(57)【要約】  半導体部品１５０は、巻線部１０と、前記巻線部１０の終端部で接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線部５０と、を含む半導体層１を有し、測定対象を取り囲むようにして配置される。
2019102569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線部と、前記巻線部の終端部で接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線部と、を含む半導体層を備え、
測定対象を取り囲むようにして配置されることを特徴とする半導体部品。
【請求項２】
前記巻戻し線部は、前記巻線部内を通過しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体部品。
【請求項３】
複数の測定ユニットを有し、
各測定ユニットが前記巻線部及び前記巻戻し線部を有し、
ある測定ユニットの前記巻線部の終端部は別の測定ユニットの前記巻線部の始端部に接続され、
ある測定ユニットの前記巻戻し線部の始端部は別の測定ユニットの前記巻戻し線部の終端部に接続されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項４】
前記測定ユニットは柱形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の半導体部品。
【請求項５】
前記測定対象は電子装置であり、
複数の測定ユニットは、前記電子装置を側方から取り囲むようにして配置されることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項６】
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部を取り囲むようにして配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体部品。
【請求項７】
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部と、前記検出対象部を取り囲むようにして配置された前記巻線部及び前記巻戻し線部とを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項８】
巻線部を含む半導体層を有し、測定対象を取り囲むようにして設けられる半導体部品と、
前記巻線部の終端部に接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線と、
を備えたことを特徴とする組合体。
【請求項９】
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半導体層の一方側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、巻線部と、巻線部の周縁内方又は周縁外方に巻戻し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、
を備えたことを特徴とする半導体部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体層に巻線部を有する半導体部品、組合体及び半導体部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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を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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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部品、組合体及び半導体部品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による半導体部品は、
巻線部と、前記巻線部の終端部で接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線部と、を含む半導体層を備え、
測定対象を取り囲むようにして配置されてもよい。【０００６】
本発明による半導体部品において、
前記巻戻し線部は、前記巻線部内を通過しなくてもよい。【０００７】
本発明による半導体部品において、
複数の測定ユニットを有し、
各測定ユニットが前記巻線部及び前記巻戻し線部を有し、
ある測定ユニットの前記巻線部の終端部は別の測定ユニットの前記巻線部の始端部に接続され、
ある測定ユニットの前記巻戻し線部の始端部は別の測定ユニットの前記巻戻し線部の終端部に接続されてもよい。【０００８】
本発明による半導体部品において、
前記測定ユニットは柱形状となっていてもよい。【０００９】
本発明による半導体部品において、
前記測定対象は電子装置であり、
複数の測定ユニットは、前記電子装置を側方から取り囲むようにして配置されてもよい。【００１０】
本発明による半導体部品において、
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部を取り囲むようにして配置されてもよい。【００１１】
本発明による半導体部品において、
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部と、前記検出対象部を取り囲むようにして配置された前記巻線部及び前記巻戻し線部とを有してもよい。【００１２】
本発明による組合体は、
巻線部を含む半導体層を有し、測定対象を取り囲むようにして設けられる半導体部品と、
前記巻線部の終端部に接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線と、
を備えてもよい。【００１３】
本発明による半導体部品の製造方法は、
