(57)【要約】      （修正有）【課題】電気的エネルギーが自律的に供給され遠隔操作に適した機能ユニットを有するモノリシック集積回路構造の提供。【解決手段】モノリシック集積回路構造は、基板、基板中におよび／または基板に接した状態で形成されている機能ユニット、および、基板中におよび／または基板に接した状態で形成されており機能ユニットと接続されているエネルギー供給ユニットを備えている。このエネルギー供給ユニットは、インダクタンスおよび永久磁石を備えている。インダクタンスおよび永久磁石は、回路構造上に振動を生じさせることによって、永久磁石がインダクタンスに対して移動可能なように、つまり、インダクタンスを用いて、機能ユニットに電気的エネルギーを供給するための電気的な誘導電圧を誘導できるように、設置されている。【選択図】図１
2004297050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板中におよび／または基板に接した状態で形成された機能ユニットと、
上記基板中におよび／または基板に接した状態で形成され、機能ユニットに接続されたエネルギー供給ユニットとを備えたモノリシック集積回路構造であって、
上記エネルギー供給ユニットが、インダクタンスおよび永久磁石を備え、上記インダクタンスおよび永久磁石が、振動が回路構造に作用している間、インダクタンスに対して移動可能なように設置されており、電気的な誘導電圧は、インダクタンスを用いて、機能ユニットに、電気エネルギーを供給するためのものであり、上記永久磁石は、１つ以上の櫛構造または１つ以上のつまみ構造を備えている、モノリシック集積回路構造。
【請求項２】
上記基板が半導体基板である、請求項１に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項３】
上記機能ユニットがセンサーである、請求項１または２に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項４】
請求項３に記載のモノリシック集積回路構造であって、
上記センサーが、
回転数センサー、温度センサー、圧力センサー、化学センサー、ガスセンサー、バイオセンサー、放射線センサー、および／または、振動周波数を検出するためのセンサーである、モノリシック集積回路構造。
【請求項５】
振動源に取り付けるために配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項６】
上記振動源がモーターを備えている、請求項５に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項７】
遠隔操作によって外部制御ユニットと通信するための通信インターフェースを備えた、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項８】
上記エネルギー供給ユニットが、直流電圧を機能ユニットに供給するために、インダクタンスの誘導電圧を整流するための整流器装置を備えている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項９】
上記エネルギー供給ユニットが、エネルギー蓄積ユニットを備え、上記エネルギー蓄積ユニットには、誘導電圧によって生じた荷電粒子を格納できる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１０】
上記エネルギー蓄積ユニットが、１つの容量から構成されている、請求項９に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１１】
上記インダクタンスが導電性の波形構造体である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１２】
上記インダクタンスが、基板レベルの中で隣り合って、および／または、入れ子状に、および／または、基板レベルに対して上下方向に垂直に形成された複数の電導性の波形構造体である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１３】
上記インダクタンスが電導性の螺旋状の構造体である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１４】
上記インダクタンスは、基板レベルの中に隣り合って、および／または、入れ子状に、および／または、基板レベルに対して垂直に積み重なって形成された複数の導電性螺旋構造を含む構造である、請求項1ないし１０のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１５】
上記永久磁石は、基板の上方に宙に浮く状態で備えられており、少なくとも１つの伸縮性バネ素子によって基板に接続されている、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１６】
上記永久磁石は、その磁界の方向が基板の表面に対してほぼ垂直になるように設置されている、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１７】
少なくとも１つの伸縮性バネ素子と永久磁石とを含む上記システムは、予め決めておくことのできる共振周波数に適合されている、請求項１５または１６に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１８】
複数の伸縮性バネ素子が備えられており、複数の伸縮性バネ素子と永久磁石とを含むシステムは、予め決めておける複数の異なる共振周波数、または、予め決めておける少なくとも１つの共振周波数帯域に適合されている、請求項１５または１６に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項１９】
上記永久磁石は、インダクタンスに対して、基板レベルの中で相互に直交する２方向に移動するように設置されている、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【請求項２０】
上記基板と永久磁石およびインダクタンスとの間に、永久磁石の磁場を遮蔽するために基板に設置されている磁場遮蔽領域が形成されている、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のモノリシック集積回路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノリシック集積回路構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ユビキタスコンピューティングのコンピュータチップの使用が、ますます重要性を増している。このチップは、遠隔操作によって駆動できる、導線を接続する必要のないものである。この技術分野は、主に、センサー（Sensorik）に使用されている。センサーを用いる（von）多くのアプリケーション（Anwendungen）にとっては、ワイヤレスの状態で（drahtlose）センサー信号を中央制御ユニット（zentrale Steuereinheit）に伝送することが望ましいからである。
【０００３】
このような遠隔操作を行うセンサーコンピュータチップと、遠隔操作によって伝送されるセンサー信号を処理するための、中央制御ユニットまたは演算装置との通信（Kommunikation）については、例えば、ワイヤレスネットワーク（例えばブルートゥースTM）を介して行える。
【０００４】
