。
次に酸化膜等の絶縁材料でトレンチ内部を埋め込むとともに、上面にも絶縁材料を積み上げるようにする（図３参照）。より具体的には、ＣＶＤ、ＳＯＧ（Spin on Glass）等で酸化膜等の第三絶縁膜９３で埋め込み、上面にも層間絶縁膜等の第三絶縁膜９３を設ける。
次に、ポリシリコン等の導電性材料９５で形成した第一巻線部１０の始端部と第二巻線部５０の終端部の層間絶縁膜等の第三絶縁膜９３にコンタクトホールを開けるためのフォトリソグラフィを行う。その後、ドライエッチングによって層間絶縁膜等の第三絶縁膜９３にコンタクホールトを開け、コンタクトホールを開けた部分に電極用ワイヤ等のＰＡＤとなるメタルを形成し、巻線電極パッド１９及び巻戻し線電極パッド５９を形成する（図１参照）。
《作用・効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果の一例について説明する。なお、「作用・効果」で説明するあらゆる態様を、上記構成で採用することができる。
本実施の形態のような巻線部１０，５０を採用した場合には、半導体装置１００の製造技術を利用することで巻線部１０，５０の構成を微細化することができ、単位長さあたりにおいて巻数を増やすことができる。このため、電流の変化（半導体装置１００の動作）を精度よく検出できる。また、このように微細化が可能であることから、第一巻線部１０及び第二巻線部５０を半導体層１に設けても、半導体装置１００の大きさが大きくなることを防止できる。
また、本実施の形態のように第一電極６１と第二電極６２の配置位置が決まった半導体装置１００において半導体層１に第一巻線部１０及び第二巻線部５０を形成することから、測定対象となる第一電極６１と第二電極６２との間に流れる電流に対して、第一巻線部１０及び第二巻線部５０を正確に位置づけることができる。また、位置ずれが起こらないので、位置ずれによる影響を受けることもない。このため、バラツキ無く電流の変化を測定することができる。
半導体装置１００がＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング素子である場合にはＯＮとＯＦＦを切り替える際に電流が変化することから、本実施の形態のような疑似的なロゴスキーコイルを採用することは有益である。
図２に示すように、第一電極６１が半導体層１の第一主面に設けられ、第二電極６２が半導体層１の第二主面に設けられる態様を採用した場合には、第一主面と第二主面との間を電流が流れ、この電流を取り囲むようにして第一巻線部１０及び第二巻線部５０が設けられることから、前述したような製造方法（図３乃至図８参照）を採用することができる。このため、製造工程を簡易なものにすることができ、量産を考えた場合に現実的な製造方法とすることができる点で有益である。
図３に示すように、第一巻線部１０の第一直線部１１、第二直線部１２、第三直線部１３及び第七直線部１７と第二巻線部５０の第一直線部５１、第二直線部５２及び第三直線部５３の高さ位置が同じ態様を採用した場合には、図７及び図８に示すように、これらに対して同じ工程を採用することができる点で有益である。つまり、第一絶縁膜９１の上面に導電性材料９５を積み上げ（図７参照）、導電性材料９５をエッチングすることで生成することができる（図８参照）点で有益である。
また、本実施の形態では、一般的なロゴスキーコイルのような巻線部内を通過する直線状の巻戻し線ではなく、巻戻し線として第二巻線部５０を用いる。このような第二巻線部５０を採用することで、製造工程が煩雑になりすぎることを防止できる。
また、第二巻線部５０によっても巻線を構成することができるので、第一巻線部１０だけではなく第二巻線部５０を利用して電流の変化を検知することができる点で有益である。
本実施の形態では、図１に示すように、第一巻線部１０と第二巻線部５０は入れ子形状となってもよい。このため、面方向での大きさが大きくなることを抑制できる点で有益である。なお、「入れ子形状」とは、面方向において、第一巻線部１０及び第二巻線部５０の一方の周縁内方側の端部よりも周縁外方に、第一巻線部１０及び第二巻線部５０の他方の周縁外方側の端部が位置付けられていることを意味している。
また、本実施の形態を採用した場合には、第一巻線部１０と第二巻線部５０とを適宜入れ替えることができる点で有益である。つまり、図９に示すように接続することで、外周側が第一巻線部１０となり内周側が第二巻線部５０となるが、抵抗部１１０を図９の巻戻し線電極パッド５９に接続し、図９のオペアンプ１３０の非反転入力端子を巻線電極パッド１９に接続することで、第一巻線部１０と第二巻線部５０の機能を逆転させることができる（後述する第２の実施の形態を参照）。このため、状況に応じて、第一巻線部１０と第二巻線部５０の機能を変えることができる点で有益である。
また、第一巻線部１０の厚みと第二巻線部５０の厚みは実質的に同じ値になっていてもよい。つまり、第一巻線部１０の第四直線部１４及び第六直線部１６と、第一巻線部１０の第四直線部５４及び第六直線部５６とが実質的に同じ長さとなってもよい。このような態様を採用した場合には、第一巻線部１０と第二巻線部５０を同様の手法で形成できる点で有益である。なお、本願において「実質的に同じ」とは、第一巻線部１０と第二巻線部５０の厚み（第一方向における長さ）の平均値Ｄａと、第一巻線部１０の厚みの平均値Ｄ１及び第二巻線部５０の厚みの平均値Ｄ２の差が５％以内であることを意味し、０．９５×Ｄａ≦Ｄ１，Ｄ２≦１．０５×Ｄａであることを意味する。
