KR102213561B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RF(Radio frequency) 및 초고주파(Microwave) 대역 이동통신용 부품의 대다수를 차지하고 있는 화합물 반도체 기반의 집적회로(MMIC; Monolithic microwave integrated circuit)에 사용되는 나선형 인덕터(Spiral inductor)의 특성인자(Quality factor)를 증가시키는 방법에 관한 것이며, 동일한 인덕턴스(Inductance)에 대해 낮은 내부 직렬저항(Series resistance)과 높은 특성인자(Quality factor, Q factor)를 이끌어 냄으로써 인덕터의 사용 주파수를 향상시킴과 동시에 칩 사이즈를 줄이는 방법에 관한 것으로서, 화합물 반도체 집적회로 설계에 적용할 수 있는 인덕터의 사용 방식을 제공하고자 한다.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 RF(Radio frequency) 및 초고주파(Microwave) 대역 이동통신용 부품의 대다수를 차지하고 있는 화합물 반도체 기반의 집적회로(MMIC; Monolithic microwave integrated circuit)에 사용되는 나선형 인덕터(Spiral inductor)의 사용 방법 및 기술에 관한 것으로서, 동일한 인덕턴스(Inductance)에 대해 낮은 내부 직렬저항(Series resistance)과 높은 특성인자(Quality factor, Q factor)를 이끌어 냄으로써, 인덕터의 사용 주파수를 올림과 동시에 칩 사이즈를 작게 할 수 있는 방법에 관한 것이다.
인덕터는 커패시터(Capacitor)와 함께 통신 신호의 손실을 막고 이득 및 전송전력의 향상을 위한 임피던스 정합(Impedance matching)에 사용되는 대표적인 수동 소자이다. 이러한 목적에 사용되는 인덕터는 집적회로에 응용 가능하도록, 도 1에 도시한 바와 같은 형태로 사용되고 있다.
도 1(a)에 나타낸 인덕터는 마이크로스트립(Microstrip) 형태의 전송선로를 그대로 적용한 마이크로스트립 인덕터이고, 도 1(b)은 코일 인덕터를 집적회로에 적용한 나선형(Spiral) 인덕터이다.
일반적으로, 집적회로에서는 동일한 인덕턴스에 비해 면적 효율성이 좋은 나선형 인덕터를 많이 사용하고 있다.
특허문헌 1 : 한국 등록특허공보 제0847488호 특허문헌 2 : 한국 등록특허공보 제1016341호 특허문헌 3 : 한국 공개특허공보 제2000-0011585호 특허문헌 4 : 한국 등록특허공보 제1005264호
본 발명은 RF 및 초고주파용 화합물 반도체 기반의 집적회로를 위한 나선형 인덕터의 특성인자 값을 높일 수 있는 기술을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 상기 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 반도체 장치는, 집적회로에서 요구하는 설정 인덕턴스를 만족시키면서 최소의 직렬저항을 가지는 인덕터를 만들기 위해, 집적회로에 패드부(예를 들면, 2개의 패드)를 추가하고, 와이어본딩으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
집적회로에 패드부를 추가하더라도, 본딩와이어를 인덕터로 이용하면, 직렬저항을 줄일 수 있고, 주파수에 따라 인덕턴스가 변화하는 것을 방지할 수 있으며, 특성인자 값도 향상되는 장점이 있다.
상기 장점이 발휘될 수 있도록 구현된 본 발명의 반도체 장치는, 집적회로에 요구되는 설정 인덕턴스를 만족시킬 수 있도록, 집적회로에 인덕터부와 패드부가 포함되고, 인덕터부는 설정 인덕턴스보다 작은 제1 인덕턴스를 갖도록 형성되며, 패드부는 인덕터부에 대해 제2 인덕턴스를 보충함으로써, 설정 인덕턴스가 제1 인덕턴스와 제2 인덕턴스에 의해 충족될 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이 반도체 장치는, 금속선의 설정 폭과 설정 간격 및 설정 권선수에 의해, 설정 인덕턴스를 만족시키는 나선형 인덕터가 설계될 때, 패드부는 나선형 인덕터의 일부를 대체하며, 인덕터부의 단부에 형성되는 본딩 패드와 본딩 패드를 통해서 인덕터부에 직렬 연결된다. 인덕터부는 금속선의 설정 폭과 설정 간격을 그대로 유지한 상태에서 패드부 사이의 본딩와이어로 보충되는 인덕턴스로 인하여 권선수가 줄어들게 형성된 나선형 인덕터로 구성된다.
