发明名称 电感–电容元件、半导体装置、及电感–电容元件之制造方法
摘要 一种具有良好衰减特性之电感-电容(LC)元件,半导体装置,及该LC元件之制造方法,其构成是包含有指定形状之第2电极直接形成在半导体基板之表面,和指定形状之第1电极以包来绝缘层之方式形成在半导体基板之表面,当对连接到第1电极之控制用电极施加指定之闸极电压时,涗着第1电极所形成之通道和第2电极分另具有作为电感器之功能,而且在其间分布常数式的形成有电容器,使该通道作为信号之传输路径。该LC元件和半导体装置之制造很简单,可以省略后续工程之零件组合作业,和可以形成为IC或LSI之一部份,亦可以控制其特性。
申请公布号 TW245047 申请公布日期 1995.04.11
申请号 TW083107667 申请日期 1994.08.22
申请人 池田毅;冈村进 发明人 池田毅;冈村进
分类号 H01L27/22;H01L29/92 主分类号 H01L27/22
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种电感-电容(LC)元件,具备有:半导体基板,其n 区域或p区域之任何一方之单一层形成在表面侧; 第1电 极,经由绝缘层形成在上述之半导体基板上,具有 作为指 定形状之闸极之功能;指定形状之第2电极,相对于 上述 第1电极成为在同一平面内平行的邻接,被形成在 上述之 半导体基板上;第1扩散区域,位于上述半导体基板 内, 形成在对应到上述第1电极所形成之通道之一端之 附近; 和第2扩散区域,位于上述半导体基板内,形成在上 述通 道之另外一端之附近;其特征是:上述之通道和上 述之第 2电极分别用来形成电感器,在其间分布常数式的 存在有 所形成之电容器;和至少使用对应到上述第1电极 所形成 之通道作为信号传输路径。2.如申请专利范围第1 项之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为涡漩形状。3.如申请专利范围第1项 之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为蛇行形状。4.如申请专利范围第1项 之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为曲线形状。5.如申请专利范围第1项 之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为直线形状。6.一种LC元件,具备有:指 定形状之第1电极,经由绝缘 层形成在半导体基板之一方之面上,具有作为闸极 之功能 ;指定形状之第2电极,形成在上述半导体基板之另 外一 方之面上,位于与上述第1电极互相面对之位置;第1 扩 散区域,位于上述之半导体基板内,形成在对应到 上述第 1电极所形成之通道之一端之附近;和第2扩散区域, 位 于上述之半导体基板内,形成在上述通道之另外一 端之附 近;其特征是:对应到上述第1电极所形成之通道和 上述 之第2电极分别用来形成电感器,在其间分布常数 式的存 在有所形成之电容器;和至少使用对应到上述第1 电极所 形成之通道作为信号之传输路径。7.如申请专利 范围第6项之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为涡漩形状。8.如申请专利范围第6项 之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为蛇行形状。9.如申请专利范围第6项 之LC元件,其中上述之第1和第 2电极之形状为曲线形状。10.如申请专利范围第6 项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为直线形状。11.一种LC元件,具备有 :半导体基板,其n区域或p区域 之任何一方之单一层形成在表面侧;指定形状之第 1电极 ,经由绝缘层形成在上述之半导体基板上,具有作 为闸极 之功能;指定形状之第2电极,对上述第1电极成为在 同 一平面内平行的邻接,被形成在上述之半导体基板 上;扩 散区域,位于上述半导体基板内,形成在对应到上 述第1 电极所形成之通道之一端之附近;其特征是:上述 之通道 和上述之第2电极分别用来形成电感器,在其间分 布常数 式的存在有所形成之电容器;和使用上述之第2电 极作为 信号传输路径。