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半導体層の一方側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、巻線部と、巻線部の周縁内方又は周縁外方に巻戻し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、
を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、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、本発明によれば、電流の変化を精度よく検出できる。また、このような微細化が可能であることから、大きさの小さな半導体部品を提供できる。また本発明のような半導体部品を提供することで、既存の半導体装置等に対しての動作検出が可能となり、高い汎用性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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部品の平面図である。
【図２】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部品及び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部品及び半導体装置の縦断面である。
【図３】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部品の斜視面であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）で示した半導体部品の縦断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）で示した半導体部品の平面図である。図３（ａ）では、図３（ｂ）とは異なる縦断面を示すために、図３（ｂ）（ｃ）の右側の部分は示していない。
【図４】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部品の製造工程を説明するための斜視面であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）で示した半導体部品の縦断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）で示した半導体部品の平面図である。図４（ａ）では、図４（ｂ）とは異なる縦断面を示すために、図４（ｂ）（ｃ）の右側の部分は示していない。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）から進んだ製造工程を説明するための斜視面であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）で示した半導体部品の縦断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）で示した半導体部品の平面図である。
【図６】図６（ａ）は、図５（ａ）から進んだ製造工程を説明するための斜視面であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）で示した半導体部品の縦断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）で示した半導体部品の平面図である。
【図７】図７（ａ）は、図６（ａ）から進んだ製造工程を説明するための斜視面であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）で示した半導体部品の縦断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）で示した半導体部品の平面図である。
【図８】図８（ａ）は、図７（ａ）から進んだ製造工程を説明するための斜視面であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）で示した半導体装置の縦断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）で示した半導体装置の平面図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態で用いられうるさらに別の半導体部品の縦断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体部品と積分回路との関係を示した図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる半導体部品及び検出対象部の縦断面であり、図１１（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部品及び検出対象部の縦断面である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態で用いられうる半導体部品の縦断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施の形態で用いられうる半導体部品の平面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した半導体部品を製造したときの態様を示すための平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施の形態で用いられうる半導体部品及び検出対象部の縦断面である。
【図１６】図１６は、本発明の第４の実施の形態で用いられうる半導体部品の平面図である。
【図１７】図１７（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の縦断面であり、図１７（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態で用いられうる別の半導体部品の縦断面である。