このようなワイヤレスコンピュータチップを、コストをかけずに、構造的な制約のない状態で（mechanisch unabhaengige）、多くの分野で使用できることが望ましい。従って、このようなコンピュータチップ用に、ワイヤレスの状態でエネルギー供給を行うことが目指されている。導線を接続することによって電流を供給した場合、コストが非常に高くなり、さらには、コンピュータチップの使用範囲が制限されることになる。
【０００５】
遠隔操作識別ラベル（kontaktlosen Identifikationslabeln；いわゆる「ＩＤタグ」）では、識別ラベルにコイルを設け、電磁界（elektromagnetisches Feld）を識別ラベルに生成する（eingekoppelt）。また、整流器（Gleichrichters）を用いて、誘導的に生成された電気的エネルギーを整流することができる。これにより、識別ラベルに直流電流を流せる。しかし、このようなエネルギー供給では、電磁エネルギーを誘導的に生成するため、識別ラベルの位置する領域の電界を、常に非常に強くする必要がある。このため、このような遠隔操作を行う場合には、チップを利用できる範囲（Reichweite）が強く制限されてしまう、という不都合がある。
【０００６】
非特許文献１から、全体積が約１立方センチメートルの巨視的発電機（makroskopischer Generator）が知られている。この発電機では、永久磁石（例えば、２１ミリグラムと重い希土類永久磁石）を銅バネの中央領域に配置し、振動させる。また、コイルを用いて、振動する永久磁石から生じた時間的に変化する磁界に基づいて、誘導電圧を誘導できる。この誘導電圧は、例えば、外部に備えられた電気的負荷（elekrtischen Last）に供給するために用いられる。
【０００７】
しかし、非特許文献１に記載の、電気的負荷に接続している、巨視的永久磁石の振動によってエネルギーを発生させるための発電機の製造には、コストがかかり、この発電機の体積は、多くのアプリケーションにとって大きすぎる。
【０００８】
特許文献１には、センサー，アクチュエータおよび超小型機械システム（Microelectromechanical Systems；ＭＥＭＳ）が開示されている。
【０００９】
非特許文献２には、全体積が１ｃｍ3未満の、振動によってエネルギーを生成する発電機が開示されている。この発電機には、レーザーによって形成されたバネが用いられており、これにより、ファラデーの法則を用いて力学的エネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
【００１０】
特許文献２から、オペレータ電話機（Abfrageeinrichtung）の搬送信号を受信するデータキャリア装置が知られている。
【００１１】
非特許文献５には、多層の波形磁心（Maeander-Magnetkern）を有する完全に集積された超小型磁気アクチュエータ（mikromagnetischer Aktuator）が開示されている。
【００１２】
非特許文献４には、線形超小型発電機の設計方法が開示されている。この方法は、ｍｍサイズ（mm-Skala）の電磁超小型発電機の設計に用いられる。
【００１３】
非特許文献５には、振動の周辺で、力学的エネルギーから電気的エネルギーを発生させるための装置が開示されている。
【特許文献１】米国特許第６４７５６３９公報（ＵＳ６，４７５，６３９Ｂ２）
【特許文献２】米国特許第４８５７８９３公報（ＵＳ４，８５７，８９３）
【非特許文献１】Jamshidi, M他 （eds.）「ロボットおよび製造システム、最近の研究結果、開発と応用」（ "Robotic and Manufacturing Systems, Recent Results in Research, Development and Applications"）, Vol.10,482-488ページ, TSI Press Series, Albuquerque, USAに記載の Li, WJ他「ロボットシステムの低電力センサーのためにマイクロ機械で作られた振動誘導電力生成機」（ "A Micromachined Vibration-Induced Power Generator for Low Power Sensors of Robotic Systems"
【非特許文献２】「センサーおよび駆動装置Ａ」（Sensors ans Actuators A）, Vol.97-98, Apr.2002, 685-690ページに記載のChing, NNH他「無線送信システム用のレーザーマイクロ機械で作られたマルチ様式共振電力交換機」（ "A laser-micromachined multi-modal resonating power transducer for wireless sensing systems",）
【非特許文献３】「技術概要」（Technical Digest） IEEE Solid-State Sensor and Actuator Workshop, Hilton Head Island SC, Jun.1992に記載のAhn, CH他 「多段階に曲がっている磁心を備える完全集積マイクロ磁気駆動装置」（"A Fully Integrated Micromagnetic Actuator with a Multilevel Meander Magnetic Core"）
【非特許文献４】「処理回路、装置およびシステム」（Proceedings- Circuits, Devices ans Systems, Vol. 148, Nr. 6, Dez. 2001, 337-342ページに記載のWilliams, CB他, 「電磁マイクロ生成機の開発」（" Development of an Electromagnetic Micro-Generator"）
【非特許文献５】「センサーおよび駆動装置Ａ」（Sensors ans Actuators A）, Vol. 92, Nr. 1-3, Aug. 2001, 335-342ページに記載のEl-hami, M他「新しい振動ベースの電磁電力生成機の設計と製造」（ "Design and Fabrication of a New Vibration-Based Electromagnetic Power Generator"）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、特に、電気的エネルギーが自律的に（autonom）供給され、したがって遠隔操作による使用にも適した、十分にわずかなコストで製造できる、機能ユニット（funktionellen Einheit）を有する構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を、独立請求項に係る特徴部分を有する回路構造によって達成する。
【００１６】
本発明に係る回路構造は、基板と、基板中におよび／または基板に接した状態で形成された機能ユニットとを備えた、モノリシック集積回路構造である。さらに、このモノリシック集積回路構造は、基板中におよび／または基板に接した状態で形成された、機能ユニットに接続されたエネルギー供給ユニット（Energieversorgungseinheit）を備えている。このユニットは、インダクタンスおよび永久磁石を備えている。インダクタンスおよび永久磁石は、振動が回路構造に作用している間（unter）、永久磁石がインダクタンスに対して（relativ zu）移動できるように、設置されている。なお、この永久磁石は、インダクタンスを用いて電気的エネルギーを機能ユニットに供給するための電気的誘導電圧を誘導できるように、可動する。
