(57)【要約】【課題】  第１インダクターおよび第２インダクターを有する３ポートのスパイラルコイルにおける特性の対称性を確保し、かつ、３つのポートを、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として同じ側に配置すること。【解決手段】  第１ポートと第３ポートとの間に設けられる第１インダクターと、第２ポートと前記第３ポートとの間に設けられる第２インダクターとを含むスパイラルコイルの配線構造であって、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび第２ポートは同じ側に配置され、第１ポートから引き出される第１配線と、第２ポートから引き出される第２配線とが、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、第１ポートおよび第２ポートの側において交差することによって第１交差部が設けられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポートと第３ポートとの間に設けられる第１インダクターと、第２ポートと前記第３ポートとの間に設けられる第２インダクターとを含むスパイラルコイルの配線構造であって、
前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートは同じ側に配置されており、
前記第１インダクターを構成する配線についての、配線交差における迂回の回数と、第２インダクターを構成する配線についての、配線交差における迂回の回数と、が同じであり、
前記第１ポートから引き出される第１配線と、前記第２ポートから引き出される第２配線とが、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび第２ポートの側において交差することによって第１交差部が設けられ、
前記第１交差部における前記第１配線に接続される第３配線と、前記第１交差部における前記第２配線に接続される第４配線とが交差することによって第２交差部が設けられ、
前記第３ポートが、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの側に設けられる、
ことを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項２】
請求項１記載のスパイラルコイルの配線構造であって、
前記第４配線の各々が交差する第２交差部が、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートとは反対側に設けられることを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のスパイラルコイルの配線構造であって、
前記スパイラルコイルは、ｎ回巻き（ｎは２以上の偶数）のスパイラルコイルであり、
前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの側には、（ｎ／２）個の第ｐ交差部（ｐは、１≦ｐ≦（ｎ−１）を満足する奇数）が設けられ、
前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの反対側には、（ｎ／２）個の第ｍ交差部（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満足する偶数）が設けられる、ことを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスパイラルコイルの配線構造であって、
前記スパイラルコイルは、集積回路装置の基板上に形成される多層配線構造を用いて形成され、
前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポート、前記第２ポートおよび前記第３ポートの側に、能動素子を含む回路が配置される、
ことを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項５】
請求項４記載のスパイラルコイルの配線構造であって、
前記第１ポートから得られる信号および前記第２ポートから得られる信号は差動信号であり、かつ、前記第３ポートにはバイアス電圧またはバイアス電流が供給される、ことを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項６】
請求項５記載のスパイラルコイルの配線構造であって、
前記スパイラルコイルの前記第１インダクターおよび前記第２インダクターは各々、差動増幅回路の負荷となるＬＣ共振回路を構成し、
前記第１ポートには、交流信号を受ける差動トランジスターのうちの一方のトランジスターである第１トランジスターとカスケード接続された第２トランジスターの一端が接続され、
前記第２ポートには、前記交流信号を受ける差動トランジスターのうちの他方のトランジスターである第３トランジスターとカスケード接続された第４トランジスターの一端が接続され、
前記第３ポートには、バイアス電圧またはバイアス電流が供給される、
ことを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項７】
請求項５記載のスパイラルコイルの配線構造であって、
前記スパイラルコイルの前記第１インダクターおよび前記第２インダクターは各々、差動増幅回路の負荷として使用され、
前記第１ポートには、交流信号を受ける差動トランジスターのうちの一方のトランジスターである第１トランジスターの一端が接続され、
前記第２ポートには、前記交流信号を受ける差動トランジスターのうちの他方のトランジスターである第２トランジスターの一端が接続され、
前記第３ポートには、バイアス電圧またはバイアス電流が供給される、
ことを特徴とするスパイラルコイルの配線構造。
【請求項８】
負荷としてＬＣ共振回路を用いる差動増幅回路および負荷としてインダクターを用いる差動増幅回路の少なくとも一方を含む回路が集積された集積回路装置であって、
前記ＬＣ共振回路を構成するインダクター、前記差動増幅回路における前記負荷としてインダクターの各々は、前記集積回路装置の基板上の多層配線構造を用いて形成されたスパイラルコイルであり、
前記スパイラルコイルは、第１ポートと第３ポートとの間に設けられる第１インダクターと、第２ポートと前記第３ポートとの間に設けられる第２インダクターとを含み、
前記第１ポートおよび第２ポートは、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、同じ側に配置されており、
前記スパイラルコイルは、第ｎ交差部（ｎは２以上の偶数）と、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートと同じ側に設けられる第（ｎ−１）交差部と、を有する、偶数巻きスパイラルコイルであり、
前記第１ポートから得られる信号および前記第２ポートから得られる信号は差動信号であり、
前記第３ポートにはバイアス電圧またはバイアス電流が供給され、
前記３ポートにバイアス電圧または前記バイアス電流を供給する素子または配線は、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの側に設けられる、
ことを特徴とする集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパイラルコイルの配線構造および集積回路装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術を用いて基板上に形成されるオンチップインダクターとしての、多層配線構造を利用したスパイラルコイルは、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７４２０４５２号明細書（例えば、図１，図２）
【特許文献２】特開２００５−５６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の図１Ａに記載されるスパイラルコイルは、スパイラル（渦巻き）配線によって形成された２つのインダクター（第１インダクターと第２インダクター）を有している。各インダクターが、例えば差動回路の負荷として使用されたときには、各インダクターからは差動信号が取り出されることから、各インダクターは、差動インダクターと呼ばれることがある。
