(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される渦巻き形状のインダクタ導体と、
前記インダクタ導体と同一の形状を有し、前記インダクタ導体と前記基板の間であって、前記インダクタ導体の下面側に絶縁層を介して対向配置され、フローティング構造で形成されるフローティング導体とを備えることを特徴とするインダクタ素子。
【請求項２】
基板上に形成される渦巻き形状のインダクタ導体と、
前記インダクタ導体の下面側に絶縁層を介して形成され、前記インダクタ導体と前記基板の間であって、前記インダクタ導体と対向配置され、フローティング構造で形成される渦巻き形状のフローティング導体とを備えることを特徴とするインダクタ素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記フローティング導体は、所定形状の溝によって複数の領域に分割されることを特徴とするインダクタ素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記インダクタ導体の内周端から外周側に引き出される電極引き出し部を備え、
前記電極引き出し部の一部を前記溝の内部に形成することを特徴とするインダクタ素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記インダクタ導体および前記フローティング導体の少なくとも一方は、各周回部分が八角に折れ曲がった渦巻き形状で形成されることを特徴とするインダクタ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦巻き形状のパターンを用いて形成されるインダクタ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
半導体基板上に薄膜形成技術を利用して渦巻き形状のパターンを形成し、このパターンをインダクタ素子として利用する半導体回路が知られている。
【０００３】
図１１はこの種のインダクタ素子から発生される磁束を説明する図である。同図に示す渦巻き形状のインダクタ素子１０１に所定の電流が流れると、同図の矢印で示すように半導体基板１０２の表面に垂直な方向、すなわち半導体基板１０２を貫通する方向に磁束が発生する。この方向の磁束は、渦電流や浮遊容量の発生原因となり、半導体基板１０２上に形成された他の半導体素子の動作に悪影響を与えるおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は渦電流と浮遊容量の発生を従来よりも低減することができるインダクタ素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１のインダクタ素子は、同一形状のインダクタ導体とフローティング導体を絶縁層を挟んで基板上に形成し、インダクタ導体と基板の間に配置されたフローティング導体をフローティング構造にする。すなわち、インダクタ導体と基板との間にフローティング導体を介在させることにより、基板表面に発生される渦電流や、インダクタ導体と基板表面との間に発生される浮遊容量を低減することができる。
【０００６】
請求項２のインダクタ素子は、渦巻き形状のフローティング導体をインダクタ導体に対向配置する。この場合も、渦電流や浮遊容量の発生が低減される。
【０００７】
請求項３のインダクタ素子は、フローティング導体を分割構造にする。
【０００８】
請求項４のインダクタ素子は、フローティング導体を分割する溝を設け、この溝の内部に電極引き出し部を形成し、この電極引き出し部をインダクタ導体と導通させる。これにより、インダクタ素子は２層メタル構造になる。
【００１０】
請求項５のインダクタ素子は、インダクタ導体とフローティング導体の少なくとも一方の形状を渦巻き形状にし、かつ渦巻きの各周回部分を八角に折り曲げる。八角に折り曲げることによりマスクの製造が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したインダクタンス素子について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
図１は基板上に形成された本実施形態のインダクタンス素子の概略を示す平面図、図２はインダクタンス素子の構造を簡略化して示した図である。本実施形態のインダクタ素子は、ほぼ同一形状のインダクタ導体１とフローティング導体２とを、後述する絶縁層の上下両面に対向配置した構造を有している。図１では、実線で示すインダクタ導体１と点線で示すフローティング導体２をずらして図示しているが、実際にはインダクタ導体１とフローティング導体２は図２に示すように重なるように形成されている。
【００１３】
インダクタ導体１の両端には、基板３上に形成された不図示の半導体回路が接続され、この半導体回路の作用によりインダクタ導体１に所定の電流が流れる。一方、フローティング導体２は、インダクタ導体１等の電圧変化の影響を受けないようにフローティング構造で形成されている。
【００１４】
インダクタ導体１とフローティング導体２はいずれも渦巻き形状で形成され、渦巻きの各周回部分は八角に折り曲げられている。このように、インダクタ導体１やフローティング導体２の形状を八角形にする理由は、八角以上の多角形や円形にする場合に比べてマスクの製造が容易なためであり、一方、八角未満の多角形にすると、インダクタ素子の電気的特性が悪くなるためである。
【００１５】
基板３には、例えばｎ型シリコン基板（ｎ−Ｓｉ基板）やその他の半導体基板（例えばゲルマニウムやアモルファスシリコン等の非晶質材料）が用いられる。あるいは、エポキシ等を材料とするプリント配線板を基板３として用いてもよい。また、インダクタ導体１は、アルミニウムや金等の金属薄膜、あるいはポリシリコン等の半導体材料で形成されている。
【００１６】
なお、基板３上には、インダクタ素子の他に、トランジスタ・ダイオード等の能動素子や、抵抗・コンデンサ等の受動素子が実装されるが、図１では、説明を簡単にするためにインダクタ素子のみを示している。
【００１７】
図３は図１のＡ−Ａ線の拡大断面図である。同図に示すように、基板３の表面に絶縁性の非磁性体膜４が形成され、その上面の一部に渦巻き状のフローティング導体２が形成される。また、非磁性体膜４とフローティング導体２の上面に絶縁層５が形成され、その上面には渦巻き状のインダクタ導体１が形成される。
