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半导体装置
申请号	CN201410826626.8	申请日	2014-12-25	公开(公告)号	CN104752394B	公开(公告)日	2017-11-10
申请人	三菱电机株式会社;			发明人	塚原良洋; 石田多华生;
摘要	得到一种半导体装置，其能够改变增益的频率特性，而不改变螺旋电感器的匝数及占有面积。在半导体基板 (1)上设置有螺旋电感器(2)，在螺旋电感器(2)上隔着电介体膜(3)设置有螺旋电感器(4)。接触孔(5)贯穿电介体膜(3)而将二者的内端部电连接。从螺旋电感器(2)的外端部朝向内端部的旋转方向、与从螺旋电感器(4)的内端部朝向外端部的旋转方向相同。螺旋电感器(2)具有直线状配线(2c)。螺旋电感器(4)具有与直线状配线(2c)平行的直线状配线(4c)。直线状配线(4c)隔着电介体膜(3)配置于直线状配线(2c)的上方。对于除了直线状配线(2c)、(4c)以外的部分，在俯视观察时，螺旋电感器(4)的配线配置于螺旋电感器(2)的配线之间的间隙中。
权利要求	1.一种半导体装置，其特征在于，具有：半导体基板；第1电感器，其设置于所述半导体基板上，具有由第1金属导体构成的多个螺旋状配线；电介体膜，其覆盖所述第1电感器；第2电感器，其设置于所述电介体膜上，具有由第2金属导体构成的多个螺旋状配线；以及连接部，所述第1电感器的所述第1金属导体的相邻配线彼此分离，从在所述第1电感器的外周部配置的所述第1电感器的外侧配线，朝向在所述第1电感器的所述多个螺旋状配线内侧配置的所述第1电感器的内侧配线进行卷绕，所述第1电感器具有：第1外端部，其与所述第1电感器的所述外侧配线连接，配置于所述第1电感器的外周部；以及第1内端部，其与所述第1电感器的所述内侧配线连接，配置于所述第1电感器的内侧，所述第2电感器的所述第2金属导体的相邻配线彼此分离，从在所述第2电感器的外周部配置的所述第2电感器的外侧配线，朝向在所述第2电感器的所述多个螺旋状配线内侧配置的所述第2电感器的内侧配线进行卷绕，所述第2电感器具有：第2外端部，其与所述第2电感器的所述外侧配线连接，配置于所述第2电感器的外周部；以及第2内端部，其与所述第2电感器的所述内侧配线连接，配置于所述第2电感器的内侧，所述连接部贯穿所述电介体膜，将所述第1内端部和所述第2内端部电连接，从所述第1电感器的所述第1外端部朝向所述第1内端部的旋转方向，与从所述第2电感器的所述第2内端部朝向所述第2外端部的旋转方向相同，所述第2电感器的所述多个螺旋状配线中的几个配置于所述第1电感器的相应的螺旋状配线的正上方，所述第2电感器的所述多个螺旋状配线中的其他几个配置于所述第1电感器的所述多个螺旋状配线的相邻配线间的间隙中，对所述第1及第2电感器的配线间的电容进行控制。 2.一种半导体装置，其特征在于，具有：半导体基板；第1电感器，其设置于所述半导体基板上，具有由第1金属导体构成的多个螺旋状配线；电介体膜，其覆盖所述第1电感器；第2电感器，其设置于所述电介体膜上，具有由第2金属导体构成的多个螺旋状配线；以及连接部，所述第1电感器的所述第1金属导体的相邻配线彼此分离，从在所述第1电感器的外周部配置的所述第1电感器的外侧配线，朝向在所述第1电感器的所述多个螺旋状配线内侧配置的所述第1电感器的内侧配线进行卷绕，所述第1电感器具有：第1外端部，其与所述第1电感器的所述外侧配线连接，配置于所述第1电感器的外周部；以及第1内端部，其与所述第1电感器的所述内侧配线连接，配置于所述第1电感器的内侧，所述第2电感器的所述第2金属导体的相邻配线彼此分离，从在所述第2电感器的外周部配置的所述第2电感器的外侧配线，朝向在所述第2电感器的所述多个螺旋状配线内侧配置的所述第2电感器的内侧配线进行卷绕，所述第2电感器具有：第2外端部，其与所述第2电感器的所述外侧配线连接，配置于所述第2电感器的外周部；以及第2内端部，其与所述第2电感器的所述内侧配线连接，配置于所述第2电感器的内侧，所述连接部贯穿所述电介体膜，将所述第1内端部和所述第2内端部电连接，从所述第1电感器的所述第1外端部朝向所述第1内端部的旋转方向，与从所述第2电感器的所述第2内端部朝向所述第2外端部的旋转方向相同，所述第2电感器的所述多个螺旋状配线中的几个局部地配置于所述第1电感器的相应的螺旋状配线的正上方，并且局部地配置于所述第1电感器的所述多个螺旋状配线的相邻配线间的间隙中，所述第2电感器的所述多个螺旋状配线中的其他几个配置于所述第1电感器的所述多个螺旋状配线的相邻配线间的间隙中，对所述第1及第2电感器的配线间的电容进行控制。 