【０００５】
特許文献１の図１Ａに記載されるスパイラルコイルでは、ポート１０７ａとポート１０７ｂとの間に第１インダクターが形成され、ポート１０９ａとポート１０９ｂとの間に第２インダクターが形成されている。ポート１０７ｂとポート１０９ｂは中間タップであり、同じポートとみることができることから、特許文献１の図１Ａに示されるスパイラルコイルは、３ポートのインダクター（差動インダクター）ということができる。
【０００６】
特許文献１の図１Ａに記載されるスパイラルコイルは、奇数巻き（具体的には、巻き回数をｎとしたとき、ｎ＝３に設定されている）であり、また、配線同士が交差する際の迂回配線が設けられる回数に関しては、第１インダクターと第２インダクターには差がない（各々のインダクターについての交差迂回の回数は１回である）。
【０００７】
配線の交差部を設ける場合、交差する２本の配線のうちの一本について、スルーホールを経由した迂回配線を設ける必要がある。スルーホーホール部のコンタクト抵抗、迂回配線の配線抵抗等によって、２本の配線の各々の交差部おけるインピーダンスに差が生じることから、第１インダクターと第２インダクターの各々について、交差迂回の回数が同じであることが望ましい。この点に関しては、特許文献１の図１Ａに記載されるスパイラルコイルは、第１インダクターおよび第２インダクターの各々を構成する各配線に関して、交差迂回の回数は同じである。
【０００８】
しかし、特許文献１の図１Ａに記載されるスパイラルコイルでは、中間タップ（ポート１０７ｂと１０９ｂ）は、スパイラル中心を基準として、ポート１０７ａ，１０７ｂの反対側に位置している。よって、例えば、中間タップ（ポート１０７ｂと１０９ｂ）に接続される配線を、ポート１０７ａ，１０７ｂの近傍付近まで引き出す（延在させる）必要がある場合に、その引き出し配線の配線長が長くなり、配線抵抗による抵抗値の増大が無視できなくなる場合があり得る。
【０００９】
つまり、中間タップ（ポート１０７ｂと１０９ｂ）に接続される引き出し配線は、磁束が集中するスパイラルコイルの内部を横断して直線的に延在させるのは好ましくない（磁界の影響を受けて誘導電流が生じる可能性があるため）。よって、中間タップ（ポート１０７ｂと１０９ｂ）の引き出し配線のパターンは、例えば、一旦、コイルの外側に引き出した後、コイルの外周に沿って配線を引き回した後、ポート１０７ｂおよび１０９ｂ側に、配線を引き出すというようなパターンとせざるを得ない。
【００１０】
また、特許文献１の図２Ａに記載されるスパイラルコイルは、偶数巻き（具体的には、巻き回数をｎとしたとき、ｎ＝４に設定されている）であり、また、配線同士が交差する場合の交差迂回の回数に関して、第１インダクターの場合は１回であり、第２インダクターの場合は２回であり、交差迂回の回数に差が生じている。この例の場合、中間タップ（ポート１０７ｂと１０９ｂ）は、スパイラル中心を基準として、ポート１０７ｂおよび１０９ｂと同じ側に設けられていることから、図１Ａの例に比べて、中間タップ（ポート１０７ｂと１０９ｂ）の取り出しは容易であると言える。しかし、第１インダクターと第２インダクターとの間で、配線の交差迂回の回数に差があることから、第１インダクターについての寄生インピーダンスと第１インダクターについての寄生インピーダンスとに差が生じ、差動インダクターの対称性が確保されない。
【００１１】
なお、特許文献１の図１Ｂ，図１Ｃ，図２Ｂ，図２Ｃ，図２Ｄ等には、配線を構成する導体層の数（層数）を増やすことが開示されている。例えば、この層数の増減によって、配線の交差回数の相違に起因する寄生インピーダンスの差を吸収しようする場合、今度は、配線と基板との間の寄生容量の問題が顕在化するという新たな課題が生じる（つまり、導体層の層数を増やせば、最下層の導体層と基板表面との距離が縮小し、配線と基板との間の寄生容量の容量値が大きくなってしまう）。
【００１２】
このように、特許文献１の図１および図２に記載される技術では、３ポートのインダクター（差動インダクター）の中間タップの引き出し配線（引き出し方向を含む）については何ら考慮されていない。よって、中間タップを、他の２つのタップが設けられている側に引き出すことの重要性や、その場合の配線レイアウトの好ましい形態や、インダクターを構成する配線の交差迂回の回数などを総合的に考慮した、好ましいスパイラル配線の構造（レイアウトを含む）の検討はなされていない。
【００１３】
また、特許文献２の例えば図６には、２回巻き、かつ配線の交差回数が２回のスパイラルコイルが示されているが、このスパイラルコイルは、ポート３１とポート３２の間に形成される一つのコイルであり、３ポートのインダクター（差動インダクター）ではない。したがって、当然のことながら、特許文献２の技術では、中間タップを、他の２つのタップが設けられている側に引き出すことの重要性や、その場合の配線レイアウトの好ましい形態や、インダクターを構成する配線の交差迂回の回数などを総合的に考慮した、好ましいスパイラル配線の構造（レイアウトを含む）の検討はなされていない。
【００１４】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、第１インダクターおよび第２インダクターを有する３ポートのスパイラルコイルにおける特性の対称性を確保し、かつ、３つのポートを、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として同じ側に配置することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明のスパイラルコイルの配線構造の一態様は、第１ポートと第３ポートとの間に設けられる第１インダクターと、第２ポートと前記第３ポートとの間に設けられる第２インダクターとを含むスパイラルコイルの配線構造であって、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートは同じ側に配置されており、前記第１インダクターを構成する配線についての、配線交差における迂回の回数と、第２インダクターを構成する配線についての、配線交差における迂回の回数と、が同じであり、前記第１ポートから引き出される第１配線と、前記第２ポートから引き出される第２配線とが、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび第２ポートの側において交差することによって第１交差部が設けられ、前記第１交差部における前記第１配線に接続される第３配線と、前記第１交差部における前記第２配線に接続される第４配線とが交差することによって第２交差部が設けられ、前記第３ポートが、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの側に設けられる。
【００１６】
本態様では、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、第１ポートおよび第２ポートの側に、第１交差部（第１ポートから引き出される第１配線と第２ポートから引き出される第２配線とが交差する領域）が設けられる。従来技術には例のない、この第１交差部を設けることによって、３ポートであり、インダクターを構成する配線の交差迂回の回数が２つのインダクターの各々に関して同じであり、かつ３つのポート（第１ポート、第２ポートおよび第３ポート）の各々が、スパイラル中心を基準として同じ側に設けられるインダクターを実現することができる。
【００１７】
（２）本発明のスパイラルコイルの配線構造の他の態様では、前記第２交差部が、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートとは反対側に設けられる。
【００１８】
本態様では、第２交差部は、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、第１ポートおよび第２ポートとは反対側に設けられる点を明確化した。これによって、バランスのとれたスパイラル（渦巻き）配線を形成することが容易となり、第１インダクターと第２インダクターの各特性の対称性（各特性のバランスがとれていること）を確保することが容易となる。
【００１９】