また、本発明の基本理念（Grundidee）は、例えば半導体基板のような共通の基板の中にモノリシック集積回路構造を形成することにある。この構造は、同様に基板の中に、モノリシック集積エネルギー供給ユニットを備えている。基板の中にモノリシックに形成された供給される機能ユニットに接続されたエネルギー供給ユニットは、（例えば駆動しているモーター（laufenden Motors）の）外部振動に含まれる力学的エネルギーを、発電機の原理にしたがってオンチップで電気的エネルギーに変換する。したがって、例えばセンサーの機能ユニットに、その駆動に必要な電気的エネルギーを、自律的に（つまり他の外部構成要素（externe Komponenten）を用いずに）供給できる。
【００１７】
機能ユニットおよびエネルギー供給ユニットを備えたモノリシック集積回路構造の全構成要素が、基板の中にモノリシックに集積されていることにより、本来的な（echte）オンチップエネルギー供給が可能になる。これにより、電気的エネルギー供給信号用の通信経路（Transportwege）も短縮されている。従って、電気的誘導電流の形状で形成された電気的エネルギーは、エネルギー供給ユニットから機能ユニットへの経路において、基板中に集積されることにより、抵抗損失はごくわずかになる。これにより、エネルギー供給がより効果的になり、したがって効率がよりよくなる。
【００１８】
本発明では、オンチップエネルギー供給を有する回路構造が、小さな寸法で形成されている。これにより、小型化をさらに進めることができる。この回路構造は、例えば、それに配置されたセンサーの周りに位置する、所要面積がごくわずかな、小型化されたセンサーチップに用いられる。
【００１９】
さらに、機能ユニットおよびエネルギー供給ユニットをオンチップ集積すること（On-Chip-Integration）により、本発明に係る回路構造を著しく簡単に製造できる。すなわち、回路構造を形成するためのプロセス工程は、少ない方が好ましい。なぜなら、機能ユニットの製造工程（Prozessierung）およびエネルギー供給ユニットの製造工程を、それらの集積構成要素（integrierten Komponenten）（インダクタンスおよび永久磁石）も含めて、プロセス技術的に同時進行できるからである。言い換えると、機能ユニットを形成するためのＩＣプロセスおよびエネルギー供給ユニットの製造を、同時に行うことができる。
【００２０】
具体的には、外部振動（例えば、機能ユニットであるセンサーを取り付けたモーターの振動）を、永久磁石がインダクタンスに対して移動するように使用する。これにより、永久磁石の磁界は、時間によって変化することにより、インダクタンスに作用する。これにより、磁気の流れは、コイルによって時間的に変化する。この結果、インダクタンスの端部間に誘導電圧が生じる。そして、この電圧（または付属の電流）に含まれる電気的エネルギーを、機能ユニットへのエネルギー供給に使用する。
【００２１】
本発明の意味での機能ユニットとは、回路構造の本来の機能性を外へ向かって（nach aussen hin）満たすとともに、この構造が有する機能性を満たすために電気的エネルギーを必要とする、本発明に係る回路構造の部分のことである。この機能ユニットによって、この回路構造の目的を達成できる。従って、機能ユニットは、例えば、センサーおよび／または（例えばＣＰＵおよび／または記憶装置を備えた）集積回路素子であってもよい。この機能ユニットの特徴は、特に、上記構造が有する機能性を満たすための機能ユニットに、電気的エネルギーが必要であり、この電気的エネルギーは、エネルギー供給ユニットによって供給されることである。機能ユニットが有することのできる機能の幅（Bandbreite）は、大きい。従って、この機能ユニットを、ネットワーク装置と見なすこともできる。また、このユニットは、本発明に係る回路構造のエネルギー消費領域を構成している。
【００２２】
それゆえに、本発明にしたがって、好ましくはワイヤレスのモノリシック集積回路構造（特にその上に形成された機能ユニット）のエネルギー供給に適した小型化されたオンチップ処理（On-Chip-Loesung）が生じる（geschaffen）。
【００２３】
具体的には、本発明が力学的振動（mechanische Vibrationen）を利用して発電機の原理にしたがって電流を流すことによって、本発明に係る回路構造を、例えば、モーターを監視するための機能ユニットとしてのセンサーを用いて（mit）使用することができる。この場合、センサーへのエネルギー供給のために、モーターの振動を使用する。
【００２４】
本発明に係る回路構造の形成に好ましいサイズは、半導体技術の典型的なサイズである。単一素子の直線的な広がり（幅）は、通常、ナノメートルから約１００マイクロメートルであり、好ましくは約１００ナノメートルから数１０マイクロメートルである。
【００２５】
本発明の好ましい他の形態については、従属請求項に示す。
【００２６】
上記の基板は、半導体基板、特にシリコン基板またはゲルマニウム基板であってもよい。この半導体基板は、ウェハーまたはチップであってもよい。また、このモノリシック集積回路構造を、例えばＣＭＯＳ技術によって実施してもよい。
また、上記機能ユニットは、センサーであってもよい。機能ユニットは、特に、回転数センサー（Drehzahl-Sensor）、温度センサー（Temperatursensor）、圧力センサー（Drucksensor）、化学センサー（chemischer Sensor）、ガスセンサー、バイオセンサー、電磁放射（elektromagnetischer Strahlung）などを検出するための放射線センサー、および／または、振動周波数（Vibrationsfrequenz）を認識するためのセンサーでもよい。センサーが、振動周波数を認識するためのセンサーとして備えられている場合、検出される力学的振動は、検出信号（Detektionssignal）としても、本発明のエネルギー供給ユニットで電気的エネルギーを生成するための源としても使用できる。しかし、機能ユニットは、マイクロロボット（Mikro-Roboter）や、マイクロピンセット（Mikro-Pinzette）などでもよい。
【００２７】
本発明の回路構造は、振動源（Vibrationsquelle）に取り付けるために設置されていてもよい。具体的には、この回路構造を、例えばモーター、または、移動式電話機に、ネジ止め（angeschraubt）または接着（aufgeklebt）することができる。また、この回路構造は、鼓動している心臓（schlagenden Herzen）取り付けられていてもよい。
【００２８】
振動源は、モーターを備えていることが好ましい。このモーターは、（例えば、原動機付自動車の）燃焼モーター（Verbrennungsmotor）または電子モーターでもよい。
【００２９】
本発明の回路構造は、外部制御ユニット／中央指令部（externen Steuereinheit/Zentrale）と遠隔操作通信（kontaktlosen Kommunizieren）するために、通信インターフェースを備えていてもよい。例えば、ブルートゥースTM標準を使用することにより、中央指令部から回路構造へ、制御信号を伝送できる。回路構造は、遠隔操作により、つまり、例えば電磁線（例えば、電波（Radiowelle））を出力することにより、回路構造と外部制御ユニットとの間の信号交換（Signalaustauschs）を目的として、信号を中央指令部へ伝送できる。例えば、回路構造は、検出したセンサー信号を、通信インターフェースを介して遠隔操作で、外部制御ユニットへ伝達できる。
【００３０】