【図１８】図１８は、本発明の第６の実施の形態で用いられうる半導体部品の縦断面である。
【図１９】図１９は、本発明の第６の実施の形態で用いられうる別の半導体部品の縦断面である。
【図２０】図２０は、本発明の第６の実施の形態で用いられうるさらに別の半導体部品の縦断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の実施の形態
《構成》
本実施の形態の半導体部品、組合体及び半導体部品の製造方法について説明する。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。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態の半導体部品１５０は、巻線部１０と、巻線部１０の終端部で接続されて終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線部５０と、を含む半導体層１を有してもよい。半導体部品１５０は測定対象を取り囲むようにして配置される。測定対象は、例えば図２に示すように、半導体層６５の第一主面に設けられた第一電極６１と第二主面に設けられた第二電極６２とを有する半導体装置１００であってもよい。この場合には、図２のように半導体装置１００を側方から取り囲むようにして半導体部品１５０を配置することで、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巻線部１０及び巻戻し線部５０を位置づけることができる。なお図２では、半導体層６５の上面が第一主面となり下面が第二主面となっている。図１では、半導体部品１５０に設けられた開口部９０内に半導体装置１００が載置される態様となっている。なお、測定対象としては、半導体装置である必要はなく、半導体を利用していない電子装置であってもよい。図２で「１０，５０」という符号が用いられているが、これらは疑似的なロゴスキーコイルが用いられてもよいし、ロゴスキーコイルが用いられてもよいことを意味している。
【００１８】
半導体層１を構成する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。
【００１９】
巻線部１０及び巻戻し線部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、金属膜が巻線部１０及び巻戻し線部５０となってもよい。
【００２０】
巻戻し線部５０は、巻線部１０内を通過しないようにしてもよい。本実施の形態では、図１に示すように、巻戻し線部５０は巻線部１０の周縁外方を取り囲むようにして設けられている。巻線部１０内は酸化膜等の絶縁材料で埋められてもよい（図３の後述する第三絶縁膜９３を参照）。
【００２１】
図１では、巻戻し線部５０が巻線部１０内を通過しない態様を用いて説明しているが、これに限られることはなく、図９に示すように、巻戻し線部５０が巻線部１０内を通過する態様を用いてもよい。なお本実施の形態では、図１に示す態様を「疑似的なロゴスキーコイル」と呼び、図９に示す態様を「ロゴスキーコイル」と呼ぶ。
【００２２】
図３に示すように、巻線部１０は、巻線方向に沿った第一直線部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の端部から一方側から他方側に向かって延びた第三直線部１３と、第三直線部１３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四直線部１４と、他方側から一方側に向かって第四直線部１４の端部から延びた第五直線部１５とを有してもよい（第一態様）。また、巻線部１０の終端部では、第五直線部１５の端部から周縁外方に向かって面方向で延びた第六直線部１６が設けられ、第六直線部１６の端部と巻戻し線部５０の始端部とが接続されてもよい。巻戻し線部５０は面方向に延びてもよい。
【００２３】
このような態様とは異なり、巻線部１０は、巻線方向に沿った第一直線部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で延びた第二直線部１２と、他方側から一方側に向かって第二直線部１２の端部から延びた第三直線部１３と、第三直線部１３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四直線部１４と、一方側から他方側に向かって第四直線部１４の端部から延びた第五直線部１５とを有してもよい（第二態様）。また、巻線部１０の終端部では、第五直線部１５の端部から周縁外方に向かって面方向で延びた第六直線部１６が設けられ、第六直線部１６の端部と巻戻し線部５０の始端部とが接続されてもよい。巻戻し線部５０は面方向に延びてもよい。
【００２４】
なお、後述する製造方法を採用することを考えると、後に述べた第二態様ではなく先に述べた第一態様を採用することで巻戻し線部５０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。
【００２５】
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を用い、第二線部の一例として第二直線部１２を用い、第三線部の一例として第三直線部１３を用い、第四線部の一例として第四直線部１４を用い、第五線部の一例として第五直線部１５を用い、第六線部の一例として第六直線部１６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。なお、製造工程の容易さからすると、第二線部及び第四線部は直線部となることが有益であり、つまり、第二直線部１２及び第四直線部１４となることが有益である。
【００２６】
また、上記態様では、縦断面で見たときに、第二直線部１２、第三直線部１３、第四直線部１４及び第五直線部１５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。
【００２７】