（３）本発明のスパイラルコイルの配線構造の他の態様では、前記スパイラルコイルは、ｎ回巻き（ｎは２以上の偶数）のスパイラルコイルであり、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの側には、（ｎ／２）個の第ｐ交差部（ｐは、１≦ｐ≦（ｎ−１）を満足する奇数）が設けられ、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの反対側には、（ｎ／２）個の第ｍ交差部（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満足する偶数）が設けられる。
【００２０】
本態様では、スパイラルコイルがｎ回巻き（ｎは２以上の偶数）である場合に、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、第１ポートおよび第２ポートと同じ側および反対側の各々に、（ｎ／２）個の交差部が設けられる。つまり、第１ポートおよび第２ポートの側には、第ｐ交差部（ｐは、１≦ｐ≦（ｎ−１）を満足する奇数）が設けられ、第１ポートおよび第２ポートの反対側には、（ｎ／２）個の第ｍ交差部（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満足する偶数）が設けられる。
【００２１】
例えば、ｎ＝６であるとき、第１ポートおよび第２ポートの側には、第１、第３、第５の交差部が設けられ、第１ポートおよび第２ポートの反対側には、第２、第４、第６の交差部が設けられる。そして、例えば、第１交差部において、第１インダクターを構成する配線が迂回経路を構成するのであれば、例えば第２交差部においては、第２インダクターを構成する配線が迂回経路を構成するようにして、以下同様の構成として、スパイラル全体としては、第１インダクターを構成する配線の交差迂回の回数と、第２インダクターを構成する配線の交差迂回の回数とが同じになるようにする。このような構成によれば、例えば、３ポートであり、偶数巻きであり、配線の交差迂回の回数が２つのインダクターの各々に関して同じであり、かつ３つのポートの各々が、スパイラル中心を基準として同じ側に設けられるインダクターを実現することができる。
【００２２】
（４）本発明のスパイラルコイルの配線構造の他の態様では、スパイラルコイルは、集積回路装置の基板上に形成される多層配線構造を用いて形成され、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポート、前記第２ポートおよび前記第３ポートの側に、能動素子を含む回路が配置される。
【００２３】
本態様では、スパイラルコイルは、多層配線構造を用いて形成されるオンチップインダクターである点を明確化し、また、スパイラルコイルの中心を位置判定の基準としたときに、能動素子を含む回路が第１ポート〜第３ポート側に配置される点を明確化した。
【００２４】
すなわち、本態様のスパイラルコイルでは、第３ポートは、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、第１ポートおよび第２ポートと同じ側にあり、また、能動素子を含む回路は、第１ポート、第２ポートおよび第３ポートと同じ側にある。よって、能動素子を含む回路、あるいは、その能動素子を含む回路に電源電圧や基準電圧を供給する配線等と、スパイラルコイルの各ポートとの接続は容易であり、スパイラルコイルと能動素子を含む回路とを結ぶ配線の配線長は短くてすむ。また、コンパクトなレイアウトを実現することができる。よって、回路の性能の低下が抑制され、また、回路や配線のレイアウトの負担が軽減される。
【００２５】
（５）本発明のスパイラルコイルの配線構造の他の態様では、前記第１ポートから得られる信号および前記第２ポートから得られる信号は差動信号であり、かつ、前記第３ポートにはバイアス電圧またはバイアス電流が供給される。
【００２６】
本態様では、第３ポート（差動インダクターの中間タップ）には、バイアス電圧またはバイアス電流が供給される点を明確化した。「バイアス電圧」は、電源電圧（例えば高レベル電源電圧ＶＤＤ、低レベル電源電圧ＧＮＤ）や基準電圧（参照電圧）等を含む直流電圧であり、電圧値が可変である場合を含めて最も広義に解釈するものとする。バイアス電流についても同様である。つまり、「バイアス電流」は、例えば電流源により生成される直流バイアス電流であり、回路を動作させる電流、あるいは回路の動作点を決めるための電流等を広く含むものとし、電流値が可変である場合を含めて最も広義に解釈するものとする。なお、「第３ポートにバイアス電圧またはバイアス電流が供給される」という表現は、「第３ポートがＡＣグランド（交流信号に対する接地）として機能する」と言い換えることができる。
【００２７】
（６）スパイラルコイルの配線構造の他の態様では、前記スパイラルコイルの前記第１インダクターおよび前記第２インダクターは各々、差動増幅回路の負荷となるＬＣ共振回路を構成し、前記第１ポートには、交流信号を受ける差動トランジスターのうちの一方のトランジスターである第１トランジスターとカスケード接続された第２トランジスターの一端が接続され、前記第２ポートには、前記交流信号を受ける差動トランジスターのうちの他方のトランジスターである第３トランジスターとカスケード接続された第４トランジスターの一端が接続され、前記第３ポートにはバイアス電圧またはバイアス電流が供給される。
【００２８】
本態様では、能動素子を含む回路が、ＬＣ共振回路を負荷とする差動増幅回路の、カスケード接続されたトランジスター部分を含むことを明確化した。この差動増幅回路は、例えば、高周波無線機の受信アナログフロントエンドに用いられるローノイズアンプ（ＬＮＡ）として使用することができる。
【００２９】
ＬＮＡでは、交流の入力信号を受ける差動トランジスター（差動対をなす一対のトランジスター）におけるミラー効果（トランジスターの相互インダクタンスｇｍとすると、寄生容量の容量値がｇｍ倍に見える効果）を低減するために、差動トランジスターの各々とカスケード接続されるゲート接地（ベース接地）のトランジスターを設け、このゲート接地（ベース接地）のトランジスターにＬＣ負荷を接続する構成が採用される。例えば、スパイラルコイルの第３ポート（差動インダクターの中間タップ）にＶＤＤ（高レベル電源電圧）が供給され、ゲート接地（ベース接地）のトランジスターのゲート（ベース）にもＶＤＤが与えられるとすると（この例は一例であり、この例に限定されるものではない）、ＬＮＡの近傍にＶＤＤ配線を設ける必要がある。
【００３０】
仮にスパイラルコイルの第３ポートが、第１ポートおよび第２ポートと反対側から位置すると、ＬＮＡのカスケード接続されているトランジスターのゲート（ベース）に電源電圧を供給し、かつ、スパイラルコイルの第３ポートにも電源電圧を供給するために、ＶＤＤ配線は、スパイラルコイルの外周に沿って設ける必要が生じ、ＶＤＤ配線のレイアウトが複雑化し、回路の特性にも好ましくない影響を及ぼす場合がある。例えば、スパイラルコイルの外周に沿ってＶＤＤ配線が引き回されれば、ＶＤＤ配線の配線長が必然的に長くなり、その分、配線インピーダンスが増大し、その配線インピーダンスによって電圧降下が生じることになり好ましくない。
【００３１】
本態様では、第３ポートが、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として第１ポートおよび第２ポートと同じ側に設けられていることから、例えば、電源配線を、ＬＮＡの近傍に設けるだけで、所定の回路に必要な電源を供給することが可能であり、ＶＤＤ配線（ＶＤＤ配線と第３ポートを結ぶ配線部分）の配線長を短くし、コンパクトなレイアウトを実現することができる。
【００３２】
（７）本発明のスパイラルコイルの配線構造の他の態様では、前記スパイラルコイルの前記第１インダクターおよび前記第２インダクターは各々、差動増幅回路の負荷として使用され、前記第１ポートには、交流信号を受ける差動トランジスターのうちの一方のトランジスターである第１トランジスターの一端が接続され、前記第２ポートには、前記交流信号を受ける差動トランジスターのうちの他方のトランジスターである第２トランジスターの一端が接続され、前記第３ポートには、バイアス電圧またはバイアス電流が供給される。
【００３３】
本態様では、能動素子を含む回路が、負荷としてのＬ（インダクター）を含む差動増幅回路の差動トランジスター部分の回路であることを明確化した。上述の（６），（７）の態様と同様に、本態様においても、回路や配線のレイアウトの負担が軽減され、コンパクトなレイアウト設計が可能となる。
【００３４】