回路構造の機能ユニットのオンチップエネルギー供給（On-Chip-Energieversorgung）は、遠隔操作アプリケーション（kontaktlosen Anwendung）の場合に特に効果的である。従って、本発明は、遠隔操作チップカードや識別遠隔操作ラベル（「ＩＤタグ」）などの分野で使用することが好ましい。
【００３１】
エネルギー供給ユニットは、機能ユニットに直流電圧（Gleichspannung）を供給するために、インダクタンスの誘導電圧を整流する整流器装置（Gleichrichtereinrichtung）を備えていてもよい。複数のセンサー、または、集積回路構成要素を、電気的な直流電圧または電気的な直流電流によって駆動することが好ましいので、このようなアプリケーションにとっては、振動により生成される交流電圧（Wechselspannung）またはこの交流電圧と共に生じる交流電流を、機能ユニットへ入力（Einkoppeln）する前に整流することが有利である。このため、従来技術で知られている整流装置（例えば、ダイオード）を使用してもよい。
【００３２】
エネルギー供給ユニットは、エネルギー蓄積ユニットを備えていてもよい。このエネルギー蓄積ユニットに、誘導電圧を用いて生成した電気的な電荷担体を一時的に蓄積できる（zwischenspeicherbar）。具体的には、振動によって生成される電気的エネルギーを、バッテリー原則（Batterieprinzip）に基づいて、エネルギー蓄積ユニットに蓄積でき、後から、必要に応じて出力できる。例えば、振動がモーターに影響を与えていない状態のモーターでも、例えば温度などのパラメータを認識するほうがよい場合には、モーターが力学的に振動しているモーター駆動時に、電気的エネルギーを、回路構造のエネルギー供給ユニットにおいて生成し、このエネルギーを、エネルギー蓄積ユニットに蓄積することができる。従って、力学的振動が無くても、予め蓄積した電気的エネルギーによって回路構造を駆動できる。
【００３３】
エネルギー蓄積ユニットは、容量（Kapazitaet）を備えていることが好ましい。具体的には、この容量は、整流された誘導電流の電気的な電荷担体を蓄積し、この電荷担体を、後から必要に応じて、機能ユニットへ出力できるものである。
【００３４】
インダクタンスは、例えば導電性の波形構造（Maeanderstruktur）でもよい。この波形構造は、基板中におよび／または基板に接した状態で構成されていてもよい。あるいは、構造のインダクタンスは、基板レベル（Substratebene）の中で隣り合って、入れ子状に、および／または、基板レベルに対して垂直に積み重なって形成された複数の導電性の波形構造を含んでいてもよい。基板レベルの中でおよび／または基板レベルに対して垂直に、複数の波形構造を共同接続（Zusammenschalten）または関連接続（Verkoppeln）することにより、インダクタンスの値、または、被覆面領域を増大できる。この被覆面領域で、永久磁石が、時間変化する磁流（magnetischen Fluss）を引き起こす。
【００３５】
あるいは、インダクタンスは、導電性の螺旋構造（Spiralstruktur）でもよい。この螺旋構造は、基本的には、半径の異なる同心円（konzentrischen Kreisringen）を含んでいる。この同心円は、入れ子状に配置されており、相互接続されている。あるいは、螺旋構造は、入れ子状に配置されており、縁辺（Kanten）が任意に丸められている複数の長方形の導体経路構造によって実現されていてもよい。この場合、入れ子状に配置されている長方形は、相互に電機接続されている。インダクタンスは、基板レベルの中で隣り合って、入れ子状に、および／または、基板レベルに対して垂直に形成された複数の導電性螺旋構造を含む構造でもよい。
【００３６】
永久磁石は、基板の上方に、宙に浮く状態で（freischwebend）配置されていてもよく、少なくとも１つの伸縮性バネ素子を用いて基板と接続されていてもよい。宙に浮く状態の永久磁石を、基板の中に場所を固定して（ortsfest）集積されているインダクタンスに対して、特に効果的に移動できる。宙に浮く状態の永久磁石構造は、集積回路の場合、例えば、基板（この基板は、例えば、その中／その下側に、インダクタンスを含んでいる）に補助層を形成し、その上に、永久磁石層を堆積（abgeschieden）させ、続いて、これをパターン化することによって形成できる。永久磁石を形成するために、永久磁石層をパターン化した後、例えばアンダーエッチング（Unteraetzens）によって、補助層を除去する。その結果、永久磁石は、宙に浮く状態で実現される。永久磁石の端部で、永久磁石を、基板に、または、伸縮性バネ素子に接続できる。この伸縮性バネ素子は、基板の端部領域（Randbereichen）に形成されていてもよい。宙に浮く状態の永久磁石の代わりに、インダクタンスが、宙に浮く状態で備えられていてもよく、永久磁石が、基板に場所を固定して集積して備えられていてもよい。インダクタンスを通る磁流を時間的に変化させるためには、永久磁石とインダクタンスとの間の相対運動のみが重要である。
【００３７】
永久磁石は、１つの櫛構造（Kammstruktur）、または、複数の櫛構造を備えていてもよい。中央の保持領域と、保持領域から（例えば、直角に延びるように形成されている複数の歯を有する櫛構造は、簡単に製造でき、頑丈であり、例えば波形構造のインダクタンスと共に効果的な電気的エネルギー供給を可能にするものである。このような櫛構造は、ＭＥＭＳ（「microelectromechanical manufacturing systems」）技術では、例えばエアバッグの加速センサーに使用されている。このようなシステムとは異なり、本発明では、回路構造の櫛構造を、力学的振動エネルギーから電気的エネルギーを生成するために使用する。このような櫛構造を、コイル構造（インダクタンス）を介して移動させる場合、コイル構造によって誘導電圧を誘導できる。この誘導電圧を、エネルギー供給に使用する。
【００３８】
永久磁石は、櫛構造の代わりに、１つのつまみ構造（Zungenstrukturen）または複数のつまみ構造を備えていてもよい。このような場合には、永久磁石は、ただ１つの端部でバネ素子を用いて、基板に固定されていてもよい。その結果、永久磁石は、つまみ周波数測定装置（Zungenfrequenzmesseinrichtung）の場合のように、突出部原則（Ausleger-Prinzip；片持ち梁）に基づいて、振動することがある。
【００３９】
永久磁石は、その磁界の方向（Magnetisierungsrichtung）が、基板の表面に対してほぼ直角に延びるように設置されていてもよい。この場合、基本的に垂直に延びる磁場線が、好ましくは基板レベルの中に形成されるインダクタンスを貫通している。その結果、永久磁石とインダクタンスとの間の相対運動のときに、磁流の特に強い振動、および、これに伴う特に高い誘導電圧を得られる。
【００４０】
少なくとも１つの伸縮性バネ素子と、永久磁石とを含むシステムは、予め決めておくことのできる共振周波数（Resonanzfrequenz;すなわち、振動周波数）に適合されていてもよい。システムは、この共振周波数になるように特によく発振（anschwingen）できる。例えば、本発明の回路構造を、一般的には特定の周波数のときに振動する特定のモーターによって駆動するほうがよいということが、先験的に分かっている場合、バネ素子と永久磁石とを含むシステムのサイズ（Dimension）、材料、および、バネ定数（Federkonstanten）を、所定の周波数に適合でき、その結果、力学的振動システムを、モーターによって生成される振動になるように特に効果的に発振させられる。その結果、力学的エネルギーを、特に効果的に、電気的エネルギーに変換できる。
【００４１】