12.如申请专利范围第11项之LC元件 ,其中上述之第1和 第2电极之形状为涡漩形状。13.如申请专利范围第 11项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为蛇行形状。14.如申请专利范围第 11项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为曲线形状。15.如申请专利范围第 11项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为直线形状。16.一种LC元件,具备有 :指定形状之第1电极,经由绝 缘层形成在半导体基板之一方之面上,具有作为闸 极之功 能;指定形状之第2电极,形成在上述半导体基板之 另外 一方之面上,形成在与上述第1电极互相面对之位 置;和 扩散区域,位于上述之半导体基板内,形成在对应 到上述 第1电极所形成之通道之一端之附近;其特征是:对 应到 上述第1电极所形成之通道和上述之第2电极分别 用来形 成电感器,在其间分布常数式的存在有所形成之电 容器; 和使用上述之第2电极作为信号传输路径。17.如申 请专利范围第16项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为涡漩形状。18.如申请专利范围第 16项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为蛇行形状。19.如申请专利范围第 16项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为曲线形状。20.如申请专利范围第 16项之LC元件,其中上述之第1和 第2电极之形状为直线形状。21.如申请专利范围第 1至5项中之任何一项之LC元件, 其中所使用之半导体基板形成有反转层包含有沿 着上述第 1和第2电极之指定形状之n区域或p区域。22.如申请 专利范围第6至10项中之任何一项之LC元件, 其中所使用之半导体基板形成有反转层包含有位 于上述第 1和第2电极之各导体部份间之n区域或p区域。23.如 申请专利范围第11至15项中之任何一项之LC元件, 其中所使用之半导体基板形成有反转层包含有沿 着上述第 1和第2电极之指定形状n区域或p区域。24.如申请专 利范围第16至20项中之任何一项之LC元件, 其中所使用之半导体基板形成有反转层包含有位 于上述第 1和第2电极之各导体部份间之n区域或p区域。25.如 申请专利范围第1至10项中之任何一项之LC元件, 其中具备有:第1和第2输入/输出电极,被电连接到 上 述之第1和第2扩散区域;和地线电极,被电连接到上 述 第2电极之一端之附近;从上述第1和第2输入/输出 电 极之任何一方输入信号和从另外一方输出信号,以 及将上 述之地线电极连接到固定电位之电源或接地。26. 如申请专利范围第21项之LC元件,其中具备有:第1 和第2输入/输出电极,被电连接到上述之第1和第2 扩 散区域;和地线电极,被电连接到上述第2电极之一 端之 附近;从上述第1和第2输入/输出电极之任何一方输 入 信号和从另外一方输出信号,以及将上述之地线电 极连接 到固定电位之电源或接地。27.如申请专利范围第 22项之LC元件,其中具备有:第1 和第2输入/输出电极,被电连接到上述之第1和第2 扩 散区域;和地线电极,被电连接到上述第2电极之一 端之 附近;从上述第1和第2输入/输出电极之任何一方输 入 信号和从另外一方输出信号,以及将上述之地线电 极连接 到固定电位之电源或接地。28.如申请专利范围第 11至20项中之任何一项之LC元件, 其中具备有:第1和第2输入/输出电极,被电连接到 上 述第2电极之一端和另外一端;和地线电极,被电连 接到 形成于通道之一端之附近之上述扩散区域,该通道 之形成 对应到上述之第1电极或分割上述第1电极之电极 片;从 上述第1和第2输入/输出电极之任何一方输入信号 和从 另外一方输出信号,以及将上述之地线电极连接到 固定电 位之电源或接地。