（８）本発明の集積回路装置の一態様は、負荷としてＬＣ共振回路を用いる差動増幅回路および負荷としてインダクターを用いる差動増幅回路の少なくとも一方を含む回路が集積された集積回路装置であって、前記ＬＣ共振回路を構成するインダクター、前記差動増幅回路における前記負荷としてインダクターおよび前記ＬＣ発振回路を構成するインダクターの各々は、前記集積回路装置の基板上の多層配線構造を用いて形成されたスパイラルコイルであり、前記スパイラルコイルは、第１ポートと第３ポートとの間に設けられる第１インダクターと、第２ポートと前記第３ポートとの間に設けられる第２インダクターとを含み、前記第１ポートおよび第２ポートは、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、同じ側に配置されており、前記スパイラルコイルは、第ｎ交差部（ｎは２以上の偶数）と、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートと同じ側に設けられる第（ｎ−１）交差部と、を有する、偶数巻きスパイラルコイルであり、前記第１ポートから得られる信号および前記第２ポートから得られる信号は差動信号であり、前記第３ポートにはバイアス電圧またはバイアス電流が供給され、前記３ポートにバイアス電圧または前記バイアス電流を供給する素子または配線は、前記スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、前記第１ポートおよび前記第２ポートの側に設けられる。
【００３５】
本態様では、集積回路装置がオンチップインダクターとしてのスパイラルコイルを含む。集積回路装置には、負荷としてＬＣ共振回路を用いる差動増幅回路、負荷としてインダクターを用いる差動増幅回路およびＬＣ発振回路の少なくとも一つを含む回路（例えば、通信回路：送信回路および受信回路の少なくとも一方）を設けることができる。
【００３６】
スパイラルコイルの専有面積はかなり大きくなるのが通常であることから、回路レイアウトの自由度は、かなり制限される。スパイラルコイルが、例えば、無線受信機のローノイズアンプ（ＬＮＡ）の負荷として使用される場合を想定する。ＬＮＡが、チップ上において、例えば、スパイラルコイルの第１方向側にある、スパイラルコイルの近くにある空き領域に配置されるとする。ＬＮＡは、例えば差動対をなす一対のトランジスターを含む回路であり、能動素子（トランジスター）を含む回路である。また、電源配線（例えばＶＤＤ配線やＧＮＤ配線）、あるいは基準電圧配線等の各種配線はＬＮＡを動作させるために必要な配線であるため、それらの配線の主要部もまた、ＬＮＡが配置される領域（あるいは、その近傍の領域）に設けられることが多い。したがって、例えば、スパイラルコイル（３ポートの差動インダクター）の第３ポートが、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として、第２ポートや第３ポートとは反対の側に設けられるとすると、第３ポートと、第３ポートに接続される配線や素子（いずれもＬＮＡ側に配置されている）とを結ぶ配線は、スパイラルコイルの外周に沿って配線される部分を含むことになり、必然的に配線長が長くなり、その分、配線インピーダンスが増大する。例えば、第３ポートが電源電圧の供給端子であれば、その配線インピーダンスによって、電圧降下が生じることになり好ましくない。本態様では、このような不都合が生じない。
【００３７】
複数のスパイラルコイルが用いられる場合においても、各スパイラルコイルの第１ポート〜第３ポートの各々は、能動素子を含む回路が配置されている側に位置していることから、接続が容易であり、結果的に、回路の性能の低下が抑制され、レイアウト上の負担が軽減され、かつコンパクトな集積回路装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】集積回路装置の回路構成例を示す図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、スパイラルコイルを用いたオンチップ差動インダクターにおける、好ましいポート位置について説明するための図
【図３】好ましいスパイラルコイルの配線構造の一例を示す図
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、図３に示されるスパイラルコイルの配線構造のＸ−Ｘ線に沿う断面図およびＹ−Ｙ線に沿う断面図
【図５】図３に示されるスパイラルコイルの配線構造を、能動素子を含む回路と接続した状態を示す図
【図６】４回巻きのスパイラルコイルの配線構造を、能動素子を含む回路と接続した状態を示す図
【図７】図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、スパイラルコイルをＬＣ発振回路の構成要素として使用した例を示す図
【図８】図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、スパイラルコイルを、差動増幅回路の負荷として使用した例を示す図
【図９】負荷としてＬＣ共振回路を用いる差動増幅回路、負荷としてインダクターを用いる差動増幅回路およびＬＣ発振回路の少なくとも一つを含む回路が集積された集積回路装置のレイアウト例を示す図
【図１０】スパイラルコイルの変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４０】
（第１実施形態）
まず、スパイラルコイル（スパイラルインダクター）を用いて構成されるオンチップインダクターならびに能動素子（トランジスター）を含む回路が集積された集積回路装置（例えばシリコン基板上に多層配線構造が形成されているＩＣ）の全体構成について説明する。
【００４１】
（集積回路装置の全体構成の例）
図１は、集積回路装置の回路構成例を示す図である。集積回路装置には無線通信回路が集積されている。すなわち、集積回路装置は、アンテナＡＮ１と、入力側整合回路１０と、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２０と、直交するローカル信号ＬＯ（Ｉ）とＬＯ（Ｑ）の各々を、ＬＮＡ２０から出力される高周波入力信号にミキシングする第１ミキサー３０ａおよび第２ミキサー３０ｂと、局部発振回路４０（ＶＣＯ４３を含む）と、複素バンドパスフィルター（複素ＢＰＦ）５０と、リミッタ付アンプ６０と、復調部７０と、変調部８０と、周波数変換部（周波数アップコンバータ）９０と、高周波パワーアンプ（ＰＡ）１００と、出力側整合回路１１０と、ベースバンド制御部（ＢＢ）１２０と、を有する。
【００４２】
ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２０は、定電流源Ｉ１と、ゲートにカップリングコンデンサーＣＰ１，ＣＰ２を介して交流信号が入力される差動トランジスターＭ１，Ｍ２と、差動トランジスターＭ１とカスケード接続（縦列接続）されているトランジスターＭ３と、差動トランジスターＭ２とカスケード接続（縦列接続）されているトランジスターＭ４と、スパイラルコイルを用いて構成される、オンチップインダクターである第１インダクターＬ１とオンチップ容量Ｃ１とにより構成される共振回路（差動増幅回路の負荷）と、スパイラルコイルを用いて構成される、オンチップインダクターである第２インダクターＬ２とオンチップ容量Ｃ２とにより構成される共振回路（差動増幅回路の負荷）と、によって構成される。
【００４３】
オンチップインダクターＬ１とＬ２は、例えば、多層配線構造を用いて基板上に形成される、渦巻き状（スパイラル状）の導体配線によって構成される、３ポートの差動インダクターである。つまり、第１インダクターＬ１の、トランジスターＭ３のドレインと接続されるポートが第１ポートＰ１であり、第２インダクターＬ２の、トランジスターＭ４のドレインと接続されるポートが第２ポートＰ２であり、第１インダクターと第２インダクターの共通接続点（中間タップ（ＣＴ））が、第３ポートＰ３となる。
【００４４】
オンリップインダクターは、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４３（例えばＬＣ発振回路）や、高周波パワーアンプ（ＰＡ）１００（例えば、Ｌ負荷の差動増幅回路）においても使用することができる。集積回路装置の全体のレイアウト例については後述する。
【００４５】
（オンチップ差動インダクターのポート位置についての考察）