好ましくは、複数の伸縮性バネ素子が備られていてもよい。この場合、複数の伸縮性バネ素子と永久磁石とを含むシステムは、予め決めておける複数の異なる共振周波数、または、予め決めておける少なくとも１つの共振周波数帯域に適合されている。その結果、本発明の回路構造は、柔軟に、励起された振動の異なる周波数領域で、このような振動が存在しているときに自動的に（selbst）振動し始め、その結果、エネルギーを効果的に生成できる。特に、このシステムは、１つの周波数帯域、または、複数の異なる周波数帯域の振動の発振に適合されていてもよい。その結果、全く異なる外部振動を基礎とするエネルギー獲得（Energiegewinnung）が可能である。
【００４２】
永久磁石は、インダクタンスに対して、基板レベルの中に相互に直角な２つの方向に移動してもよい。このため、例えば、基板レベルの中に相互にほぼ垂直に方向付けられており、インダクタンスと永久磁石とを含む２つの構造を、隣り合わせに形成してもよい。これらの構造のうち、基板レベルの中にある特定の振動方向の外部振動になるよう発振するための各構造は、励起される振動の振動方向が異なっている機能ユニットにエネルギー供給できるように、設置されていてもよい。
【００４３】
基板と、永久磁石およびインダクタンスとの間に、磁場遮蔽領域（Magnetfeldabschirmbereich）が形成されていてもよい。この磁場遮蔽領域は、永久磁石の磁場を遮蔽するために、基板に設置されているものである。例えば、基板に、機能ユニットおよび／または１つの（他の）回路が集積されており、その上に１つ以上の信号面（Signalebenen）が備えられている場合、インダクタンスに流れる誘導電圧、または、永久磁石の磁場が、妨害信号として、この信号面へ、または、基板に集積されている回路へ、望ましくなく入力されることがある。このことを、一方では集積回路と信号面との間に、および、他方ではインダクタンスと永久磁石との間に、磁場遮蔽領域（例えば、鉄などの軟磁気材料を含む層）を形成することにより、回避できる。この層は、永久磁石およびインダクタンスから形成される磁場が、信号面または集積回路へ入力されるのを防ぐ。
【００４４】
永久磁石用の永久磁石材料として、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、または、永久磁石希土類材料（permanentmagnetisches Seltene-Erde-Material）を使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の実施形態について図に示し、以下により詳細に説明する。
【００４６】
図１（ａ）、図１（ｂ）は、２の異なる駆動状態における、本発明の第１の実施形態のモノリシック集積回路の平面図である。
【００４７】
図２は、本発明の第２の実施形態のモノリシック集積回路の断面図である。
【００４８】
図３は、本発明の第３の実施形態のモノリシック集積回路の平面図である。
【００４９】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明のモノリシック集積回路における異なる実施形態の使用のためのインダクタンスを示す図である。
【００５０】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本発明の第４の実施形態におけるモノリシック集積回路の製造プロセス（Verfahrens zum Herstellen）における種々の時点での積層（Schichtenfolgen）を示す図である。
【００５１】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の第５の実施形態におけるモノリシック集積回路の製造プロセスにおける種々の時点での積層を示す図である。
【００５２】
図７（ａ）〜図７（ｅ）は、本発明の第６の実施形態におけるモノリシック集積回路の製造プロセスにおける種々の時点での積層を示す図である。
【００５３】
なお、異なる図における、同一または類似の構成要素は、同一の符号で示す。
【００５４】
また、図の表現は、模式的なものであって縮尺に従ったものではない。
【００５５】
以下に、図１（ａ）、図１（ｂ）に基づき、本発明の好ましい実施形態である第１実施形態の回路構造１００について説明する。
【００５６】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、２つの異なる駆動状態における平面図に示されている回路構造１００は、シリコン基板１０１中に、またはシリコン基板１０１に接した状態で、一体的に（モノリシックに）組み込まれている。シリコン基板１００の中（in）には、温度センサー（図示せず）が、回路構造１００が取り付けられるモーターの温度を測定するための機能的な構成ユニットとして備えられている。回路構造１００は、遠隔操作で、外部制御ユニット（図示せず）と通信を行える。特に、回路構造１００は、温度信号を電磁放射（elektromagnetischer Strahlung）を用いて、外部制御ユニットに伝達できる。シリコン基板１０１には、波形コイル（Maeanderspule）１０３が組み込まれたインダクタンスとして備えられている。波形コイル１０３の上方（oberhalb）には、宙に浮いた状態で永久磁石であるニッケル櫛構造（Nickel-Kammstruktur）１０２が、永久磁石として備えられている。該永久磁石は、第１および第２のバネ素子１０４・１０５により、シリコン基板１０１と連結されている。ニッケル櫛構造１０２と波形コイル１０３とが合わさって、温度センサーに電気的エネルギーを供給するエネルギー供給ユニットを構成している。この電気的エネルギーは、外部のモーターの振動により得られる。運動方向（矢印）１０６により、外部のモーターの振動が起こった時に、この運動方向（矢印）に沿ってニッケル櫛構造１０２が運動可能な運動方向が示される。
【００５７】
ニッケル櫛構造１０２の永久磁石材料の磁界の方向は、チップ面または図１（ａ）、図１（ｂ）の紙面に垂直な方向、すなわち、シリコン基板１０１の表面に垂直な方向に、方向付けられる。ニッケル櫛構造１０２は、外部の振動があると、波形コイル１０３の上方を、波形コイル１０３に対して、運動する。ニッケル櫛構造１０２は、多数の櫛の歯１０７を有し、その歯の寸法は、波形コイル１０３のコイルループ（Spulenschleife）１０８の寸法に適合している。ニッケル櫛構造１０２が運動方向１０６に運動すると、磁束が波形コイル１０３によって変化し、波形コイル１０３に誘導電流が誘導される（または生じる）。
【００５８】
ニッケル櫛構造１０２を外部の振動によって運動させる（Auslenkung）ことによって、第１および第２のバネ素子１０４・１０５によって、ニッケル櫛構造１０２に制御力（Rueckstellkraft）が加わる。これにより、ニッケル櫛構造１０２は、２つの極端な位置間を行き来し、これによって波形コイル１０３中に電圧が誘導される。
【００５９】
回路構造１００の製造においては、バネ素子１０４・１０５は、ニッケル櫛構造１０２と同じ工程で、形成されてもよい。そのようなバネ素子１０４・１０５の製造方法自体は、ＭＥＭＳ−技術から知られている。バネ素子１０４・１０５は、モーターが振動源として通常振動するような振動の振動数に適合している。これにより、バネ素子１０４・１０５の共振周波数を、所望の外部刺激と一致させられる。これにより、特に効果的なエネルギー供給が可能となる。
【００６０】