【００１８】
一方、図４（ａ）は図１のＢ−Ｂ線の拡大断面図である。同図に示すように、インダクタ導体１の下面側の構造は図３と共通する。インダクタ導体１の一端には電極引き出し部１ａが接続されており、この電極引き出し部１ａは絶縁層６を挟んでインダクタ導体１の上面に形成されている。この電極引き出し部１ａは不図示の他の半導体回路に接続される。
【００１９】
このように、図１に示すインダクタ素子は、絶縁層５の上下両面に渦巻き形状のインダクタ導体１とフローティング導体２を対向配置した構造になっており、インダクタ導体１と基板３とが間隔を隔てて形成されるため、基板表面に発生される渦電流や、基板表面との間に発生される浮遊容量を低減できる。
【００２０】
なお、図１では、渦巻き形状のフローティング導体２を基板３上に形成する例を説明したが、図５に示すように複数に分割された構造のフローティング導体２′を基板３上に形成してもよい。
【００２１】
また、図１では渦巻きの周回数が３の例を示しているが、周回数は３に限定されず、図６（ａ）に示すようにほぼ１周でもよく、あるいは図６（ｂ）に示すように１周未満でもよい。さらに、インダクタ導体１やフローティング導体２を構成する渦巻きパターンのパターン幅やパターン間隔は同じである必要はなく、パターン幅やパターン間隔がインダクタ導体１とフローティング導体２とで異なっていてもよい。
【００２２】
〔第２の実施形態〕
第１の実施形態のインダクタ素子は、場所によって３層メタル構造になるのに対し、以下に説明する第２の実施形態のインダクタ素子は２層メタル構造のみで形成される点に特徴がある。
【００２３】
図７は第２の実施形態のインダクタ素子の概略を示す平面図である。同図に示すように、第２の実施形態のインダクタ素子は、いずれも渦巻き形状のインダクタ導体１１とフローティング導体１２とで構成され、フローティング導体１２は、渦巻きの中心から外縁に欠けて延びる溝Ｐによって複数の領域に分割されている。
【００２４】
図８（ａ）は図７のＢ′−Ｂ′線の拡大断面図、図８（ｂ）は図７のＣ−Ｃ線の拡大断面図である。これらの図に示すように、インダクタ導体１１の一端に接続された電極引き出し部１１ａの一部はフローティング導体１２の溝Ｐの内部に形成されている。すなわち、電極引き出し部１１ａとフローティング導体１２とを基板３上の同一高さに形成することにより、インダクタ素子の全体を２層メタル構造にすることができ、製造工程の簡略化が図れる。
【００２５】
一方、図９は第２の実施形態の変形例を示す図であり、図９（ａ）はインダクタ素子の概略を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ線の拡大断面図である。図９（ｂ）に示すようにインダクタ導体１１′の一部は溝Ｐの内部に形成されており、溝Ｐの上方に電極引き出し部１１′ａが形成されている。この電極引き出し部１１′ａは、インダクタ導体１１′と同一高さに形成されているため、インダクタ素子の全体を２層メタル構造にすることができる。
【００２６】
〔第３の実施形態〕
第１の実施形態では、絶縁層５の上面側のインダクタ導体１と下面側のインダクタ導体２とをほぼ同一形状にしているが、これらインダクタ導体の全長にわたって形状が同一である必要はなく、一部だけが一致していてもよい。
【００２７】
図１０は第３の実施形態のインダクタ素子の概略を示す平面図である。同図において、実線は絶縁層５の上面側に形成されたインダクタ導体２１、点線は絶縁層５の下面側に形成されたフローティング導体２２をそれぞれ表している。同図に示すように、フローティング導体２２は、インダクタ導体２１の一部と同じ形状をしており、これら形状が同じ部分は絶縁層５を挟んで対向する位置に形成されている。
【００２８】
このように、インダクタ導体２１とフローティング導体２２の一部の形状だけが同一であっても部分的な２層構造となるため、第１の実施形態と同様に、渦電流と浮遊容量の発生を低減することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、同一形状のインダクタ導体とフローティング導体を絶縁層を挟んで対向配置した２層構造にするため、インダクタ導体が基板から間隔を隔てて形成され、基板表面に発生される渦電流や、インダクタ導体と基板表面との間に発生される浮遊容量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上に形成されたインダクタ素子の概略を示す平面図である。
【図２】インダクタ素子の構造を簡略化して示した図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線の拡大断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線の拡大断面図である。
【図５】複数に分割された構造のフローティング導体を有するインダクタ素子の概略を示す平面図である。
【図６】（ａ）は渦巻きの周回数がほぼ１周の例を示す図、（ｂ）は１周未満の例を示す図である。
【図７】第２の実施形態のインダクタ素子の概略を示す平面図である。
【図８】（ａ）は図７のＢ′−Ｂ′線の拡大断面図、（ｂ）は図７のＣ−Ｃ線の拡大断面図である。
【図９】第２の実施形態の変形例を示す図で、（ａ）はインダクタ素子の概略を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線の拡大断面図である。
【図１０】第３の実施形態のインダクタ素子の概略を示す平面図である。
【図１１】インダクタ素子から発生される磁束を説明する図である。
【符号の説明】
１  インダクタ導体
２  フローティング導体
３  基板
４  非磁性体膜
５、６  絶縁層
【図１】
0003808557.tif 000002
【図２】
0003808557.tif 000003
【図３】
0003808557.tif 000004
【図４】
0003808557.tif 000005
【図５】
0003808557.tif 000006
【図６】
0003808557.tif 000007
【図７】
0003808557.tif 000008
【図８】
0003808557.tif 000009
【図９】
0003808557.tif 000010
【図１０】
0003808557.tif 000011
【図１１】
0003808557.tif 000012