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。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、疑似的なロゴスキーコイルは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。
【００２８】
本実施の形態の半導体層１の巻戻し線部５０及び巻線部１０は、図１０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１０では、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、巻戻し線部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。
【００２９】
図１に示すように、巻線部１０は、第二方向に延びたＡ方向巻線部３１と、Ａ方向巻線部３１の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＢ方向巻線部３２と、Ｂ方向巻線部３２の端部に接続されるとともに第二方向に延びたＣ方向巻線部３３と、Ｃ方向巻線部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。
【００３０】
また、Ａ方向巻線部３１、Ｂ方向巻線部３２、Ｃ方向巻線部３３及びＤ方向巻線部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方向巻線部３１、Ｂ方向巻線部３２、Ｃ方向巻線部３３及びＤ方向巻線部３４の各々が、これらＡ方向巻線部３１、Ｂ方向巻線部３２、Ｃ方向巻線部３３及びＤ方向巻線部３４の平均値の±５％以内にあることを意味している。Ａ方向巻線部３１、Ｂ方向巻線部３２、Ｃ方向巻線部３３及びＤ方向巻線部３４の各々に含まれる巻線の数は同数となってもよい。また、Ａ方向巻線部３１と巻線電極パッド１９が接続される関係から、Ａ方向巻線部３１の巻き数が、Ｂ方向巻線部３２、Ｃ方向巻線部３３及びＤ方向巻線部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。
【００３１】
測定対象は半導体装置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３００であってもよい。この態様の一例としては、図１１（ａ）で示すように、第一電極６１又は第二電極６２が載置され、電極６１，６２からの電流を第一主面及び第二主面の間で流す板形状又はシート形状の検出対象部３００が設けられ、この検出対象部３００を取り囲むようにして半導体部品１５０が設けられてもよい。第一電極６１又は第二電極６２と検出対象部３００との接続には、例えばはんだのような導電性接着剤を用いてもよく、他のあらゆる接続手段を用いることができる。また、検出対象部３００に電極又は端子が形成されており、この電極又は端子と第一電極６１又は第二電極６２とが接続されるようになってもよい。検出対象部３００は例えば基板３９０上に載置されてもよい。
【００３２】
半導体装置１００内を流れる電流の一部を用いて検出を行う場合には、実際に流れる電流と検出対象部３００内を流れる電流との関係を予め計算又は実測し、その結果を利用して、検出対象部３００内を流れる電流から半導体装置１００内に実際に流れる電流を測定してもよい。
【００３３】
また、検出対象部３００を利用する別の態様としては、図１１（ｂ）に示すように、検出対象部３００と、検出対象部３００を取り囲むようにして配置された巻線部１０及び巻戻し線部５０とを有する半導体部品１５０を採用してもよい。より具体的には、検出対象部３００と、検出対象部３００を取り囲むようにして配置された巻線部１０及び巻戻し線部５０とを内蔵した平板形状部１６０が利用されてもよい。この場合には、平板形状部１６０に第一電極６１又は第二電極６２が載置され、電極６１，６２からの電流が平板形状部１６０内で流れ、この電流が流れる経路（検出対象部３００）を取り囲む位置に巻線部１０及び巻戻し線部５０が設けられてもよい。なお、図１１（ｂ）では、第二電極６２であるドレイン電極が平板形状部１６０に載置される態様となっている。また、平板形状部１６０は半導体部品１５０の一例ではあるが、平板形状部１６０内に設けられた検出対象部３００は必ずしも半導体材料から構成される必要はない。
【００３４】
≪製造方法≫
次に、本実施の形態による半導体部品１５０の製造方法の一例について説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
次に、フォトリソグラフィによって巻線部１０及び巻戻し線部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１１−１６及び巻戻し線部５０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。図８に示す巻線部１０は、巻線方向に沿った第一直線部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で延びた第二直線部１２と、他方側から一方側に向かって第二直線部１２の端部から延びた第三直線部１３と、第三直線部１３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四直線部１４と、一方側から他方側に向かって第四直線部１４の端部から延びた第五直線部１５と、巻線部１０の終端部において、第五直線部１５の端部から周縁外方に向かって面方向で延びた第六直線部１６とを有している。巻戻し線部５０は面方向に延びてもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
次に、ポリシリコン等の導電性材料９５で形成した巻線部１０の始端部と巻戻し線部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にコンタクトホールを開け、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）。
【００４３】