본 발명에 따른 권선형(나선형) 인덕터의 일부를 본딩와이어로 대체하는 기술은 MMIC 디자인에 선택의 폭을 넓혀준다. 본딩와이어가 적용된 인덕터는 종래 구성의 권선형 인덕터에 비해 직렬저항이 낮고 특성인자 값이 크며, 주파수에 따른 인덕턴스의 변화가 적어 MMIC의 특성 개선에 기여한다. 본딩와이어가 적용된 인덕터는 칩 사이즈가 크거나 권선형 인덕터의 두께가 얇을 경우에 더 효과적으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 권선형 인덕터의 자기공진 주파수가 높아지기에 인덕터의 사용 주파수도 높아진다.
도 1은 집적회로에 응용 가능한 인덕터의 실례를 나타낸 것으로서, 도 1(a)은 마이크로스트립 인덕터를 나타내고, 도 1(b)은 나선형 인덕터를 나타낸다.
도 2는 나선형 인덕터의 등가 회로이다.
도 3은 2.4㎓에서 1.9nH의 인덕턴스를 갖는 권선형 인덕터의 예시로서, 도 3(a)은 라인 폭 10㎛, 라인 간격 8㎛, 권선수 11의 인덕터를 나타내고, 도 3(b)은 라인 폭 20㎛, 라인 간격 8㎛, 권선수 11의 인덕터를 나타낸다.
도 4는 라인 폭 10/20㎛, 라인 간격 8㎛, 권선수 11인 인덕터의 RF 특성을 나타낸 것으로서, 도 4(a)는 인덕턴스를 나타내고, 도 4(b)는 직렬저항을 나타내며, 도 4(c)는 특성인자를 나타내고, 도 4(d)는 삽입손실을 나타낸다.
도 5는 ADS 시뮬레이션 결과이다.
도 6은 본딩와이어 모델을 나타낸다.
도 7은 본딩와이어가 인덕터의 일부로 변환된 경우의 특성곡선을 나타낸 것으로서, 도 7(a)은 인덕턴스를 나타내고, 도 7(b)은 직렬저항을 나타내며, 도 7(c)은 특성인자를 나타내고, 도 7(d)은 주파수에 따른 인덕턴스 값(인덕턴스 값이 +에서 -로 변하는 지점이 자기공진 주파수이다)을 나타낸다.
도 8은 실제 제작된 1.2∼2.8㎓ 대역 전력 분배기를 나타낸 것으로서, 도 8(a)은 본 발명의 반도체 장치의 실시예를 나타낸 것이고, 도 8(b)은 비교 실시예를 나타낸 것이다.
도 9는 조립도(Assembly diagram)이다.
도 10은 전력분배기 특성 비교로서, 도 10(a)은 입력 정합을 나타내고, 도 10(b)은 삽입손실을 나타내며, 도 10(c)은 격리도를 나타내고, 도 10(d)은 출력 정합을 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 실시예가 첨부도면에 근거하여 상세히 설명되는데, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상, 과장되어 도시될 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여, 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
나선형 인덕터는 도 2에 도시한 바와 같이 직렬저항(Rs, 201), 인덕턴스(Ls, 202), 피드백 커패시턴스(Cf, 203), 기판 커패시턴스(Csub, 204, 205) 그리고 기판저항(Rsub, 206, 207) 등으로 구성된 등가 회로로 내부 구성이 표현된다. 이 중 직렬저항과 인덕턴스는 하기의 수학식 1로 표현할 수 있는 인덕터의 특성인자를 결정하는 중요한 요소로 작용하며, 피드백 커패시턴스, 기판 커패시턴스 및 기판저항은 그 값들이 매우 작거나 커서, 인덕터의 특성인자를 결정하는 요소에서 무시할 수 있다.