図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、スパイラルコイルを用いたオンチップ差動インダクターにおける、好ましいポート位置について説明するための図である。図２（Ａ）は、図１に示されるＬＮＡ２０の要部構成を抜き出して示す図である。先に説明したように、第１インダクターＬ１および第２インダクターＬ２は、例えば、多層配線構造を用いて基板上に形成される、渦巻き状（スパイラル状）の導体配線によって構成される、３ポートの差動インダクターである。つまり、第１インダクターＬ１の、トランジスターＭ２のドレインと接続されるポートが第１ポートＰ１であり、第２インダクターＬ２の、トランジスターＭ４のドレインと接続されるポートが第２ポートＰ２であり、第１インダクターと第２インダクターの共通接続点（中間タップ（ＣＴ））が、第３ポートＰ３となる。図２（Ａ）の例では、第３ポートＰ３には、広義のバイアス電圧としての電源電圧ＶＤＤが供給されている。
【００４６】
図２（Ｂ）は、好ましくないスパイラルコイルの第１例の平面形状を示している。図２（Ｂ）に示されるスパイラルコイルは、２回巻きのコイルである。巻き数は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣから、第１インダクター側あるいは第２インダクター側に線分を引き出したときに、その線分と交わる配線の数に相当する。なお、「スパイラルコイルの中心」は、特に定義があるわけではないが、例えば、スパイラルコイルの形状に注目して定めることができる。例えば、スパイラルコイルの最も外周の配線によって決まる、閉じた図形を想定し、その図形の、縦方向の高さを２等分する水平方向の線分と、横方向の幅を２等分する垂直方向の線分とが交わる点を、便宜上、スパイラルコイルの中心ＳＰＣとすることができる。
【００４７】
図２（Ｂ）において、中間タップＣＴが第３ポートＰ３として機能する。第３ポートＰ３に接続される引き出し配線ＬＫの端部に位置するポートを、引き出し後の第３ポートＰ３’とする（このことは、後述する他の例においても同様である）。第３ポートＰ３および引き出し後の第３ポートＰ３’は、共に、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線（図中、一点鎖線で示されている）を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２側に位置している。
【００４８】
なお、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線としては、例えば、図２（Ｄ）の左側に示されるような４方向（ＤＲ１〜ＤＲ４）を想定する場合におぃて、ＤＲ３方向（ＤＲ４方向）に沿って延在する直線を用いることができる。ここで、ＤＲ１方向（第１方向とする）は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを基準として（つまり、スパイラルコイルの中心ＳＰＣからみて）、第１ポートＰ１（あるいは第２ポートＰ２）が配置される方向であり、ＤＲ２方向（第２方向とする）は、ＤＲ１方向（第１方向）とは反対の方向である。ＤＲ３方向（第３方向とする）は、ＤＲ１方向（第１方向）およびＤＲ２方向（第２方向）に垂直な方向であり、ＤＲ４方向（第４方向とする）は、ＤＲ３方向（第３方向）とは反対の方向である。
【００４９】
図２（Ｂ）の例では、第３ポート（中間タップＣＴ）が、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、ポートＰ１およびポートＰ２側にあるため、第３ポートから、引き出し配線ＬＫ１をポートＰ１およびポートＰ２側に引き出すのは容易である。しかし、配線同士が交差する領域において、第１インダクターＬ１を構成する配線が、迂回経路（交差迂回経路）を構成することから（図中、点線で示される経路が迂回経路である：他の図面でも同様）、第１インダクターＬ１の等価インピーダンスが、第２インダクターの等価インピーダンスよりも大きくなる。
【００５０】
つまり、第１インダクターＬ１を構成する配線における迂回経路（交差迂回経路）においては、スルーホール（コンタクトホール）を経由するコンタクト部ＣＮ１，ＣＮ２（以下、スルーホールコンタクトということがあり、また、この部分は、具体的にはコンタクトプラグに相当する）において接触抵抗等が存在し、また、迂回経路全体の配線長は、第２インダクターＬ２の交差部分の配線長よりも長いことから、その分だけ、第１インダクターＬ１の等価インピーダンスが、第２インダクターの等価インピーダンスよりも増大する。
【００５１】
図２（Ｃ）は、交差迂回による配線のインピーダンスの増大を考慮した場合の等価回路を示している。抵抗Ｒ１が、交差迂回による配線のインピーダンスの増大分を示している。図２（Ｃ）の回路は、差動インダクターである第１インダクターＬ１および第２インダクターＬ２の特性の対称性が確保されておらず、このことは、例えば、共振回路のＱ値が低下する一因となる。
【００５２】
図２（Ｄ）では、４回巻きのスパイラルコイルを採用し、第１交差部ＣＲＸ１と第２交差部ＣＲＸ２を設けている。この例では、第１インダクターＬ１についての、交差迂回の回数と、第２インダクターＬ２についての、交差迂回の回数が各１回であることから、図２（Ｅ）に示すように、抵抗値が同じである抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２が、差動信号を取り扱う２つの信号経路の各々に挿入されることになって、差動経路のバランスが確保される。すなわち、スパイラルコイルの特性の対称性が確保されたことになる。但し、図２（Ｄ）の例では、第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）が、スパイラル中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の反対側にある。例えば、図２（Ｄ）の左側に示されるとおり方向を定義する。スパイラル中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２は、第１方向（ＤＲ１）側にある。第３ポートＰ３は、第１方向（ＤＲ１）方向とは逆向きの第２方向（ＤＲ２）側にある。したがって、第３ポートＰ３に接続される引き出し配線ＬＫの配置に関して、不都合が生じる。
【００５３】
つまり、図２（Ｄ）に示されるように、インダクター領域に隣接してトランジスター領域が設けられており、ＶＤＤ配線（ＶＱ１とする）は、トランジスター領域に設けられていることから、第３ポートＰ３に電源電圧ＶＤＤを供給するためには、第３ポートＰ３から、配線を第１ポートＰ１および第２ポートＰ２側に引き出す必要がある。
【００５４】
このとき、第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）に接続される引き出し配線ＬＫは、磁束が集中するスパイラルコイルの内部を横断して直線的に延在させるのは好ましくない（磁界の影響を受けて誘導電流が生じる可能性があるため）。よって、第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）に接続される引き出し配線のパターンは、例えば、図２（Ｄ）に示されるような、スパイラルコイルの外周に沿って延在する配線パターンとせざるを得ない。図２（Ｄ）の例では、引き出し配線ＬＫは、スパイラルコイルの中心（スパイラル中心）ＳＰＣを通る直線を基準として、第３方向（ＤＲ３）側に設けられている。引き出し配線ＬＫは、スパイラルコイルの中心（スパイラル中心）ＳＰＣを基準として、第３方向とは反対方向の第４方向（ＤＲ４）側に設けることもできる。
【００５５】
なお、図２（Ｄ）において、Ｐ３ａ’およびＰ３ｂ’は各々、第１回目の引き出し後の第３ポート、第２回目の引き出し後の第３ポートを示している。このような、曲折する経路をもつ引き出し配線パターンが採用されると、配線長が長くなる分、不要な配線インピーダンスが増大し、その部分における電圧降下が増大することから好ましくない。なお、以上の考察は、本発明前に、本発明の発明者によってなされたものであり、従来技術ではない。
【００５６】
（好ましいスパイラルコイルの配線構造の一例）