《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。
【００４４】
本実施の形態のような巻線部１０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、大きさの小さな半導体部品１５０を提供できる。
【００４５】
また、ロゴスキーコイル又は疑似的なロゴスキーコイルを有する半導体部品１５０を提供することで、既存の半導体装置等に対しての動作検出が可能となり、高い汎用性を実現できる。
【００４６】
巻戻し線部５０が巻線部１０内を通過しない態様を採用した場合には、製造工程を容易にすることができる点で非常に有益である。つまり、図９に示すように巻戻し線部５０が巻線部１０内を通過する態様を採用した場合には、巻戻し線部５０を巻線部１０内に形成する工程が煩雑なものとなり、製造コストが上がってしまう。他方、図３乃至図８を用いて説明したように、巻戻し線部５０を巻線部１０内に形成しないようにすることで、格段に製造工程を容易にすることができ、製造コストを低減できる点で有益である。
【００４７】
検出対象部３００を利用する場合も含み測定対象となる半導体装置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、本実施の形態における疑似的なロゴスキーコイル及びロゴスキーコイルを採用することは有益である。
【００４８】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、巻線部１０の第一直線部１１、第二直線部１２及び第六直線部１６と巻戻し線部５０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。
【００４９】
本実施の形態を採用することで巻戻し線部５０を巻線部１０の周縁外方に位置づけることができる。このため、第一電極６１と第二電極６２との間で流れる電流に巻線部１０を極力近接して配置させることができる点で有益である。
【００５０】
測定対象として、図１１に示すように半導体装置１００内を流れる電流の一部又は全部が流れる検出対象部３００を利用する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ができる点で有益である。
【００５１】
図１１（ａ）に示すように、第一電極６１又は第二電極６２が載置され、電極６１，６２からの電流を第一主面及び第二主面の間で流す板形状又はシート形状の検出対象部３００が設けられ、この検出対象部３００を取り囲むようにして半導体部品１５０が設けられる態様によれば、半導体装置１００の第一電極６１又は第二電極６２が検出対象部３００に接続されるように載置するだけで、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。
【００５２】
また、図１１（ｂ）に示すように、測定対象部３００と、測定対象部３００を取り囲むようにして配置された巻線部１０及び巻戻し線部５０とを有する半導体部品１５０を採用した場合、一例として、測定対象部３００と、測定対象部３００を取り囲むようにして配置された巻線部１０及び巻戻し線部５０とを有する平板形状部１６０を採用した場合には、平板形状部１６０内で電流が流れる経路（測定対象部３００）と巻線部１０及び巻戻し線部５０との位置関係を予め決めることができる。このため、精度よく電流の変化を測定することができる点で有益である。
【００５３】
なお図１１に示す態様は一例であり、検出対象部３００は半導体装置１００等の検出対象からの電流を取得できればよく、どのような位置に配置されてもよいことには留意が必要である。
【００５４】
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。
【００５５】
第１の実施の形態では、巻戻し線部５０が巻線部１０の周縁外方に設けられる態様となっていたが、第２の実施の形態では、巻戻し線部５０が巻線部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の実施の形態で採用したあらゆる構成を第２の実施の形態でも採用することができる。第１の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。
【００５６】
本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なり、巻線方向に沿った第一直線部１１と、第一直線部１１の端部から周縁外方（図１２の左側）かつ巻線方向に向かって面方向で延びた第二直線部１２と、一方側から他方側に向かって第二直線部１２の端部から延びた第三直線部１３と、第三直線部１３の端部から周縁内方（図１２の右側）かつ巻線方向に直交する方向に向かって延びた第四直線部１４と、他方側から一方側に向かって第四直線部１４の端部から延びた第五直線部１５とを有してもよい（第三態様）（図１２参照）。また、巻線部１０の終端部では、第五直線部１５の端部から周縁内方（図１２の右側）に向かって面方向で延びた第六直線部１６が設けられ、第六直線部１６の端部と巻戻し線部５０の始端部とが接続されてもよい。巻戻し線部５０は面方向に延びてもよい。
【００５７】
また、このような態様とは異なり、巻線方向に沿った第一直線部１１と、第一直線部１１の端部から周縁外方かつ巻線方向に向かって面方向で延びた第二直線部１２と、他方側から一方側に向かって第二直線部１２の端部から延びた第三直線部１３と、第三直線部１３の端部から周縁内方かつ巻線方向に直交する方向に向かって延びた第四直線部１４と、一方側から他方側に向かって第四直線部１４の端部から延びた第五直線部１５とを有してもよい（第四態様）。また、巻線部１０の終端部では、第五直線部１５の端部から周縁内方に向かって面方向で延びた第六直線部１６が設けられ、第六直線部１６の端部と巻戻し線部５０の始端部とが接続されてもよい。巻戻し線部５０は面方向に延びてもよい。
【００５８】
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、巻戻し線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。