29.如申请专利范围第23项LC元件 ,其中具备有:第1和 第2输入/输出电极,被电连接到上述之第2电极之一 端 和另外一端;和地线电极,被电连接到形成于通道 之一端 之附近之上述扩散区域,该通道之形成对应到上述 之第1 电极或分割上述第1电极之电极片;从上述第1和第2 输 入/输出电极之任何一方输入信号和从另外一方输 出信号 ,以及将上述之地线电极连接到固定电位之电源或 接地。30.如申请专利范围第24项之LC元件,其中具 备有:第1 和第2输入/输出电极,被电连接到上述之第2电极之 一 端和另外一端;和地线电极,被电连接到形成于通 道之一 端之附近之上述扩散区域,该通道之形成对应到上 述第1 电极或分割上述第1电极之电极片;从上述第1和第2 输 入/输出电极之任何一方输入信号和从另外一方输 出信号 ,以及将上述之地线电极连接到固定电位之电源或 接地。31.如申请专利范围第1至10项中之任何一项 之LC元件, 其中具备有:第1和第2输入/输出电极,被电连接到 上 述之第1和第2扩散区域;和第3和第4输入/输出电极 ,被电连接到上述之第2电极之一端和另外一端;对 应到 上述第1电极所形成之通道和上述第2电极双方作 为信号 传输路径,藉以使用作共模型之元件。32.如申请专 利范围第21项之LC元件,其中具备有:第1 和第2输入/输出电极,被电连接到上述之第1和第2 扩 散区域;第3和第4输入/输出电极,被电连接到上述 之 第2电极之一端和另外一端;对应到上述第1电极所 形成 之通道和上述第2电极双方作为信号传输路径,藉 以使用 作共模型之元件。33.如申请专利范围第22项之LC元 件,其中具备有:第1 和第2输入/输出电极,被电连接到上述之第1和第2 扩 散区域;第3和第4输入/输出电极,被电连接到上述 之 第2电极之一端和另外一端;对应到上述第1电极所 形成 之通道和上述第2电极双方作为信号传输路径,藉 以使用 作共模型之元件。34.如申请专利范围第1至10项中 之任何一项之LC元件, 其中:只使用上述之通道作为信号传输路径;和将 上述之 第2电极分割成多个,该被分割之多个电极片互相 电连接 。35.如申请专利范围第25项之LC元件,其中:只使用 上述 之通道作为信号传输路径;和将上述之第2电极分 割成多 个,该被分割之多个电极片互相电连接。36.如申请 专利范围第11至20项中之任何一项之LC元件, 其中将上述第1电极分割成多个,在对应到被分割 之多个 电极片所形成之多个通道中每一个之一端之附近 设置扩散 区域,多个扩散区域互相电连接。37.如申请专利范 围第28项之LC元件,其中将上述第1电 极分割成多个,在对应到被分割之多个电极片所形 成之多 个通道中每一个之一端之附近设置扩散区域,该多 个扩散 区域互相电连接。38.如申请专利范围第1至20项中 之任何一项之LC元件, 其中经由将施加到上述第1电极之闸极电压设定成 可变方 式,至少可以将上述通道之电阻値控制成可变之方 式。39.如申请专利范围第25项之LC元件,其中经由 将施加到 上述第1电极之闸极电压设定成可变方式,至少可 以将上 述通道之电阻値控制成可变之方式。40.如申请专 利范围第28项之LC元件,其中经由将施加到 上述第1电极之闸极电压设定成可变方式,至少可 以将上 述通道之电阻値控制成可变之方式。41.如申请专 利范围第31项之LC元件,其中经由将施加到 上述第1电极之闸极电压设定成可变方式,至少可 以将上 述通道之电阻値控制成可变之方式。42.如申请专 利范围第1至20项中之任何一项之LC元件, 其中在上述半导体基板表面附近之对应到上述第1 电极之 位置,预先注入有载体。43.如申请专利范围第25项 之LC元件,其中在上述半导体 基板表面附近之对应到上述第1电极之位置,预先 注入有 载体。44.如申请专利范围第28项之LC元件,其中在 上述半导体 基板表面附近之对应到上述第1电极之位置,预先 注入有 载体。45.如申请专利范围第31项之LC元件,其中在 上述半导体 基板表面附近之对应到上述第1电极之位置,预先 注入有 载体。46.如申请专利范围第1至20项中之任何一项 之LC元件, 其中经由将上述第2电极之长度设定成比上述第1 电极长 或短,藉以使上述通道和上述第2电极产生部份的 对应。