Figure 112019047502844-pat00001
상기 수학식 1에서, Q는 특성인자를, ω는 각 주파수를 나타내는 기호로서 2πf로 표현되며, 여기서 π는 3.141592…로 표현되는 상수이며, f는 주파수를 의미한다. 또한, Ls와 Rs는 인덕턴스와 직렬저항을 나타낸 것으로서, 결과적으로 특성인자는 주파수와 인덕턴스와 직렬저항의 값에 의해 결정된다.
인덕터에서 특성인자가 중요한 이유는 그 값이 회로 내에서 손실성분을 결정하기 때문이다. 예를 들면, 집적회로에 사용되는 인덕터의 특성인자 값이 크면, 삽입손실(Insertion loss)을 줄일 수 있고, 인덕터 자체가 갖는 자기공진 주파수(Self-resonance frequency)가 특성인자 값에 비례적으로 의존하기 때문에, 특성인자 값이 클수록 동일 구조의 인덕터를 높은 주파수 대역에서도 사용할 수 있다.
Figure 112019047502844-pat00002
상기 수학식 2에서, SRF는 자기공진 주파수, Ls는 인덕턴스, Cf는 피드백 커패시턴스이다. 주파수가 올라갈수록 피드백 커패시터의 저항값이 낮아져 이상적인 인덕터 값과 같아진다. 이 지점이 자기공진 주파수이다. 도 7(d)은 주파수에 따라 본 발명에서 사용된 인덕터 값의 변화를 보여준다. 인덕터는 자기공진 주파수 이하에서 인덕터로 작용하고, 공진 주파수 근처에서는 고저항 성분으로 작동되어 신호 감쇠를 크게 한다.
인덕터의 특성인자 값이 클수록 자기공진 주파수도 높아진다. 따라서 집적회로에서 사용하는 나선형 인덕터는 높은 특성인자 값을 원하고, 이를 향상시키기 위해 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 특성인자 값을 높이기 위해, 인덕터를 구성하고 있는 금속층의 두께 또는 선 폭을 증가시키는 방법, 인덕터를 구성하고 있는 금속층을 유전체로 차폐하는 방법, 기판의 유전율을 낮추는 방법 등이 있다.
상기 방법 중 금속층의 두께 또는 선 폭을 증가시키는 방법은 인덕턴스를 일정하게 하고 금속층의 직렬저항의 크기를 감소시킴으로써 특성인자 값을 향상시키는 방법으로서, 두께의 증가는 제조 공정상의 한계가 있고 또 재료의 소모가 커져 제조원가의 상승 요인이 되고, 선 폭의 증가는 칩의 면적을 증가시키면서 면적 효율을 감소시키므로 이 역시 제조원가의 상승 요인 및 칩 가격의 상승 요인이 된다.
인덕터를 구성하고 있는 금속층을 유전체로 차폐하는 방법(특허문헌 1)은 인덕터의 금속층의 상하부에 유전체(절연체)를 형성시켜 인덕터에 발생되는 유도전류를 억제함으로써 인덕턴스의 손실을 막아 특성인자를 향상시키는 방법이다.
기판의 유전율을 낮추는 방법은 실리콘(Si)으로 구성된 단결정 반도체기판 및 갈륨-비소(GaAs) 등의 주기율표상의 3-5(Ⅲ-Ⅴ)족 화합물 반도체기판보다 낮은 유전율을 갖도록 공정처리를 하여 인덕터의 인덕턴스를 향상시키는 방법이다. 통상, 실리콘 기판과 갈륨-비소 기판의 비유전율(εr)은 각각 11.9와 12.9이다. 이러한 반도체기판 위에 저유전율을 갖는 폴리이미드 또는 BCB(Benzocyclobutene) 등의 저유전율을 갖는 유전체를 형성하여 그 위에 인덕터를 구성하는 방법이다. 이 방법에서는 사용되는 유전체의 두께가 반도체기판의 영향을 받지 않도록 그 두께가 충분히 두꺼워야 한다. 이는 제조 공정상의 어려움을 야기할 뿐만 아니라, 수율 감소로 인한 가격상승의 요인이 될 수 있다.