【００５９】
本実施の形態を採用することで巻線部１０を巻戻し線部５０の周縁外方に位置づけることができる。このため、巻線部１０の長さを長く取ることができ、巻線部１０の巻き数を増やすことができる。この結果、電流の変化の検知精度を高めることを期待できる点で有益である。
【００６０】
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。
【００６１】
第３の実施の形態では、図１３及び図１４に示すように、半導体部品１５０は複数の測定ユニット１７０（１７０ａ−１７０ｄ）を有し、各測定ユニット１７０が巻線部１０及び巻戻し線部５０を有している。そして、ある測定ユニット１７０（例えば第一測定ユニット１７０ａ）の巻線部１０の終端部は別の測定ユニット１７０（例えば第二測定ユニット１７０ｂ）の巻線部１０の始端部に接続され、ある測定ユニット１７０（例えば第一測定ユニット１７０ａ）の巻戻し線部５０の始端部は別の測定ユニット１７０（例えば第二測定ユニット１７０ｂ）の巻戻し線部５０の終端部に接続されるようになっている。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。
【００６２】
本実施の形態の態様を採用した場合には、図１４で示すように、ウエハ等の半導体層１を無駄なく利用することができる点で有益である。つまり、前述した実施の形態に示す態様では、半導体層１のうち利用せずに廃棄してしまう部分や利用はするものの電気的な意味を有さない部分が存在してしまう。他方、本実施の形態によれば、巻線部１０及び巻戻し線部５０を生成するために半導体層１が極力無駄なく利用される点で有益である。
【００６３】
ある測定ユニット１７０の巻線部１０の終端部と別の測定ユニット１７０の巻線部１０の始端部との接続、及び、ある測定ユニット１７０の巻戻し線部５０の始端部と別の測定ユニット１７０の巻戻し線部５０の終端部との接続には、レーザ溶接、超音波接合、はんだ溶接等のあらゆる接続手段を用いることができる。また、ある測定ユニット１７０の巻線部１０の終端部と別の測定ユニット１７０の巻線部１０の始端部、及び、ある測定ユニット１７０の巻戻し線部５０の始端部と別の測定ユニット１７０の巻戻し線部５０の終端部は、ワイヤや接続子によって接続されてもよい。また、各測定ユニット１７０のおもて面（例えば図１４の紙面おもて面）に、測定ユニット１７０の巻線部１０の終端部及び測定ユニット１７０の巻線部１０の始端部に電気的に接続された電極パッドが設けられてもよい。そして、当該電極パッドが基板３９０に設けられた導体層と電気的に接続されることで、ある測定ユニット１７０の巻線部１０の終端部と別の測定ユニット１７０の巻線部１０の始端部が電気的に接続され、また、ある測定ユニット１７０の巻戻し線部５０の始端部と別の測定ユニット１７０の巻戻し線部５０の終端部とが電気的に接続されてもよい。
【００６４】
図１３及び図１４に示すように、測定ユニット１７０は柱形状となっていてもよく、例えば角柱形状となってもよいし、円柱形状となってもよい。基板３９０等の上の定まった位置に配置することを考えると、測定ユニット１７０は角柱形状となっていることが有益である。
【００６５】
また、第１の実施の形態でも述べたように、測定対象は半導体装置１００である必要はなく、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３００であってもよい。既に述べた態様の他、例えば第一電極６１又は第二電極６２から検出対象部３００が第一方向に沿って延び、当該検出対象部３００を取り囲むようにして複数の測定ユニット１７０が配置されてもよい。より具体的には、図１５に示すように、第二電極６２から検出対象部３００が第一方向に沿って延び、当該検出対象部３００を取り囲むようにして複数の測定ユニット１７０が配置されてもよい。
【００６６】
本実施の形態では４つの測定ユニット１７０を利用する態様を用いて説明しているが、これに限られることはなく、２つ、３つ又は５つ以上の測定ユニット１７０が用いられてもよい。
【００６７】
なお、図１３及び図１４に示される測定ユニット１７０は、巻線部１０の始端部及び巻戻し線５０の終端部を有する第一測定ユニット１７０ａと、第一測定ユニット１７０ａに接続される第二測定ユニット１７０ｂと、第二測定ユニット１７０ｂに接続される第三測定ユニット１７０ｃと、第三測定ユニット１７０ｃに接続され、巻線部１０の終端部及び巻戻し線５０の始端部を有する第四測定ユニット１７０ｄとを有している。また、第二測定ユニット１７０ｂと第三測定ユニット１７０ｃとは同じ構成となっている。
【００６８】
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。
【００６９】
上記各実施の形態では、巻線部１０が、第二方向に延びたＡ方向巻線部３１と、Ａ方向巻線部３１の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＢ方向巻線部３２と、Ｂ方向巻線部３２の端部に接続されるとともに第二方向に延びたＣ方向巻線部３３と、Ｃ方向巻線部３３の端部に接続されるとともに第三方向に延びたＤ方向巻線部３４とを有する態様であったが、これらに限られることはない。一例としては、図１６に示すように、平面視（第二方向及び第三方向を含む平面）において巻線部１０及び巻戻し線部５０の各々が円形状となってもよい。また、平面視において巻線部１０及び巻戻し線部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。
【００７０】
図１６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方向巻線部３１、Ｂ方向巻線部３２、Ｃ方向巻線部３３及びＤ方向巻線部３４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。
【００７１】
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。