図３は、好ましいスパイラルコイルの配線構造の一例を示す図である。図３のスパイラルコイルは、図示されるように、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）との間に設けられる第１インダクターＬ１と、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３との間に設けられる第２インダクターＬ２とを含む。また、第１交差部ＣＲＸ１と第２交差部ＣＲ２が設けられており、よって、第１インダクターＬ１に関する交差迂回の回数と、第２インダクターに関する交差迂回の回数は共に１回であり、巻き数は“２”である。
【００５７】
また、第３ポートＰ３は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２と同じ側に設けられている。また、第３ポートＰ３に接続される引き出し配線ＬＫ１は、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の方向に延在する直線状の配線であり、コンパクトなレイアウトが実現されている（但し、この例は一例である。引き出し配線ＬＫ１は、実際の設計の実情に対応して、種々のパターンを採り得る）。また、引き出し配線ＬＫ１の端部に位置するポートを、引き出し後の第３ポートＰ３’とする。
【００５８】
なお、図３においては、第１インダクターＬ１を構成する配線（導体層）には、間隔が粗い斜線を施してあり、第２インダクターＬ２を構成する配線（導体層）には、斜線が施していない。また、第３ポートＰ３に接続される引き出し配線ＬＫ１には、間隔が密な斜線を施してある。
【００５９】
図３において、第１ポートＰ１から引き出される第１配線（Ａ）と、第２ポートＰ２から引き出される第２配線（Ｂ）とが、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の側において交差すること（第１回目の交差）によって第１交差部ＣＲＸ１が設けられており、さらに、第１交差部ＣＲＸ１における第１配線（Ａ）から引き出される（つまり、第１配線に接続される）第３配線（Ｃ）と、第１交差部ＣＲＸ１における第２配線（Ｂ）から引き出される（つまり、第２配線に接続される）第４配線（Ｄ）とが交差することによって第２交差部（ＣＲＸ２）が設けられている。第２交差部ＣＲＸ２における第３配線（Ｃ）から引き出される第５配線（Ｅ）は、第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）に到達し、第２交差部ＣＲＸ２における第４配線（Ｄ）から引き出される第６配線（Ｆ）も同様に、第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）に到達する。第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）には、他端が第３ポートＰ３に接続される引き出し配線（Ｇ：つまり、引き出し配線ＬＫ１）の一端が接続される。第３ポートＰ３に接続される引き出し配線（Ｇ：つまり引き出し配線ＬＫ１）は、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の方向に直線状に延在している。
【００６０】
また、図３において、ＣＮ１０〜ＣＮ１４の各々は、交差の迂回経路におけるスルーホールコンタクト部分（具体的には、スルーホールを経由するコンタクトプラグ）である。図３において、第３ポートＰ３に接続される引き出し配線ＬＫ１は、例えば、多層配線構造における第３層目配線であり、第１交差部ＣＲＸ１および第２交差部ＣＲＸ２における迂回配線は、例えば第４層目配線であり、第１インダクターＬ１および第２インダクターＬ２の各々を構成する配線のうちの、第１交差部ＣＲＸ１および第２交差部ＣＲＸ２における迂回領域以外の領域の配線は、例えば第５層配線を用いて構成することができる。
【００６１】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、図３に示されるスパイラルコイルの配線構造のＸ−Ｘ線に沿う断面図およびＹ−Ｙ線に沿う断面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示されるように、基板（例えばシリコン基板）ＢＳ上に多層配線構造体が形成されている。多層配線構造体には、積層された、複数の絶縁層ＩＳ１〜ＩＳ５が含まれており、また、階層が異なる、複数の導体層（例えば、ＡＬやＣｕ等の金属層、また、シリサイドやポリサイド（重ね膜）であってもよい）が含まれている。図４（Ａ）および図４（Ｂ）中の導体層に付された符号Ａ〜Ｇの各々は、図３のスパイラルコイルの配線構造に付されている符号に対応する。同一階層の導体層については、基板ＢＳとの間の距離が一定であり、基板ＢＳと導体層との間の寄生容量の容量値は揃っている。よって、差動インダクターの特性の対称性は確保される。
【００６２】
図３に戻って説明を続ける。本実施形態では、図３に示されるように、従来技術には例のない、第１交差部ＣＲＸ１を設けることによって、３ポートであり、インダクターを構成する配線の交差迂回の回数が２つのインダクターＬ１，Ｌ２の各々に関して同じであり、かつ３つのポート（第１ポートＰ１、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３）の各々が、スパイラル中心ＳＰＣを通る直線を基準として同じ側に設けられる、オンチップ差動インダクターを実現することができる。第１交差部ＣＲＸ１は、このようなスパイラルコイルを実現するために意図的に設けられる交差部であり、ダミー交差部ということができる。
【００６３】
また、図３の例では、第２交差部ＣＲＸ２は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２とは反対側に設けられている。これによって、バランスのとれたスパイラル（渦巻き）配線を形成することが容易となり、第１インダクターＬ１と第２インダクターＬ２の各特性の対称性（各特性のバランスがとれていること）を確保することが容易となる。なお、第２交差部ＣＲＸ２が、第１交差部ＣＲＸ１と同じ側に配置される変形例もあり得る（この変形例については、図１０を用いて後述する）。
【００６４】
図３の例では、スパイラルコイルの巻き数は“２”であるが、巻き数は、任意の偶数とすることができる。つまり、より一般的には、スパイラルコイルがｎ回巻き（ｎは２以上の偶数）のスパイラルコイルである場合に、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の側には、（ｎ／２）個の第ｐ交差部（ｐは、１≦ｐ≦（ｎ−１）を満足する奇数）が設けられ、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の反対側には、（ｎ／２）個の第ｍ交差部（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満足する偶数）が設けられる、と表現することができる。
【００６５】
つまり、スパイラルコイルがｎ回巻き（ｎは２以上の偶数）である場合に、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２と同じ側および反対側の各々に、（ｎ／２）個の交差部が設けられる。つまり、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の側には、第ｐ交差部（ｐは、１≦ｐ≦（ｎ−１）を満足する奇数）が設けられ、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の反対側には、（ｎ／２）個の第ｍ交差部（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満足する偶数）が設けられる。
【００６６】