47.如申请专利范围第25项之LC元件,其中经 由将上述第 2电极之长度设定成比上述第1电极长或短,藉以使 上述 通道和上述第2电极产生部份的对应。48.如申请专 利范围第28项之LC元件,其中经由将上述第 2电极之长度设定成比上述第1电极长或短,藉以使 上述 通道和上述第2电极产生部份的对应。49.如申请专 利范围第31项之LC元件,其中经由将上述第 2电极之长度设定成比上述第1电极长或短,藉以使 上述 通道和上述第2电极产生部份的对应。50.如申请专 利范围第1至20项中之任何一项之LC元件, 其中将缓冲器连接在上述信号传输路径之输出侧 。51.如申请专利范围第25项之LC元件,其中将缓冲 器连接 在上述信号传输路径之输出侧。52.如申请专利范 围第28项之LC元件,其中将缓冲器连接 在上述信号传输路径之输出侧。53.如申请专利范 围第31项之LC元件,其中将缓冲器连接 在上述信号传输路径之输出侧。54.如申请专利范 围第1至20项中之任何一项之LC元件, 其中至少在上述之第1电极设有保护电路用来将过 载电压 旁通到动作电源线侧或地线侧。55.如申请专利范 围第25项之LC元件,其中至少在上述之 第1电极设有保护电路用来将过载电压旁通到动作 电源线 侧或地线侧。56.如申请专利范围第28项之LC元件, 其中至少在上述之 第1电极设有保护电路用来将过载电压旁通到动作 电源线 侧或地线侧。57.如申请专利范围第31项之LC元件, 其中至少在上述之 第1电极设有保护电路用来将过载电压旁通到动作 电源线 侧或地线侧。58.如申请专利范围第1至20项中之任 何一项之LC元件, 其中在全体之表面形成绝缘膜,利用蚀刻或雷射光 照射用 以除去该绝缘膜之一部份,藉以开孔,利用焊接封 闭该孔 使其成为从表面突起之程度,藉以进行端子之附加 。59.如申请专利范围第25项之LC元件,其中在全体 之表面 形成绝缘膜,利用蚀刻或雷射光照射用以除去该绝 缘膜之 一部份,藉以开孔,利用焊接封闭该孔使其成为从 表面突 起之程度,藉以进行端子之附加。60.如申请专利范 围第28项之LC元件,其中在全体之表面 形成绝缘膜,利用蚀刻或雷射光照射用以除去该绝 缘膜之 一部份,藉以开孔,利用焊接封闭该孔使其成为从 表面突 起之程度,藉以进行端子之附加。61.如申请专利范 围第31项之LC元件,其中在全体之表面 形成绝缘膜,利用蚀刻或雷射光照射用以除去该绝 缘膜之 一部份,藉以开孔,利用焊接封闭该孔使其成为从 表面突 起之程度,藉以进行端子之附加。62.一种半导体装 置,其特征是使申请专利范围第1至20 项中之任何一项之LC元件为基板之一部份,将对应 到上述 第1电极所形成之通道和上述之第2电极之至少之 一方插 入到信号线或电源线,藉以使其形成一体。63.一种 半导体装置,其特征是使申请专利范围第25项之 LC元件为基板之一部份,将对应到上述第1电极所形 成之 通道和上述之第2电极之至少之一方插入到信号线 或电源 线,藉以使其形成一体。64.一种半导体装置,其特 征是使申请专利范围第28项之 LC元件为基板之一部份,将对应到上述第1电极所形 成之 通道和上述之第2电极之至少之一方插入到信号线 或电源 线,藉以使其形成一体。65.一种半导体装置,其特 征是使申请专利范围第31项之 LC元件为基板之一部份,将对应到上述第1电极所形 成之 通道和上述之第2电极之至少之一方插入到信号线 或电源 线,藉以使其形成一体。66.一种LC元件之制造方法, 其特征是所包含之工程有: 第1工程,经由将不纯物注入到半导体基板之一部 份,用 来形成第1和第2扩散区域;第2工程,在上述半导体 基 板上之全体或一部份之面形成绝缘层,藉以形成涡 漩形状 之第1电极用以连结上述之第1和第2扩散区域,和在 沿 着该第1电极之平行之邻接之位置形成涡漩形状之 第2电 极;和第3工程,形成配线层用来使上述第1和第2扩 散 区域分别与上述第1和第2电极产生电连接。67.一 种LC元件之制造方法,其特征是所包含之工程有: 第1工程,经由将不纯物注入到半导体基板之一部 份,用 来形成第1和第2扩散区域;第2工程,在上述半导体 基 板上之全体或一部份之面形成绝缘层,藉以形成蛇 行形状 之第1电极用以连结上述之第1和第2扩散区域,和在 沿 着该第1电极之平行之邻接之位置形成蛇行形状之 第2电 极;和第3工程,形成配线层用来使上述第1和第2扩 散 区域分别与上述第1和第2电极产生电连接。