이러한 유전체 형성의 단점을 보완하기 위해 MEMS(Micro-electro-mechanical systems) 공정 기술을 이용하여 반도체기판 위로 인덕터를 띄움으로써 기판의 영향을 최소화하는 방법이 이용되고 있다. 실례로, 반도체소자의 인덕터 제조방법(특허문헌 2) 및 반도체소자 및 그 제조방법(특허문헌 3) 등의 인덕터 제조방법이 알려져 있다.
상기 방법 외에, 인덕터의 특성인자를 향상시키기 위하여, 대칭형 인덕터 소자(특허문헌 4)를 사용하는 방법도 있다. 상기 발명에 따른 대칭형 인덕터는 인덕터에서 발생되는 자기장의 손실을 최소화하여 더 큰 인덕턴스를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
상기 인덕터의 특성인자를 향상시키기 위한 방법 중, 앞의 세 가지 방법은 실리콘 및 갈륨-비소 등의 화합물 반도체기판을 사용하는 반도체 집적회로 제작방법에 모두 적용할 수 있으나, 칩 면적 효율의 감소와 공정 방법 등으로 인해 가격상승을 야기할 수 있다는 단점이 있다.
도 3은 권선형 인덕터의 인덕턴스 값의 변경 없이 특성인자 값을 높이는 방법의 한 가지로서, 선 폭(301, 302)을 10㎛에서 20㎛으로 넓혔을 경우의 마스크 레이아웃(mask layout)을 나타낸다. 설명의 편의상, 인덕터의 폭만 변경하고 간격 및 권선수는 동일하도록 하였다.
도 3(a)의 인덕터는 폭이 10㎛, 크기는 220*160㎛2 이고, 도 3(b)의 인덕터는 폭이 20㎛, 크기는 300*185㎛2 이다. 면적은 도 3(b)가 도 3(a)의 약 1.58배이다. 두 인덕터의 값은 2.4㎓ 대역에서 동일한 1.9nH이며, 그 외 RF 특성은 도 4에 나타낸다. 도 4(a)에서, 두 인덕터는 2.4㎓ 대역에서 1.9nH를 갖는다. 도 4에서, W(20)과 W(10)은 각각 인덕터의 폭이 20㎛과 10㎛을 의미한다.
2.4㎓에서, 직렬저항(도 4(b))과 특성인자(도 4(c))는, 각각, 11과 13.6 및 2.2ohm과 1.9ohm이다. 면적은 1.58배 증가하였으나, 특성인자 값은 1.23배밖에 증가하지 않았다. 동일한 인덕턴스를 갖기 위해, 선 폭을 넓히면 길이를 증가시켜야 하기에, 직렬저항의 감소가 미미하다. 인덕터의 폭을 넓히는 것은 직렬저항을 낮추지만 길이도 같이 증가하기에 특성인자 값을 높이는 효과적인 방법은 아닌 것이다.
인덕터를 구성하는 금속층의 두께를 두껍게 하면 직렬저항이 작아진다. 그러나 이는 공정원가를 높이고, 경우에 따라서는 적용 가능하지 않은 경우도 있다. 인덕터의 특성인자가 중요한 이유는 도 4(d)에서 보듯이 특성인자가 낮으면 삽입손실이 크기 때문이다.
본 발명에 따르면, 현재 사용되고 있는 화합물 반도체 공정의 변경 없이, 기존 공정을 그대로 적용하여, 인덕터의 일부를 본딩와이어로 대체함으로써, 추가 비용 없이 특성인자를 높일 수 있다.
본 발명에 의해, 권선형 인덕턴스는 주파수가 높아지면 직렬저항이 높아지는 단점을 보완할 수 있는데, 본딩와이어를 인덕터로 사용하기 위해서는 MMIC 내에 본딩 패드를 추가하여야 한다.
본 발명의 반도체 장치는, 집적회로에서 요구하는 설정 인덕턴스를 만족시키기 위해, 집적회로에 형성되는 인덕터부 및 패드부를 포함할 수 있다.
인덕터부는 설정 인덕턴스보다 작은 제1 인덕턴스를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 인덕터부는 집적회로에서 요구하는 설정 인덕턴스를 만족시키기 어렵다. 따라서, 설정 인덕턴스를 만족시키기 위해, 패드부를 추가한다.