例えば、ｎ＝６であるとき、第１ポートおよび第２ポートの側には、第１、第３、第５の交差部が設けられ、第１ポートおよび第２ポートの反対側には、第２、第４、第６の交差部が設けられる。そして、例えば、第１交差部ＣＲＸ１において、第１インダクターＬ１を構成する配線が迂回経路を構成するのであれば、次の第２交差部ＣＲＸ２においては、第２インダクターＬ２を構成する配線が迂回経路を構成するようにして、以下同様の構成として、スパイラル全体としては、第１インダクターＬ１を構成する配線の交差迂回の回数と、第２インダクターＬ２を構成する配線の交差迂回の回数とが同じになるようにする。このような構成によれば、例えば、３ポートであり、偶数巻きであり、配線の交差迂回の回数が２つのインダクターＬ１，Ｌ２の各々に関して同じであり、かつ３つのポート（第１ポートＰ１、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３（ならびに引き出し後のポートＰ３’）の各々が、スパイラル中心ＳＰＣを通る直線を基準として同じ側に設けられるオンチップ差動インダクターを実現することができる。このオンチップ差動インダクターは、効率的なレイアウトを可能とする、新規かつ有用なインダクターである。
【００６７】
図５は、図３に示されるスパイラルコイルの配線構造を、能動素子を含む回路と接続した状態を示す図である。先に説明したように、スパイラルコイルは、集積回路装置の基板上に形成される多層配線構造を用いて形成される。図５の例では、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３（引き出し後の第３ポートＰ３’）の側に、能動素子（トランジスター）を含む回路５００が配置される。
【００６８】
この回路５００は、図１に示されるローノイズアンプ（ＬＮＡ）における、差動トランジスター（Ｍ１，Ｍ２）およびゲート接地トランジスター（Ｍ３、Ｍ４）を含む回路部分である。この回路５００に電源電圧を供給するためのＶＤＤ配線（ＶＱ１）も、回路５００の付近（つまり、スパイラル中心ＳＰＣを通る直線を基準として、回路５００が配置されている側）に配置されている。
【００６９】
すなわち、図５に示されるスパイラルコイルの配線構造では、第３ポートＰ３は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２と同じ側にあり、また、能動素子を含む回路５００は、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３（およびＰ３’）と同じ側にある。よって、能動素子を含む回路５００、あるいは、その能動素子を含む回路に電源電圧や基準電圧を供給する配線等（ここでは、ＶＤＤ配線ＶＱ１であり、このＶＤＤ配線）と、スパイラルコイルの各ポート（第１ポートＰ１，第２ポートＰ２，第３ポートＰ３（引き出し後の第３ポートＰ３’）との接続は容易であり、スパイラルコイルと能動素子を含む回路５００とを結ぶ配線１１１，１１２，１１３の配線長は短くてすむ。また、コンパクトなレイアウトを実現することができる。よって、回路の性能の低下が抑制され、また、回路や配線のレイアウトの負担が軽減される。
【００７０】
図６は、４回巻きのスパイラルコイルの配線構造を、能動素子を含む回路と接続した状態を示す図である。図６では、先に示した図と共通する部分には共通の符号を付している（このことは、他の図面においても同様である）。図６の例では、スパイラルコイルは４回巻きであり、４つの交差部（第１交差部ＣＲＸ１、第２交差部ＣＲＸ２、第３交差部ＣＲＸ３、第４交差部ＣＲＸ４）が設けられている。なお、ＣＮ２０〜ＣＮ２８は、スルーホールコンタクト（具体的には、スルーホールを経由するコンタクトプラグ）である。
【００７１】
（第２の実施形態）
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、スパイラルコイルをＬＣ発振回路の構成要素として使用した例を示す図である。
【００７２】
図７（Ａ）に示されるように、スパイラルコイルは、ＬＣ発振回路の構成要素として使用されている。ＬＣ発振回路は、フリップフロップを構成するゲート接地トランジスターＭ１０（第１インバーター）およびＭ２０（第２インバーター）と、可変容量ダイオードＣＡ１およびＣＡ２と、第１インダクターＬ１および第２インダクターＬ２と、カレントミラーを構成するトランジスターＭ５０およびＭ６０と、カレントミラーの入力側電流を供給するための電流源Ｉ１０と、出力段トランジスターＭ３０およびＭ４０と、出力段回路の負荷となる抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ２０と、を有する。可変容量ダイオードＣＡ１，ＣＡ２の容量値は、制御電圧ＶＣＴＬによって制御される。
【００７３】
スパイラルコイルがフリップフロップの負荷として使用される場合、例えば、図７（Ａ）に示されるように、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の各々には、第１インバーター（トランジスターＭ１０）の出力ノードＮＡおよび第２インバーター（トランジスタＭ２０）の出力ノードＮＢの各々が接続され、かつ、第３ポートＰ３（引き出し後の第３ポートＰ３’）には、電流源としてのカレントミラーからバイアス電流が供給される。
【００７４】
図７（Ｂ）は、スパイラルコイルと能動素子を含む回路（フリップフロップ部分）との接続を示す図である。第３ポートＰ３が、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として第１ポートＰ１および第２ポートＰ２と同じ側に設けられていることから、スパイラルコイルとフリップフロップ部分の回路６００とを接続することが容易であり、図７（Ａ）に示される回路を効率的に構成することができる。ＶＤＤ配線ＶＱ２等は、トランジスターの形成領域付近に設けられる。また、電流源としてのカレントミラーを構成する能動素子（Ｍ５０，Ｍ６０）等も、回路６００の近傍に設けられる。よって、スパイラルコイルの第３ポートＰ３に関する配線を、コンパクトに配置することができる。よって、例えば、発振回路に動作電流を供給する配線１２の配線長を短くすることができ、レイアウト上、有利である。
【００７５】
図５の例、図６の例、図７（Ｂ）の例からわかるように、スパイラルコイルの第３ポートＰ３には、電源電圧のようなバイアス電圧または動作電流のようなバイアス電流が供給される。「バイアス電圧」は、電源電圧（例えば高レベル電源電圧ＶＤＤ、低レベル電源電圧ＧＮＤ）や基準電圧（参照電圧）等を含む直流電圧であり、電圧値が可変である場合を含めて最も広義に解釈するものとする。バイアス電流についても同様である。つまり、「バイアス電流」は、例えば電流源により生成される直流バイアス電流であり、回路を動作させる電流、あるいは回路の動作点を決めるための電流等を広く含むものとし、電流値が可変である場合を含めて最も広義に解釈するものとする。なお、「第３ポートにバイアス電圧またはバイアス電流が供給される」という表現は、「第３ポートがＡＣグランド（交流信号に対する接地）である」と言い換えることができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、スパイラルコイルを、差動増幅回路の負荷として使用した例を示す図である。
【００７７】
図８（Ａ）に示されるように、スパイラルコイルは、差動増幅回路の負荷（インダクター負荷）として使用されており、スパイラルコイルには、差動トランジスターを含む回路７００が接続される。図８（Ａ）の差動増幅回路は、例えば、図１に示される高周波パワーアンプ（ＰＡ）１００として使用される。スパイラルコイルの第１ポートＰ１には、交流信号Ｖｉｎ（入力端子Ｐｉｎ１およびＰｉｎ２を経由して入力される差動信号Ｖｉｎ）を受ける差動トランジスターのうちの一方のトランジスターである第１トランジスターＭ１００の一端（ドレイン）が接続され、第２ポートＰ２には、交流信号Ｖｉｎを受ける差動トランジスターのうちの他方のトランジスターである第２トランジスターＭ２００の一端（ドレイン）が接続され、第３ポートＰ３（Ｐ３’）には、高レベル電源電圧ＶＤＤ（広義にはバイアス電圧またはバイアス電流）が供給される。
【００７８】
図８（Ｂ）に示されるように、第３ポートＰ３（および引き出し後の第３ポートＰ３’）が、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として第１ポートＰ１および第２ポートＰ２と同じ側に設けられていることから、スパイラルコイルと差動トランジスター部分の回路７００とを接続することが容易であり、図８（Ａ）に示される回路を効率的に構成することができる。ＶＤＤ配線ＶＱ３等は、トランジスターの形成領域付近に設けられる。よって、スパイラルコイルの第３ポートＰ３に関する配線１３１の配線長を短くすることができる。回路や配線のレイアウトの負担が軽減され、コンパクトなレイアウト設計が可能となる。