【００７２】
上記各実施の形態では、一つの半導体層１内に巻線部１０と巻戻し線部５０の両方が設けられていたが、本実施の形態では、第一電極６１及び第二電極６２が設けられた半導体層１に巻線部１０だけが設けられ、別の半導体層又は別の部材に巻戻し線部５０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。
【００７３】
また、半導体装置１００又は検出対象部３００の周りに巻戻し線部５０及び巻線部１０が設けられることになるが、巻線部１０は巻戻し線部５０の周縁内方に設けられてもよいし、周縁外方に設けられてもよい。
【００７４】
一例として、図１７（ａ）に示すように巻戻し線部５０は金属線からなり、半導体部品１５０の周縁を取り囲むように配意されてもよい。この場合には、半導体部品１５０の側壁に巻戻し線部５０を位置付けるための溝部５が設けられてもよい。
【００７５】
また、図１７（ｂ）に示すように、巻線部１０の設けられた半導体層１とは別の半導体層２００に巻戻し線部５０が形成され、当該別の半導体層２００が巻線部１０の設けられた半導体層１を取り囲むように設けられてもよい。
【００７６】
第６の実施の形態
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００７７】
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、本実施の形態では、複数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。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。
【００７８】
図１８に示すように、半導体部品１５０の半導体層１内において疑似的なロゴスキーコイル又は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、巻線部１０と巻線部１０内を通過しない巻戻し線部５０（疑似的なロゴスキーコイル）、又は、巻線部１０と巻線部１０内を通過する巻戻し線部５０（ロゴスキーコイル）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、巻線部１０及び巻戻し線部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。
【００７９】
図１９に示すように、疑似的なロゴスキーコイル又は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又はロゴスキーコイルが配置されてもよい。より具体的には、巻線部１０と巻線部１０内を通過しない巻戻し線部５０（疑似的なロゴスキーコイル）、又は、巻線部１０と巻線部１０内を通過する巻戻し線部５０（ロゴスキーコイル）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。
【００８０】
これらの態様が組み合わされてもよく、図２０に示すように、第一方向で疑似的なロゴスキーコイル又は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又は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又はロゴスキーコイルが設けられてもよい。より具体的には、巻線部１０と巻線部１０内を通過しない巻戻し線部５０（疑似的なロゴスキーコイル）、又は、巻線部１０と巻線部１０内を通過する巻戻し線部５０（ロゴスキーコイル）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。
【００８１】
図１３乃至図１５に示すような測定ユニット１７０を利用する場合には、測定ユニット１７０を第一方向で積み重ねるようにして配置することで図１８に示した態様と同様の態様を実現でき、面方向で測定ユニット１７０を並べて配置することで図１９に示した態様と同様の態様を実現できる。また、このような測定ユニット１７０を利用する場合には、同じ又は大きさが異なるだけの類似の製造工程を利用できる点で有益である。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１        半導体層
１０      巻線部
５０      巻戻し線部
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
１６０    平板形状部（半導体部品）
１７０    測定ユニット（半導体部品）
３００    検出対象部
【図１】
2019102569.tif 000003
【図２】
2019102569.tif 000004
【図３】
2019102569.tif 000005
【図４】
2019102569.tif 000006
【図５】
2019102569.tif 000007
【図６】
2019102569.tif 000008
【図７】
2019102569.tif 000009
【図８】
2019102569.tif 000010
【図９】
2019102569.tif 000011
【図１０】
2019102569.tif 000012
【図１１】
2019102569.tif 000013
【図１２】
2019102569.tif 000014
【図１３】
2019102569.tif 000015
【図１４】
2019102569.tif 000016
【図１５】
2019102569.tif 000017
【図１６】
2019102569.tif 000018
【図１７】
2019102569.tif 000019
【図１８】
2019102569.tif 000020
【図１９】
2019102569.tif 000021
【図２０】
2019102569.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月6日(2018.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線部と、前記巻線部の終端部で接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線部と、を含む半導体層を備え、