68.一 种LC元件之制造方法,其特征是所包含之工程有: 第1工程,经由将不纯物注入到半导体基板之一部 份,用 来形成扩散区域;第2工程,在上述半导体基板上之 全体 或一部份之面形成绝缘层,藉以形成涡漩形状之第 1电极 使其位于上述扩散区域之近傍之一端,和在沿着该 第1电 极之平行之邻接之位置形成涡漩形状之第2电极; 和第3 工程,形成配线层用来使上述之扩散区域分别与第 1和第 2电极产生电连接。69.一种LC元件之制造方法,其特 征是所包含之工程有: 第1工程,经由将不纯物注入到半导体基板之一部 份,用 来形成扩散区域;第2工程,在上述半导体基板上之 全体 或一部份之面形成绝缘层,藉以形成蛇行形状之第 1电极 使其位于上述扩散区域之近傍之一端,和在沿着该 第1电 极之平行之邻接之位置形成蛇行形状之第2电极; 和第3 工程,形成配线层用来使上述之扩散区域分别与第 1和第 2电极产生电连接。图1是适用本发明之第1实施例 之LC 元件之平面图。图2A和图2B是图1之A--A线之放大剖 面图 。图3是图1之B--B线之放大剖面图。图4是图1之C--C 线之放大剖面图。图5是图1之D--D线之放大剖面图 。图 6表示第1实施例之LC元件之长度方向之剖面构造。 图7A ,图7B,和图7C表示第1实施例之LC元件之等値电路。 图 8A和图8B用来说明通道之电阻値。图9A-图9G表示第1 实 施例之LC元件之制造工程。图10表示第1实施例之LC 元件 之变化例。图11表示第1实施例之LC元件之变化例 。图12 是图11所示之LC元件之A--A线之放大剖面图。图13表 示第 1实施例之LC元件之变化例。图14是适用本发明之 第2实 施例之LC元件之平面图。图15是图14之B--B线之放大 剖面 图。图16是图14之C--C线之放大剖面图。图17表示利 用蛇 行形状之电极形成电感器之原理。图18表示第2实 施例之 LC元件之变化例。图19表示第2实施例之LC元件之变 化例 。图20表示第2实施例之LC元件之变化例。图21是第 3实 施例之LC元件之平面图。图22表示第3实施例之LC元 件之 等値电路。图23表示第3实施例之LC元件之变化例 。图24 表示第3实施例之LC元件之变化例。图25表示第3实 施例 之LC元件之变化例。图26表示第4实施例之LC元件之 平面 图。图27表示第4实施例之LC元件之变化例。图28表 示第 4实施例之LC元件之变化例。图29表示第4实施例之 LC元 件之变化例。图30表示第5实施例之LC元件之平面 图。图 31表示第5实施例之LC元件之等値电路。图32表示第 5实 施例之LC元件之变化例。图33表示第6实施例之LC元 件之 平面图。图34表示第6实施例之LC元件之变化例。 图35表 示第7实施例之LC元件之平面图。图36表示第7实施 例之 LC元件之等値电路。图37表示第7实施例之LC元件之 变化 例。图38表示第8实施例之LC元件之平面图。图39表 示第 8实施例之LC元件之变化例。图40A,图40B,图41A,和 图41B是第9实施例之LC元件之平面图。图42表示第9 实 施例之LC元件之变化例。图43表示第9实施例之LC元 件之 变化例。图44表示第9实施例之LC元件之变化例。 图45和 图46表示变更输入/输出电极之位置后之变化例。 图47和 图48表示使用化学液相法进行附加端子之情况时 之概略。 图49是使各个实施例之LC元件作为LSI等之一部份之 情况 时之说明图。图50A,图50B,图50C,图50D和图50E表示 在各个实施例之LC元件之输出侧连接缓冲器之实 例图51A 和图51B表示在各个实施例之LC元件之输入侧连接 保护电 路之实例图52A和图52B表示在半导体基板内形成反 转层之 情况时之剖面构造。图53表示在半导体基板内形 成有反转 层之情况时之剖面构造。图54表示对基板之一部 份进行蚀
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