第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、第二巻線部５０が第一巻線部１０の周縁外方に設けられる態様となっていたが、本実施の形態では、図１１に示すように第二巻線部５０が第一巻線部１０の周縁内方に設けられる態様となっている。その他については、第１の実施の形態と同様である。上記各実施の形態で採用したあらゆる構成を本実施の形態でも採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材に対しては同じ符号を付して説明する。
本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なり、第一巻線部１０は、巻線方向と逆方向に延びた第一直線部１１と、第一直線部１１の端部から周縁内方（図１０右側）かつ巻線方向と逆方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部１２と、第二直線部１２の端部から巻線方向と逆方向に延びた第三直線部１３と、一方側から他方側に向かって第三直線部１３の端部から延びた第四直線部１４と、第四直線部１４の端部から周縁外方（図１０左側）かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部１５と、他方側から一方側に向かって第五直線部１５の端部から延びた第六直線部１６とを有してもよい（第三態様）。
また、第二巻線部５０は、巻線方向に延びた第一直線部５１と、第一直線部５１の端部から周縁内方（図１０右側）かつ巻線方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部５２と、第二直線部５２の端部から巻線方向に延びた第三直線部５３と、一方側から他方側に向かって第三直線部５３の端部から延びた第四直線部５４と、第四直線部５４の端部から周縁外方（図１０左側）かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部５５と、他方側から一方側に向かって第五直線部５５の端部から延びた第六直線部５６とを有してもよい（第三態様）。また、第二巻線部５０の始端部では、第六直線部５６の端部から周縁外方に向かって面方向で延びた第七直線部５７が設けられ、第七直線部５７の端部と第一巻線部１０の終端部とが接続されてもよい。
このような態様とは異なり、第一巻線部１０は、巻線方向と逆方向に延びた第一直線部１１と、第一直線部１１の端部から周縁内方かつ巻線方向と逆方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部１２と、第二直線部１２の端部から巻線方向と逆方向に延びた第三直線部１３と、他方側から一方側に向かって第三直線部１３の端部から延びた第四直線部１４と、第四直線部１４の端部から周縁外方かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部１５と、一方側から他方側に向かって第五直線部１５の端部から延びた第六直線部１６とを有してもよい（第四態様）。
また、第二巻線部５０は、巻線方向に延びた第一直線部５１と、第一直線部５１の端部から周縁内方かつ巻線方向に向かって面方向（第二方向及び第三方向を含む方向）で延びた第二直線部５２と、第二直線部５２の端部から巻線方向に延びた第三直線部５３と、他方側から一方側に向かって第三直線部５３の端部から延びた第四直線部５４と、第四直線部５４の端部から周縁外方かつ巻線方向に直交する方向に向かって面方向で延びた第五直線部５５と、一方側から他方側に向かって第五直線部５５の端部から延びた第六直線部５６とを有してもよい（第四態様）。
第１の実施の形態で用いた製造方法を採用することを考えると、後に述べた第四態様ではなく先に述べた第三態様を採用することで、第一巻線部１０の第一直線部１１、第二直線部１２、第三直線部１３及び第七直線部１７と、第二巻線部５０の第一直線部５１、第二直線部５２及び第三直線部５３を一方側に位置づけることができ、その結果として製造工程を簡易なものにすることができる点で有益である。
第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
上記各実施の形態では、第一巻線部１０及び第二巻線部５０の方向巻線部３１−３４，７１−７４が直線状になる態様であったが、これらに限られることはない。一例としては、図１２に示すように、平面視（第二方向及び第三方向を含む平面）において第一巻線部１０及び第二巻線部５０の各々が円形状となってもよい。また、平面視において第一巻線部１０及び第二巻線部５０の各々が三角形状となってもよい。その他については、上記各実施の形態で採用したあらゆる構成を本実施の形態でも採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材に対しては同じ符号を付して説明する。
図１２に示すような態様を採用した場合には、第一電極６１と第二電極６２との間に流れる電流をバランスよく検出できることを期待できる。なお、製造工程の容易さからすると、第１の実施の形態又は第２の実施の形態のようにＡ方向第一巻線部３１、Ｂ方向第一巻線部３２、Ｃ方向第一巻線部３３及びＤ方向第一巻線部３４並びにＡ方向第二巻線部７１、Ｂ方向第二巻線部７２、Ｃ方向第二巻線部７３及びＤ方向第二巻線部７４のような直線状の形態を繋ぎ合わせる態様である方が有益である。
なお、上記各実施の形態では、第一巻線部１０と第二巻線部５０は入れ子形状となっており、面方向での大きさが大きくなることを抑制できる態様となっていたが、これに限られることはなく、図１２に示すように、第一巻線部１０と第二巻線部５０は入れ子形状となっていなくてもよい。
第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