図１（ａ）は、第１駆動状態における回路構造１００を示している。この駆動状態ではニッケル櫛構造１０２は零運動位置（Nulldurchgang）にある。これにより、この駆動状態における第１および第２のバネ素子１０４・１０５はもとの状態のままである（nicht ausgelenkt）。零運動位置にあっては、運動方向（矢印）１０６で示されているように、ニッケル櫛構造１０２が静止位置にあることにより、その運動速度（Durchgangsgeschwindigkeit）は大きくなる。
【００６１】
図１（ｂ）に示されている、モノリシック集積回路の回路構造１００の第２の駆動状態においては、ニッケル櫛構造１０２は、図１（ｂ）の上方に最大限に移動している。このため、ニッケル櫛構造１０２は、振動の折り返し点（Umkehrpunkt）に達している。第１のバネ素子１０４は、強く押し縮められ、第２のバネ素子１０５は、強く引き伸ばされている。折り返し点においては、両バネ素子１０４・１０５は、ニッケル櫛構造１０２に、もとに戻す力を及ぼし、その結果、図１（ｂ）のニッケル櫛構造１０２は下向きに移動する。
【００６２】
以下に、図２に基づき、本発明の第２の実施形態の回路構造２００について説明する。
【００６３】
回路構造２００は、その中に集積回路（図示せず）が形成されたシリコン基板２０１を有する。該集積回路は、回路構造２００の機能的なユニットを構成する。シリコン基板２０１の上方（Oberhalb）には、アルミニウムまたは銅を材質とする導体経路Leiterbahn）２０２を有する信号面が形成され、この導体経路２０２は、絶縁領域２０３（例えば、酸化ケイ素、ＳｉＯ2または電離定数の低い材質（Low-k-Material）からなる）に埋め込まれている。信号面の上には、軟磁性（weichmagnetisch）材質からなる軟磁気層（Weichmagnet-Schicht）２０４が形成されている。軟磁気層（Weichmagnet-Schicht）２０４の上には、酸化シリコン層２０５に埋め込まれて、アルミニウムまたは銅からなる波形コイル２０６が備えられている。この波形コイル２０６は、シリコン基板２０１中の集積回路に電気的な駆動エネルギー（Betriebsenergie）を供給するために、回路構造２００のエネルギー供給ユニットのインダクタンスとして働く。コイル２０６は、必要に応じて、保護層２１１（例えば、窒化ケイ素、Ｓｉ3Ｎ4からなる）で覆われていてもよい。このことは、例えば、永久磁石としての櫛構造の露出エッチング（Freiaetzen）には重要である。波形コイル２０６の上方には、コバルト永久磁石２０７が、バネ素子（図示せず）によって基板と接続されている。このコバルト永久磁石２０７は、櫛構造を有し、そのうち３本の歯が図２に示されている。また、１つのＮ極２０８と１つのＳ極２０９とを有するそれぞれの歯が模式的に示されている。コバルト永久磁石２０７の磁界の方向は、図２においては、垂直方向に延びている。運動方向２１０により、コバルト永久磁石２０７が外部の振動の存在でどのように運動するかが示されている。これにより、磁束が波形コイル２０６によって変化し、波形コイル２０６に誘導電圧または誘導電流が生じる。これが、シリコン基板２０１の機能的なユニットに電気的エネルギーを供給するために用いられる。
【００６４】
コバルト永久磁石２０７の振動によって経時的に変化する磁界は、波形コイル２０６の導体ループ（Leiterschleife）の中に電流を生じさせる。このような磁界の存在は、シリコンチップ２０１上に論理回路（Logic）のために配線された面（Verdrahtungsebene）２０２、すなわち特に導体経路２０２の領域においては、好ましくはない。そのような磁界は、導体経路２０２で妨害信号を生じさせるからである。この問題を回避するために、回路構造２００では、遮蔽面（Abschirmebene）、すなわち、軟磁性材質からなる軟磁気層（Weichmagnet-Schicht）２０４が、回路構造２００に集積されている。軟磁気層２０４は、信号面（Signalebene）と波形コイル２０６との間に配置されている。これにより、導体経路２０２およびシリコン基板２０１中の集積素子を、望ましくない変化する磁界から、確実に保護することが可能となる。
【００６５】
以下に、図３に基づき、本発明の第３の実施形態の回路構造３００について説明する。
【００６６】
回路構造３００は、シリコンチップ３０１の中またはシリコンチップ３０１に接して集積されている。例えば酸化ケイ素からなり、シリコンチップ３０１の表面領域に直方体状に形成された保持素子３０２によって、突出型（Ausleger-Typ）の４つの構造が、宙に浮く状態で支持されている。保持素子３０２は、磁石、特に永久磁石である材質から構成できる。また、保持素子３０２は、宙に浮く状態ではなく、シリコンチップ３０１に固定されている。通常、保持素子３０２は、移動可能な構成要素である３０３ａ〜３０３ｄ，３０４ａ〜３０４ｄよりも幅が大きいことが好ましく、また、これらよりはるかに幅が大きいことがより好ましい。それぞれの構造は、保持素子３０２と接続されている１つのバネ素子３０３ａ〜３０３ｄ、および、それぞれのバネ素子３０３ａ〜３０３ｄと接続されている、エネルギー供給ユニットの永久磁石としての永久磁石である１つの鉄つまみ（Eisen-Zunge）３０４ａ〜３０４ｄから構成されている。外部に振動が存在するとき、構造３０３ａ＋３０４ａ、３０３ｂ＋３０４ｂ、３０３ｃ＋３０４ｃ、３０３ｄ＋３０４ｄの少なくとも１つが振動する。さらに、シリコンチップ３０１に接して、第１〜第４のループ３０５ａ〜３０５ｄが、回路構造３００のエネルギー供給ユニットのインダクタンスとして形成されている。
【００６７】
以下に説明するように、ループ３０５ａ〜３０５ｄのそれぞれにおいて、誘導電圧が発生しうる。この誘導電流は、それぞれの整流器３０６によって、それぞれのループ端の間で整流される。これにより、回路構造３００の機能的ユニットとしてのセンサーに、電気的な整流が供給される。
【００６８】
シリコンチップ３０１に垂直に延びている保持素子３０２に、宙に浮いている構造が備えられている。該構造は、それぞれ、保持素子３０２から延びているバネ素子ループ３０３ａ〜３０３ｄおよびそれぞれのバネ素子ループ３０３ａ〜３０３ｄの自由端部に取り付けられた永久磁石としての第１〜第４の鉄つまみ３０４ａ〜３０４ｄから構成されている。矢印３０７で示されているように、外部刺激である振動が存在すれば、バネ素子３０３ａ〜３０３ｄおよびそれに伴う鉄つまみ３０４ａ〜３０４ｄからなる構造の１つまたは複数が振動する。
【００６９】
回路構造３００では、エネルギー供給ユニットの永久磁石材料が、図１のように櫛構造の形状ではなく、それぞれ別々に備えられている鉄つまみ３０４ａ〜３０４ｄとして備えられている。つまみ３０４ａ〜３０４ｄのそれぞれは、関連付けられている波形ループ３０５ａ〜３０５ｄを介して振幅する。第１から第４バネ素子３０３ａ〜３０３ｄは、鉄つまみ３０４ａ〜３０４ｄの細くなっている部分として実施されている。これらバネ素子３０３ａ〜３０３ｄは、保持素子３０２と横側で固定されている。
【００７０】
回路構造３００では、つまみ３０４ａ〜３０４ｄおよび関連付けられているバネ素子３０３ａ〜３０３ｄは、構造３０３ａと３０４ａ、３０３ｂと３０４ｂ、３０３ｃと３０４ｃ、および、３０３ｄと３０４ｄのそれぞれが、励起される外部振幅が所定の周波数のときに、最適に（つまり、共振して）発振可能なようにそれぞれ実施されている。従って、回路構造３００は、励起される振幅の広い周波数帯域をカバーできる。この場合、特定の振動周波数の外部振動のときに、つまみ３０４ａ〜３０４ｄの１つ以上が、バネ素子３０３ａ〜３０３ｄと共に共振して振幅する。必ずしも全てのつまみ３０４ａ〜３０４ｄが、一定の位相関係（festen Phasenbeziehung）で相互に振幅する必要はないので、導体ループ３０３ａ〜３０３ｄのそれぞれに、別々の整流器３０６が備えられている。