測定対象を取り囲むようにして配置され、
前記半導体層内に前記巻線部が埋設されることを特徴とする半導体部品。
【請求項２】
前記巻戻し線部は、前記巻線部内を通過しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体部品。
【請求項３】
複数の測定ユニットを有し、
各測定ユニットが前記巻線部及び前記巻戻し線部を有し、
ある測定ユニットの前記巻線部の終端部は別の測定ユニットの前記巻線部の始端部に接続され、
ある測定ユニットの前記巻戻し線部の始端部は別の測定ユニットの前記巻戻し線部の終端部に接続されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項４】
前記測定ユニットは柱形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の半導体部品。
【請求項５】
前記測定対象は電子装置であり、
複数の測定ユニットは、前記電子装置を側方から取り囲むようにして配置されることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項６】
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部を取り囲むようにして配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体部品。
【請求項７】
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部と、前記検出対象部を取り囲むようにして配置された前記巻線部及び前記巻戻し線部とを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項８】
巻線部を含む半導体層を有し、測定対象を取り囲むようにして設けられる半導体部品と、
前記巻線部の終端部に接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線と、
を備え、
前記半導体層内に前記巻線部が埋設されることを特徴とする組合体。
【請求項９】
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半導体層の一方側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、巻線部と、巻線部の周縁内方又は周縁外方に巻戻し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、
前記半導体層内に前記巻線部が埋設されることを特徴とする半導体部品の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月3日(2020.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線部と、前記巻線部の終端部で接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線部と、を含む半導体層を備え、
測定対象を取り囲むようにして配置されることを特徴とする半導体部品。
【請求項２】
前記巻戻し線部は、前記巻線部内を通過しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体部品。
【請求項３】
複数の測定ユニットを有し、
各測定ユニットが前記巻線部及び前記巻戻し線部を有し、
ある測定ユニットの前記巻線部の終端部は別の測定ユニットの前記巻線部の始端部に接続され、
ある測定ユニットの前記巻戻し線部の始端部は別の測定ユニットの前記巻戻し線部の終端部に接続されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項４】
前記測定ユニットは柱形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の半導体部品。
【請求項５】
前記測定対象は電子装置であり、
複数の測定ユニットは、前記電子装置を側方から取り囲むようにして配置されることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項６】
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部を取り囲むようにして配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体部品。
【請求項７】
前記測定対象は電子装置内を流れる電流の少なくとも一部が流れる検出対象部であり、
前記検出対象部と、前記検出対象部を取り囲むようにして配置された前記巻線部及び前記巻戻し線部とを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体部品。
【請求項８】
巻線部を含む半導体層を有し、測定対象を取り囲むようにして設けられる半導体部品と、
前記巻線部の終端部に接続されて前記終端部から始端部側に向かって戻る巻戻し線と、
を備えたことを特徴とする組合体。
【請求項９】
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半導体層の一方側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、巻線部と、巻線部の周縁内方又は周縁外方に巻戻し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、
を備えたことを特徴とする半導体部品の製造方法。
【国際調査報告】
2019102569.tif 000023
2019102569.tif 000024
2019102569.tif 000025
2019102569.tif 000026