패드부는 인덕터부에 대해 제2 인덕턴스를 보충할 수 있다. 일례로, 인덕터부는 집적화에 유리한 나선형(권선형) 인덕터를 포함할 수 있는데, 패드부는 나선형 인덕터와 무관한 요소를 포함할 수 있다.
설정 인덕턴스가 제1 인덕턴스와 제2 인덕턴스에 의해 충족될 수 있다.
설정 인덕턴스를 만족시키기 위한 가장 직관적인 방안은 설정 인덕턴스를 갖는 인덕터를 집적회로에 실장하는 것일 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 장치는 설정 인덕턴스(값)보다 모자란 제1 인덕턴스(값)를 갖는 인덕터를 실장하고, 부족한 인덕턴스(값)를 패드부를 통해 보충하는 방식을 취하는 것으로 볼 수 있다.
다르게 설명하면, 설정 인덕턴스의 일부가 패드부로 대체되는 것이다. 본 발명에 따르면, 다양한 장점이 파생되며, 이는 후술된다.
인덕터부가 집적회로 내·외의 다른 소자에 연결될 때, 패드부는 인덕터부와 다른 소자의 사이에 배치될 수 있다. 인덕터부와 다른 소자 사이에 배치되는 패드부는 인덕터부에 직렬 연결되는 본딩와이어를 포함할 수 있다. 패드부는 인덕터부와 다른 소자에 직렬 연결될 수 있다.
일례로, 패드부는 인덕터부의 단부에 형성된 본딩 패드, 본딩 패드를 통해 인덕터부에 직렬 연결되는 본딩와이어(도 8의 경우, 본딩 패드(804, 806)를 전기적으로 연결)를 포함할 수 있다.
인덕터부는 권선수에 따라 제1 인덕턴스가 결정되는 나선형 인덕터를 포함할 수 있다.
패드부에 의해 나선형 인덕터는 설정 인덕턴스를 만족시키기 위해 필요한 설정 권선수보다 적은 제1 권선수를 가질 수 있다.
일례로서, 금속선의 설정 폭, 설정 간격, 설정 권선수에 의해, 설정 인덕턴스를 만족시키는 (초기) 나선형 인덕터가 설계될 수 있다. 나선형 인덕터는 기존의 제조 설비를 통해 제조될 수 있다.
인덕터부는 기존의 설정 폭, 설정 간격을 그대로 유지한 상태에서 설정 권선수보다 적은 제1 권선수를 갖게 형성될 수 있다. 이때, 패드부는 권선수의 부족으로 인한 인덕턴스의 부족분을 보충할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 금속선의 설정 폭, 설정 간격이 그대로 유지되므로, 기존의 제조 설비를 그대로 이용하여 본 발명의 반도체 장치를 생산할 수 있다.
패드부는 권선수에 포함되는 (초기) 나선형 인덕터의 단부(일부)를 대체할 수 있다. 인덕터부는 패드부에 의해 금속선의 설정 폭, 설정 간격을 그대로 유지한 상태에서 권선수가 줄어들게 형성된 나선형 인덕터를 포함할 수 있다.
본 발명의 반도체 설계 장치는 입력부, 제거부, 생성부를 포함할 수 있다.
입력부는 설정 인덕턴스를 만족하는 초기 나선형 인덕터를 형성하는 금속선의 설정 폭, 금속선의 설정 간격, 금속선의 설정 권선수를 입력받을 수 있다. 초기 나선형 인덕터는 반도체 설계 장치에서 사전 설계되거나 외부에서 사전 설계될 수 있다.
제거부는 금속선의 설정 폭, 설정 간격을 그대로 둔 상태에서 설정 권선수를 달성하는 금속선의 단부 일부를 제거할 수 있다. 제거부의 제거는 설계도 차원, 데이터 차원에서 이루어질 수 있다.
생성부는 제거부에 의해 제거된 금속선의 단부로 인해 설정 인덕턴스보다 부족해진 인덕턴스를 보충하는 패드부를 생성할 수 있다. 생성부는 금속선의 단부에 직렬 연결되는 와이어본딩을 생성할 수 있다. 패드부의 생성 또는 와이어본딩의 생성은 설계도 차원 또는 데이터 차원에서 이루어질 수 있다.