【００７１】
具体的には、つまみ３０４ａ〜３０４ｄのそれぞれが、薄い突出部（Fortsatz）を備えている。この突出部を、バネ素子３０３ａ〜３０３ｄとして使用する。つまみ３０４ａ〜３０４ｄおよびバネ３０３ａ〜３０３ｄの形状（Geometrie）を適合させることにより、つまみ−バネ組み合わせ（Zunge-Feder-Kombination）の各共振周波数を設定できる。あるいは、つまみ３０４ａ〜３０４ｄの下側の導体ループ３０５ａ〜３０５ｄを、螺旋インダクタなどとして実施することもできる。
【００７２】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明の回路構造のインダクタンスの様々な実施形態を示す。
【００７３】
図４（ａ）に示すコイルは、複数のほぼ長方形に形成されている渦巻き（Windungen）が入れ子状に備えられている螺旋インダクタである。
【００７４】
図４（ｂ）の螺旋インダクタは、内側から外側へ半径が大きくなる、ほぼ円形で同心円状の渦巻きから形成されている。
【００７５】
図４（ｃ）の螺旋インダクタは、縁辺が丸くなった導体経路を備えている点が、図４（ａ）の螺旋インダクタとは異なっている。
【００７６】
図４（ｄ）に、図４（ａ）に記載した３つの螺旋インダクタが共同接続されているインダクタンスを示す。図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）に記載のインダクタの複数を、任意の組み合わせで共同接続することもできる。これは、電気的エネルギーを、振動する永久磁石から特に効果的に獲得できるようにするためである。このようなインダクタは、隣り合わせておよび／または積み重ねて（つまり、基板レベルの中に２次元に）、および、３次元に（すなわち、複数の螺旋インダクタ面を、図４（ｄ）の図面に対して垂直に）配置することもできる。
【００７７】
さらに、図５（ａ）〜図５（ｄ）に、本発明の第４実施例のモノリシック集積回路構造の製造プロセスにおける種々の時点での積層を記載する。
【００７８】
図５（ａ）に記載の積層５００を形成するため、シリコン基板５０１に、酸化シリコン層５０２を、約１００ナノメートルの厚さで形成する。酸化シリコン層５０２に、窒化チタン層５０３を、約１０ナノメートル〜１００ナノメートルの厚さで堆積させる。このようにして形成した積層に、アルミニウム層５０４を堆積させる。このアルミニウム層５０４は、例えば約１００ナノメートル〜１０００ナノメートルでもよい。アルミニウム層５０４に、さらに、窒化チタン層５０５を、約１０ナノメートル〜１００ナノメートルの厚さで堆積させる。
【００７９】
図５（ｂ）に記載の積層５１０を形成するために、積層５１０の窒化チタン層５０３、アルミニウム層５０４、および、さらに窒化チタン層５０５を、リソグラフィー方法およびエッチング方法を用いて、集積波形コイル５１１が生成されるようにパターン化する。パターン化した積層に、窒化シリコン材料（あるいは、酸化シリコン材料または電離定数の低い材質を堆積させ、ＣＭＰ（「chemical mechanical polishing」）方法を用いて平坦化する。このようにして、窒化シリコン領域５１２を形成する。この窒化シリコン領域５１２に、波形コイル５１１が埋め込まれている。波形コイル５１１が、アルミニウム材料の代わりに銅材料のベースに形成されているほうがよい場合、波形コイル５１１を、ダマスカス方法（Damascene-Verfahrens）によって実現できる。
【００８０】
図５（ｃ）に示す積層５２０を形成するために、積層５１０の表面に、まず、窒化シリコン材料を含むエッチストップ層５２１を堆積させ、このエッチストップ層５２１に、酸化シリコン材料を含む犠牲層５２２を堆積させ、この犠牲層５２２に、強磁性鉄材料（ferromagnetischem Eisen-Material）を含む磁気層５２３を堆積させる。図５（ｃ）では、磁気層５２３の垂直な広がり（高さ）が、約２００ナノメートルである。
【００８１】
図５（ｄ）に記載の本発明の第４実施例の回路構造５３０を形成するために、まず、リソグラフィー方法およびエッチング方法を用いて、第１および第２バネ素子５３２，５３３が形成されるように、磁気層５２３をパターン化する。パターン化した磁気層５２３の中央領域に形成された鉄製の櫛構造５３４を、これらバネ素子の間に配置する。鉄製の櫛構造５３４を、宙に浮く状態で実現するために、続いて、選択的なエッチング方法を用いて、第１および第２バネ素子５３２，５３３と、鉄製の櫛構造５３４との下側にある犠牲層５２２を除去する。その結果、犠牲層５２２の材料が、エッチストップ層５２１とその上に配置されている磁気層５２３の構成要素との間に垂直な間隔を保持するための間隔保持膜５３１として、回路構造５３０の端部領域にのみ残留する。エッチング方法のときに、選択的なエッチング方法を停止するために、このエッチストップ層５２１を使用する。選択的なエッチング方法では、犠牲層５２２の材料のみをエッチングし、エッチストップ層５２１の材料をエッチングしない。
【００８２】
さらに、図６（ａ）〜図６（ｃ）に、本発明の第５実施例の回路構造の製造プロセスを記載する。
【００８３】
図６（ａ）に記載の積層６００は、図５（ｃ）に記載の積層５２０にほぼ相当している。とりわけ、積層６００では、図５（ｃ）よりも多くの単一部品、すなわち、波形コイル５１１のコイル渦巻き（Spulenwindungen）が備えられている。
【００８４】
さらに、図６（ｂ）、図６（ｃ）に、本発明の第５実施例の回路構造を記載する。図６（ｂ）は、回路構造の平面図６１０を示す。さらに、図６（ｃ）は、図６（ｂ）の破線Ｉ−Ｉ’に沿った回路構造の断面図６２０を示す。
【００８５】
図６（ｂ）、図６（ｃ）に記載の回路構造を形成するために、リソグラフィー方法およびエッチング方法を使用して、図６（ｂ）、図６（ｃ）では、パターン化された磁気層５２３の左側と右側の端部領域に、第１および第２層半導体領域６１１，６１２が形成されているように、連続６００の磁気層５２３をパターン化する。パターン化された磁気層５２３の中央領域に、複数の歯６１６を有する鉄製の櫛構造６１５が形成されている。第１半導体領域６１１と、図６（ｂ）、図６（ｃ）の鉄製の櫛構造６１５の左側の部分との間に、第１バネ素子６１３が形成されている。鉄製の櫛構造６１５の図６（ｂ）、図６（ｃ）の右側の部分と、第２半導体領域６１２との間に、第２バネ素子６１４が形成されている。磁気層５２３をパターン化した後、等方性エッチング方法を使用して、犠牲層５２２の材料を除去する。その結果、エッチストップ層５２１と磁気層５２３との間の、図６（ｃ）の回路構造の左側と右側の部分領域にのみ、間隔保持膜５３１が残留する。
【００８６】
本発明の回路構造では、波形コイル用の材料として銅を用いるほうがよい場合、波形コイルを、ダマスカス方法によって形成することが好ましい。
【００８７】
さらに、図７（ａ）〜図７（ｅ）に、本発明の第６実施例の回路構造の製造プロセスにおける種々の時点での積層を示す。この方法では、波形コイルが銅材料から形成されている。
【００８８】