上記各実施の形態では、一つの疑似的なロゴスキーコイル又はロゴスキーコイルが設けられている態様であったが、第５の実施の形態では、複数の疑似的なロゴスキーコイルが設けられている。その他については、上記各実施の形態で採用したあらゆる構成を本実施の形態でも採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材に対しては同じ符号を付して説明する。
図１３に示すように、疑似的なロゴスキーコイルが第一方向で整列して配置されてもよい。より具体的には、第一巻線部１０及び第二巻線部５０を含む検知部が第一方向で並んで設けられてもよい。この態様を採用した場合には、第一方向の２箇所以上で電流の変化を検知することができるので、より正確に電流の変化を検知することができる点で有益である。但し、この態様では、第一巻線部１０及び第二巻線部５０を第一方向で積み重ねるようにして配置する必要があることから、第１の実施の形態と比較すると製造工程が煩雑になることには留意が必要である。
図１４に示すように、疑似的なロゴスキーコイルの外周側に別の疑似的なロゴスキーコイルが配置されてもよい。より具体的には、第一巻線部１０及び第二巻線部５０を含む検知部が第二方向又は第三方向で並んで設けられてもよい。この態様を採用した場合にも、より正確に電流の変化を検知することができる点で有益である。また、この態様では、第１の実施の形態と同様の製造工程を採用することができる点でも有益である。
これらの態様が組み合わされてもよく、図１５に示すように、第一方向で疑似的なロゴスキーコイルが積層され、かつ疑似的なロゴスキーコイルの外周側に別の疑似的なロゴスキーコイルが設けられてもよい。より具体的には、第一巻線部１０及び第二巻線部５０を含む検知部が第二方向又は第三方向で並んで設けられ、かつ、第一方向でも並んで設けられてもよい。
第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
上記各実施の形態では、半導体装置１００内に第一巻線部１０、第二巻戻し線部５０等が設けられる態様であったが、本実施の形態では、第一巻線部１０、第二巻戻し線部５０等は半導体装置１００とは別の半導体部品１５０に設けられる態様となっている。その他については、上記各実施の形態と同様であり、上記各実施の形態で採用したあらゆる構成を本実施の形態でも採用することができる。
本実施の形態の半導体部品１５０は、例えば図１６に示すように、測定対象である半導体装置１００の周縁を取り囲むようにして配置されてもよい。これに限らず、半導体装置１００内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部を取り囲むようにして本実施の形態の半導体部品１５０が設けられてもよい。このような態様を採用した場合には、位置関係等から半導体装置１００内に流れる電流を直接測定することが難しい場合であっても、半導体装置１００内に流れる電流を間接的に測定することできる点で有益である。
また、本実施の形態のような半導体部品１５０を採用することで、既存の半導体装置１００に対しても電流の変化を測定できる点でも有益である。
上述した各実施の形態の記載及び図面の開示は、請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。
１ 半導体層
１０ 第一巻線部
５０ 第二巻線部
６１ 第一電極
６２ 第二電極
９１ 第一絶縁膜
９２ 第二絶縁膜
９３ 第三絶縁膜
１００ 半導体装置
１５０ 半導体部品

Claims (6)

  1. 第一電極と、
    第二電極と、
    前記第一電極と前記第二電極との間で流れる電流を取り囲むようにして設けられた第一巻線部と、前記第一巻線部の終端部に接続され、前記第一巻線部の終端部から始端部側に向かって戻る第二巻線部と、を含む半導体層と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第二巻線部は前記第一巻線部の周縁外方に配置される、又は、前記第一巻線部は前記第二巻線部の周縁外方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記第一巻線部と前記第二巻線部は入れ子形状に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記第一巻線部の厚みと第二巻線部の厚みは実質的に同じ値になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  5. 半導体層を備えた半導体部品であって、
    前記半導体層は、
    第一巻線部と、
    前記第一巻線部の終端部に接続され、前記第一巻線部の終端部から始端部側に向かって戻る第二巻線部と、を含み、
    測定対象を流れる電流を取り囲むようにして設けられることを特徴とする半導体部品。
  6. 半導体層に部分的に第一絶縁膜を形成する工程と、
    前記第一絶縁膜を利用してトレンチを形成する工程と、
    前記トレンチの内側壁及び内底面に第二絶縁膜を形成する工程と、
    前記第二絶縁膜が形成されたトレンチ内及び前記第一絶縁膜上に前記導電性材料を設ける工程と、
    前記導電性材料をパターニングすることで、第一巻線部及び第二巻線部を形成する工程と、
    前記巻線部及び前記巻戻し線部を第三絶縁膜で覆う工程と、
    を備え、
    前記第二巻線部は、前記第一巻線部の終端部に接続され、前記第一巻線部の終端部から始端部側に向かって戻ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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