생성부는 패드부 또는 와이어본딩이 생성된 설계도 또는 설계 데이터를 출력할 수 있다.
정리하면, 본 발명에서 특성인자를 높이며 칩 사이즈를 줄이는 방법은 인덕터의 일부를 본딩와이어로 대체하는 것이다.
도 5는 화합물 반도체 집적회로에서 일반적으로 사용되는 권선형 인덕터의 ADS(Advanced Design system) 모델을 나타낸 것으로, 인덕턴스 값은 금속선의 폭, 금속선 사이의 간격, 길이, 권선(권선수) 및 기판의 두께와 유전율 등에 의해 결정된다. 인덕터의 직렬저항은 금속층의 선 폭, 두께, 길이로 결정된다. 권선형 인덕터를 인덕터와 본딩와이어로 변환하는 시뮬레이션 과정은 다음과 같다. 인덕터의 폭이 10㎛, 간격이 5㎛, 권선이 13이면 ADS Momentum을 사용하여 얻은 값은 3㎓에서 2.4nH이다(도 7a). 편의상 인덕터 일부를 본딩와이어로 대체할 때 인덕터의 크기는 같고 권선을 13회에서 11회로 변경하는 경우, 도 6의 정의에 따르는 와이어를 삽입한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 (인덕턴스+와이어본딩) 경우의 인덕턴스 값이 동일한 본딩 패드 사이의 거리를 구한다. 시뮬레이션을 통해 얻은 거리는 360㎛이다(도 6, Gap). 간격이 360㎛인 와이어본딩(본딩와이어)을 2번째 인덕터에 삽입하면, 첫 번째 인덕터와 같은 값을 갖게 된다. 도 7(b)과 도 7(c)은 권선형 인덕터만 있는 경우와 인덕터 일부가 와이어본딩으로 변환된 경우의 직렬저항과 특성인자를 보여준다. 인덕터만 있는 경우와, 인덕터와 와이어본딩이 있는 경우, 3㎓에서 특성인자는 15와 23이고, 직렬저항은 3ohm과 2.4ohm이다. 인덕터의 일부를 밑변 간격이 360㎛인 인덕터로 바꿈으로써 직렬저항을 0.6ohm 정도 줄일 수 있다. 도 7(d)은 권선형 인덕터만 사용한 경우와 일부를 와이어본딩으로 변환한 경우 주파수에 따른 인덕턴스 값 변화를 보여준다. 전자의 자기공진 주파수는 14㎓이나 후자는 18㎓이다. 자기공진 주파수가 높으면 인덕터를 RFIC에서 사용할 수 있는 주파수 대역도 높아지기에 와이어본딩을 이용한 인덕터의 사용 주파수도 올라가는 장점이 있다.
도 8은 본 발명이 실제 MMIC 회로에 적용된 사례를 보여준다. 도 8은 1.2∼2.8㎓ 대역 전력분배기에 사용된 권선형 인덕터의 일부를 와이어본딩으로 바꾸었을 경우의 마스크 레이아웃(mask layout)이다. 본 사례에서는 출력쪽 인덕터만 바꾸었으며 와이어본딩을 인덕터로 사용하기 위하여 2개씩의 본딩 패드를 추가하였다. 기존에 사용되었던 인덕터는 폭이 20㎛, 간격이 8㎛, 권선수는 10이며, 사이즈는 350*250㎛2 이다. 본 발명에서는 편의상 동일한 폭과 간격 및 사이즈에 권선수만 10에서 9로 줄였다. 와이어본딩을 사용하기 위한 본딩 패드(901∼904)의 간격은 300㎛이며 1 mil Gold wire가 사용되었다. 다시 말해 본딩 패드(901, 902) 사이의 간격이 300㎛이다. 본딩 패드(903, 904) 사이의 간격 역시 300㎛이다.
도 8(a)에서, 입력단(801)에 입력된 신호는 2개의 첫 번째 인덕터(802, 803)로 나눠지고, 그 중 어느 한쪽의 첫 번째 인덕터(802)에서 본딩 패드(804, 806)와 두 번째 인덕터(808)를 거쳐서 출력단(810)에 도달한다. 이를 위해 본딩 패드(804, 806)를 연결하는 와이어가 마련될 수 있다. 해당 와이어는 양단이 본딩 패드(804, 806)에 각각 본딩될 수 있다.