図７（ａ）に記載の積層７００を形成するために、第１酸化シリコン層７０１を、リソグラフィー方法およびエッチング方法を使用してパターン化する。そして、このようにして形成されたトレンチは、遮断領域（障壁領域）７０２を形成する。続いて、１つ以上のトレンチに銅材料を充填する。その結果、平坦化方法（例えばＣＭＰ方法「Chemical Mechanical Polishing」）の後、第１銅領域７０３が形成される。このようにして形成された積層に、窒化シリコン層を堆積させる。その結果、第１窒化シリコンエッチストップ層７０４が形成される。このようにして形成された積層に、第２酸化シリコン層７０５を形成する。このようにして形成された積層に、第２窒化シリコンエッチストップ層７０６を形成する。第２窒化シリコンエッチストップ層７０６に、さらに酸化シリコン層を析出させ、リソグラフィー方法およびエッチング方法を使用して、酸化シリコン領域７０７にパターン化する。この酸化シリコン領域７０７に、トレンチ７０８が埋め込まれている。
【００８９】
図７（ｂ）に記載の積層７１０を形成するために、リソグラフィー方法およびエッチング方法を使用して、さらにトレンチ７１１を、第２酸化シリコン層７０５と第２窒化シリコンエッチストップ層７０６に埋め込む。更なるトレンチ７１１を、ヴィア開口部（Via-Oeffnung）として使用する。第２酸化シリコン層７０５をエッチングするときに、第１窒化シリコンエッチストップ層７０４を、エッチング工程を停止するために使用する。続いて、パターン化のために形成されているフォトマスク（図示せず）を、例えば、酸素プラズマ方法を使用して除去する。フォトレジストを除去する間に、第１銅領域７０３は、第１窒化シリコンエッチストップ層７０４を用いて、酸素プラズマによる悪影響から保護されている。
【００９０】
図７（ｃ）に記載の積層７２０を形成するために、積層７１０に、選択的エッチング方法を行う。これは、露出した窒化シリコン材料を除去するためである。その結果、第１および第２窒化シリコンエッチストップ層７０４，７０６の露出した窒化シリコン材料が除去される。その結果、第１銅領域７０３の銅材料が露出する。エッチングしすぎると、トレンチ７０８は、第２酸化シリコン層７０５へ入ってしまう。
【００９１】
図７（ｄ）に記載の積層７３０を形成するために、スパッタ方法を使用して、遮断層７３１を形成するための材料を、積層７２０上に蒸着させる。さらに、２段階プロセスでは、第２銅領域７３２を、遮断層７３１に、全面的に蒸着させる。このため、まず、薄い核層（Keimschicht）を、スパッタ方法を使用して蒸着させる。続いて、第２銅領域７３２を形成するために、電子プレーティング（Elektroplating）方法を使用して、更なる銅を堆積させる。
【００９２】
図７（ｅ）に記載の積層７４０を形成するために、ＣＭＰ方法（「Chemical Mechanical Polisching」）を使用して、遮断層７３１上を越えて垂直に突出する第２銅領域７３２の材料を除去する。その結果、第３銅領域７４１が形成される。さらに、このようにして形成した積層の表面に、窒化シリコン材料を堆積させる。その結果、保護層７４２が形成される。
第１および第３銅領域７０３，７４１からなる銅構造の少なくとも一部を、例えば、波形コイルまたは波形コイルの渦巻きとして使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１（ａ）（ｂ）は、２の異なる駆動状態における、本発明の第１の実施形態のモノリシック集積回路の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のモノリシック集積回路の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のモノリシック集積回路の平面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明のモノリシック集積回路における異なる実施形態の使用のためのインダクタンスを示す図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、  本発明の第４の実施形態におけるモノリシック集積回路の製造プロセスにおける種々の時点での積層を示す図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の第５の実施形態におけるモノリシック集積回路の製造プロセスにおける種々の時点での積層を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｅ）は、本発明の第６の実施形態におけるモノリシック集積回路の製造プロセスにおける種々の時点での積層を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００    回路構造
１０１    シリコン基板
１０２    ニッケル櫛構造（Nickel-Kammstruktur）
１０３    波形コイル（Maeanderspule）
１０４    第１バネ素子
１０５    第２バネ素子
１０６    運動方向
１０７    櫛の歯
１０８    コイルループ（Spulenschleife）
２００    回路構造
２０１    シリコン基板
２０２    導体経路（Leiterbahn）
２０３    絶縁領域
２０４    軟磁気層（Weichmagnet-Schicht）
２０５    酸化シリコン層
２０６    波形コイル
２０７    コバルト永久磁石
２０８    Ｎ極
２０９    Ｓ極
２１０    運動方向
２１１    保護層
３００    回路構造
３０１    シリコンチップ
３０２    保持素子
３０３ａ    第１バネ素子
３０３ｂ    第２バネ素子
３０３ｃ    第３バネ素子
３０３ｄ    第４バネ素子
３０４ａ    第１鉄つまみ（erste Eisen-Zunge）
３０４ｂ    第２鉄つまみ
３０４ｃ    第３鉄つまみ
３０４ｄ    第４鉄つまみ
３０５ａ    第１ループ
３０５ｂ    第２ループ
３０５ｃ    第３ループ
３０５ｄ    第４ループ
３０６    整流器
３０７    矢印
５００    積層
５０１    シリコン基板
５０２    酸化シリコン層
５０３    窒化チタン層
５０４    アルミニウム層
５０５    他の窒化チタン層
５１０    積層
５１１    波形コイル
５１２    窒化シリコン領域
５２０    積層
５２１    エッチストップ層
５２２    犠牲層
５２３    磁気層
５３０    回路構造
５３１    間隔保持膜
５３２    第１バネ素子
５３３    第２バネ素子
５３４    鉄製の櫛構造（Eisen-Kammstruktur）
６００    積層
６１０    回路構造の平面図
６１１    第１保持領域
６１２    第２保持領域
６１３    第１バネ素子
６１４    第２バネ素子
６１５    鉄製の櫛構造
６１６    歯
６２０    回路構造の断面図
７００    積層
７０１    第１酸化シリコン層
７０２    遮断領域（Barrierenbereich）
７０３    第１銅領域
７０４    第１窒化シリコンエッチストップ層
７０５    第２酸化シリコン層
７０６    第２窒化シリコンエッチストップ層
７０７    酸化シリコン領域
７０８    トレンチ
７１０    積層
７１１    他のトレンチ
７２０    積層
７３０    積層
７３１    遮断層（Barrierenschicht）
７３２    第２銅領域
７４０    積層
７４１    第３銅領域
７４２    保護層
【図１】
2004297050.tif 000003
【図２】
2004297050.tif 000004
【図３】
2004297050.tif 000005
【図４】
2004297050.tif 000006
【図５】
2004297050.tif 000007
【図６】
2004297050.tif 000008
【図７】
2004297050.tif 000009