【００７９】
（第４の実施形態）
図９は、負荷としてＬＣ共振回路を用いる差動増幅回路、負荷としてインダクターを用いる差動増幅回路およびＬＣ発振回路の少なくとも一つを含む回路が集積された集積回路装置のレイアウト例を示す図である。具体的には、図９は、図１に示される無線通信機（例えば、ＲＦ段からＩＦ段、ベースバンド制御部に至るまでの回路を、外付け部品を用いることなくワンチップ化したオンチップ通信機）のレイアウト例を示す。図９において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００８０】
図９中のＬＮＡ用スパイラルコイルＬＸは、ＬＣ共振回路（あるいはＬ負荷であってもよい）を構成する、３ポートの差動インダクターである。ＶＣＯ用スパイラルコイルＬＹは、ＬＣ発振回路（広義にはインダクターを用いた発振回路）を構成する、３ポートの差動インダクターである。パワーアンプ用スパイラルコイルＬＺは、差動増幅回路における負荷となるインダクターである。各スパイラルコイルは、集積回路装置の基板ＢＳ上の多層配線構造を用いて形成された、渦巻き形状の導体配線をもつ平面型コイルである。
【００８１】
先に説明したように（例えば、図３や図５を参照）、スパイラルコイルは、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３との間に設けられる第１インダクターＬ１と、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３との間に設けられる第２インダクターＬ２とを含み、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、同じ側に配置されている。また、スパイラルコイルは、例えば、第ｎ交差部（ｎは２以上の偶数）と、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として第１ポートＰ１および第２ポートＰ２と同じ側に設けられる第（ｎ−１）交差部と、を有する、偶数巻きのスパイラルコイルである。第ｎ交差部（ｎは２以上の偶数）は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２とは反対側に設けられるのが好ましい（バランスのとれたスパイラルを形成し易いため）。
【００８２】
また、第１ポートＰ１から得られる信号（つまり第１ポートＰ１の電圧信号または電流信号）および第２ポートから得られる信号（つまり、第２ポートの電圧信号または電流信号）は差動信号であり、また、第３ポートＰ３には、例えばバイアス電圧（電源電圧を含む）またはバイアス電流（動作電流、動作点を決定するための電流を含む）が供給される。つまり、第３ポートＰ３は、ＡＣグランド（交流信号に対する接地ノード）として機能する。また、第３ポートＰ３にバイアス電圧またはバイアス電流を供給する素子または配線は、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２の側に設けられる。
【００８３】
図９のレイアウト例からわかるように、スパイラルコイルの専有面積はかなり大きくなるのが通常である。したがって、回路レイアウトの自由度は、かなり制限される。つまり、スパイラルコイルをチップ上の任意の位置に配置し、一つのスパイラルコイルの周囲において自由に、回路素子や配線を設けるということは実際には困難である。したがって、図９のレイアウト例では、大きなスパイラルコイルＬＸ，ＬＹをチップの片側に寄せて配置し、同様に、スパイラルコイルＬＺは、ＬＸ，ＬＹとは反対側に配置し、そして、各スパイラルコイルの、所定方向側の空き領域（図９の例では、スパイラルコイルＬＸおよびＬＹと、スパイラルコイルＬＺとに挟まれる中央の領域）において、受信処理部ＲＸ１，送信処理部ＴＸ１を設けている（但し、このレイアウト例は一例であり、これに限定されるものではない）。なお、復調部７０、変調部８０ならびにベースバンド制御部（ＢＢ）１２０の各々の占有面積もかなり大きくなる。
【００８４】
受信処理部ＲＸ１および送信処理部ＴＸ１は、多数の能動素子（トランジスター）および受動素子（抵抗やダイオード等）を含み、また、電源配線（例えばＶＤＤ配線やＧＮＤ配線）、あるいは基準電圧配線等の各種配線は、トランジスター回路を動作させるために必要な配線であるため、それらの配線の主要部もまた、受信処理部ＲＸ１および送信処理部ＴＸ１に設けられる（あるいは、その付近）に配置される場合が多い。したがって、例えば、スパイラルコイル（３ポートの差動インダクター）の第３ポートＰ３が、スパイラルコイルの中心ＳＰＣを通る直線を基準として、第２ポートＰ２や第３ポートＰ３とは反対の側に設けられるとすると、第３ポートＰ３と、第３ポートＰ３に接続される配線や素子（いずれも受信処理部ＲＸ１および送信処理部ＴＸ１に設けられる）とを結ぶ配線は、スパイラルコイルの外周に沿って配線される部分を含むことになり、必然的に配線長が長くなり、その分、配線インピーダンスが増大する。例えば、第３ポートＰ３（引き出された端子であるＰ３’を含むものとする）が電源電圧ＶＤＤの供給端子であれば、その配線インピーダンスによって、電圧降下が生じることになり好ましくない。図９のレイアウトでは、そのような不都合が生じない。
【００８５】
つまり、複数のスパイラルコイルが用いられる場合においても、各スパイラルコイルの第１ポートＰ１〜第３ポートＰ３（引き出された端子であるＰ３’を含むものとする）は、能動素子を含む回路が配置されている側に位置していることから、接続が容易であり、結果的に、回路の性能の低下が抑制され、レイアウト上の負担が軽減され、かつコンパクトな集積回路装置のレイアウトが実現される。
【００８６】
（第５の実施形態）
図１０は、スパイラルコイルの変形例を示す図である。図１０のスパイラルコイルは、前掲の実施形態におけるスパイラルコイルと同様に、３ポートで偶数巻き、かつ、第１ポートＰ１〜第３ポートＰ３（ならびに引き出された第３ポートＰ３’）が、スパイラル中心ＳＰＣを通る直線を基準として、同じ側に配置されており、第１インダクターＬ１についての交差迂回の回数と第２インダクターＬ２についての交差迂回の回数とが同じである。
【００８７】
但し、図１０の例では、第２交差部ＣＲＸ２０が、第１交差部ＣＲＸ１０と同じ側に配置されている。第３ポートＰ３（中間タップＣＴ）は、図１０では、第２ポートＰ２よりも右側に位置している。なお、ＣＮ３０，ＣＮ３１，ＣＮ４０，ＣＮ４１は、スルーホールコンタクト（具体的にはコンタクトプラグ）である。
【００８８】
このように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第１インダクターおよび第２インダクターを有する３ポートのスパイラルコイルにおける特性の対称性を確保し、かつ、３つのポートを、スパイラルコイルの中心を通る直線を基準として同じ側に配置することが可能となる。すなわち、例えば、３ポートであり、インダクターを構成する配線の交差迂回の回数が２つのインダクターの各々に関して同じであり、かつ３つのポートの各々が、スパイラル中心を基準として同じ側に設けられるインダクターを実現することができる。
【００８９】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【符号の説明】
【００９０】
ＡＮ１  無線アンテナ、２０  ローノイズアンプ（ＬＮＡ）、
３０ａ、３０ｂ  第１ミキサーおよび第２ミキサー、４０  局部発振回路、
４３  ＶＣＯ（電圧制御発振器）、６０  リミッタ付きアンプ、７０  復調部、
８０  変調部、９０  周波数変換部、１００  高周波パワーアンプ、
１１０  出力側整合回路、１２０  ベースバンド制御部（ＢＢ）、
Ｌ１  第１インダクター、Ｌ２  第２インダクター、Ｐ１  第１ポート、
Ｐ２  第２ポート、Ｐ３  第３ポート、ＣＴ  差動インダクターの中間タップ、
ＳＰＣ  スパイラルコイルの中心、ＣＲＸ（ＣＲＸ１，ＣＲＸ２等）  配線交差部、
ＣＮ（ＣＮ１０〜ＣＮ１４等）  スルーホールコンタクト（コンタクトプラグ）、
ＶＱ１〜ＶＱ３  電源配線（バイアス電圧供給配線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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