다른 한쪽의 첫 번째 인덕터(803)에 도달한 신호 역시 본딩 패드(805, 807)를 거치고 두 번째 인덕터(809)를 지나 출력단(811)에 도달한다. 이를 위해 본딩 패드(805, 807)를 연결하는 와이어가 마련될 수 있다. 해당 와이어는 양단이 본딩 패드(805, 807)에 각각 본딩될 수 있다.
설계 변경 전의 원래 디자인인 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 추가 본딩 패드 없이, 입력단(820)-첫 번째 인덕터(821)-원래 두 번째 인덕터(823)-출력단(825)과, 입력단(820)-첫 번째 인덕터(822)-원래 두 번째 인덕터(824)-출력단(826)의 두 가지 경로(path)가 있다.
도 9는 조립도이다. 변경 전(670*990㎛2)과 변경 후(640*990㎛2)의 칩 사이즈는 유사하며, 도 10은 원래 특성과 본 발명을 적용한 것을 비교하였다. 두 회로 모두, 사용 주파수 대역에서 입출력 임피던스 정합과 격리도는 비슷하고, 삽입손실이 2.8㎓ 대역에서 0.1dB 정도 개선된 특성을 보여준다. 전력분배기의 칩 사이즈 감소 및 삽입손실은 칩 사이즈가 크거나 주파수가 높은 경우에는 권선형 인덕터 일부를 와이어본딩으로 바꾸면 칩 사이즈 감소 및 특성인자 상승효과가 클 것이다.
이상, 본 발명에 따른 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 다양한 변형 및 균등 범위의 대체실시가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
201 : 직렬저항(Rs) 202 : 인덕턴스(Ls)
203 : 피드백 커패시턴스(Cf) 204, 205 : 기판 커패시턴스(Csub)
206, 207 : 기판저항(Rsub) 301, 302 : 선 폭
801, 820 : 입력단 802, 803, 821, 822; 첫 번째 인덕터
808, 809 : 본 발명의 2번째 인덕터 823, 824 : 원래 2번째 인덕터
810, 811, 825, 826; 출력단
804∼807, 901∼904: 본딩 패드

Claims (5)

  1. 집적회로에서 요구하는 설정 인덕턴스를 만족시킬 수 있도록, 집적회로에 형성되는 인덕터부와 패드부를 포함하고,
    상기 인덕터부는 설정 인덕턴스보다 작은 제1 인덕턴스를 가지며,
    상기 패드부는 설정 인덕턴스보다 작은 제2 인덕턴스를 가지며,
    상기 패드부는, 상기 인덕터부가 다른 소자와 연결될 때, 상기 인덕터부와 상기 다른 소자 사이에 배치되고, 상기 인덕터부에 직렬 연결되는 본딩와이어를 포함하고,
    상기 제2 인덕턴스는 상기 본딩와이어의 길이에 의해 결정되고,
    상기 설정 인덕턴스가 상기 제1 인덕턴스와 상기 제2 인덕턴스에 의해 충족되는 반도체 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드부는 상기 인덕터부의 단부에 형성되는 본딩 패드를 포함하고,
    상기 본딩와이어는 상기 본딩 패드를 통해서 상기 인덕터부에 직렬 연결되는 반도체 장치.
  3. 청구항 1 또는 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터부는 제1 권선수의 나선형 인덕터를 포함하며, 상기 나선형 인덕터의 일부를 본딩와이어로 대체하여 자기공진 주파수를 높이는 것에 의해서 사용 주파수 대역을 높인 반도체 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    금속선의 설정 폭과 설정 간격 및 설정 권선수에 의해, 설정 인덕턴스를 만족시키는 나선형 인덕터가 설계될 때,
    상기 패드부는 나선형 인덕터의 일부를 대체하며,
    상기 인덕터부는 금속선의 설정 폭과 설정 간격을 그대로 유지한 상태에서 상기 패드부에 의해 보충되는 인덕턴스에 대응하여 권선수가 줄어들게 형성된 나선형 인덕터를 포함하는 반도체 장치.
  5. 삭제
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