3.一种半导体装置，其特征在于，具有：半导体基板；第1电感器，其设置于所述半导体基板上，具有由第1金属导体构成的多个螺旋状配线；电介体膜，其覆盖所述第1电感器；第2电感器，其设置于所述电介体膜上，具有由第2金属导体构成的多个螺旋状配线；以及连接部，所述第1电感器的所述第1金属导体的相邻配线彼此分离，从在所述第1电感器的外周部配置的所述第1电感器的外侧配线，朝向在所述第1电感器的所述多个螺旋状配线内侧配置的所述第1电感器的内侧配线进行卷绕，所述第1电感器具有：第1外端部，其与所述第1电感器的所述外侧配线连接，配置于所述第1电感器的外周部；以及第1内端部，其与所述第1电感器的所述内侧配线连接，配置于所述第1电感器的内侧，所述第2电感器的所述第2金属导体的相邻配线彼此分离，从在所述第2电感器的外周部配置的所述第2电感器的外侧配线，朝向在所述第2电感器的所述多个螺旋状配线内侧配置的所述第2电感器的内侧配线进行卷绕，所述第2电感器具有：第2外端部，其与所述第2电感器的所述外侧配线连接，配置于所述第2电感器的外周部；以及第2内端部，其与所述第2电感器的所述内侧配线连接，配置于所述第2电感器的内侧，所述连接部贯穿所述电介体膜，将所述第1内端部和所述第2内端部电连接，从所述第1电感器的所述第1外端部朝向所述第1内端部的旋转方向，与从所述第2电感器的所述第2内端部朝向所述第2外端部的旋转方向相同，所述第2电感器的所述多个螺旋状配线配置于所述第1电感器的所述多个螺旋状配线的相邻配线间的间隙中，所述第1电感器的配线的侧壁与所述第2电感器的配线的相应侧壁直接相对，被所述电介体膜分离。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1及第2电感器两者的所述多个螺旋状配线具有多个直线状配线。 5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，还具有半导体电路，该半导体电路设置于所述半导体基板上，与所述第1及第2外端部中的至少一个连接。
说明书全文	半导体装置技术领域 [0001] 本发明主要涉及在高频带无线仪器和高频带雷达仪器等中使用的高频器件，特别地，涉及在半导体基板上具有螺旋电感器的半导体装置。背景技术 [0002] 近年来，要求作为移动终端等的代表的移动通信用设备小型化、多功能化、低成本化，还要求搭载于这些移动通信用设备的高频器件小型化、低成本化。该高频器件大多采用晶体管等有源元件和匹配电路一体化地形成于GaAs、SiGe、Si等的半绝缘基板上而成的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)。 [0003] 匹配电路由电阻、MIM电容器及螺旋电感器等无源元件构成。MIM电容器由电介体膜的上层金属和下层金属构成。螺旋电感器是螺旋状的配线。特别地，在形成于半导体基板上的匹配电路中，由于螺旋电感器与其它无源电路相比占有较大的面积，因而要求小型化。 [0004] 为了以小面积得到大电感，公开了如下构造，即，将沿相同方向卷绕的2个螺旋电感器层叠，将其中一个配置于与另一个的配线间隙相对的位置处(例如，参照专利文献1～3)。 [0005] 另外，对于移动终端，大多在同一终端中使用不同的频带。因此，为了去除其他频带的信号，必须使用滤波器，需要形成该滤波器的匹配电路(例如，参照专利文献4)。 [0006] 专利文献1：日本特开2003－78017号公报(第5页，图1) [0007] 专利文献2：日本特开2013－153011号公报(第6页，图1) [0008] 专利文献3：日本特开平11－154730号公报(第8页，图1) [0009] 专利文献4：日本特开2007－318362号公报(第12页，图2) [0010] 在专利文献1～3中，不使2个螺旋电感器彼此相对，降低了二者之间的耦合电容。因此，由于自身共振(截止)频率(从感性向容性变化的频率)高，在构成匹配电路方面能够得到高电感值，因而有利于频带内的匹配。但是，由于不适合于期望频带之外、特别是高频频带侧的频带去除，因而需要另外设置用于将该频带外去除的滤波器电路。另外，在半导体基板上作为去除不需要频带的滤波器电路而构成螺旋电感器的情况下，导致MMIC尺寸的增加。另外，在专利文献3所述的现有例中，由于需要作为从螺旋电感器的内端部向外部电路的连接线路的配线，因而导致制造工序的增加。发明内容 [0011] 本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种半导体装置，该半导体装置能够改变增益的频率特性，而不改变螺旋电感器的匝数和占有面积。 [0012] 本发明所涉及的半导体装置的特征在于，具有：半导体基板；第1螺旋电感器，其设置于所述半导体基板上，是具有第1内端部及第1外端部的螺旋状的配线；电介体膜，其覆盖所述第1螺旋电感器；第2螺旋电感器，其设置于所述电介体膜上，是具有第2内端部及第2外端部的螺旋状的配线；以及连接部，其贯穿所述电介体膜，将所述第1内端部与所述第2内端部电连接，从所述第1螺旋电感器的所述第1外端部朝向所述第1内端部的旋转方向、与从所述第2螺旋电感器的所述第2内端部朝向所述第2外端部的旋转方向相同，所述第1螺旋电感器具有第1调整用配线，所述第2螺旋电感器具有与所述第1调整用配线平行的第2调整用配线，所述第2调整用配线隔着所述电介体膜配置于所述第1调整用配线的上方，对于除了所述第1及第2调整用配线以外的部分，在俯视观察时，所述第2螺旋电感器的配线配置于所述第1螺旋电感器的配线之间的间隙中。 [0013] 发明的效果 [0014] 在本发明中，通过改变2个螺旋电感器的调整用配线重叠的根数，能够不改变螺旋电感器的匝数和占有面积，而改变增益的频率特性。附图说明 [0015] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的半导体装置的俯视图。 [0016] 图2是沿着图1的I–II的剖面图。 [0017] 图3是对实施方式1和现有例的螺旋电感器的频率特性进行了比较的图。 [0018] 图4是对将实施方式1和现有例的螺旋电感器作为匹配电路使用的放大器的特性进行了比较的图。 [0019] 图5是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的俯视图。 [0020] 图6是沿着图5的I–II的剖面图。 [0021] 图7是对实施方式2和现有例的螺旋电感器的频率特性进行了比较的图。 [0022] 图8是对将实施方式2和现有例的螺旋电感器作为匹配电路使用的放大器的特性进行了比较的图。 [0023] 图9是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的俯视图。 [0024] 图10是沿着图9的I–II的剖面图。 [0025] 图11是对实施方式3和现有例的螺旋电感器的频率特性进行了比较的图。 [0026] 标号的说明 [0027] 1半导体基板，2螺旋电感器，2a、4a内端部，2b、4b外端部，2c、4c直线状配线，3电介体膜，4螺旋电感器，5接触孔，6半导体电路具体实施方式 [0028] 参照附图对本发明的实施方式所涉及的半导体装置进行说明。有时对于相同或对应的结构要素标注相同的标号，省略重复的说明。 [0029] 实施方式1 [0030] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的半导体装置的俯视图。图2是沿着图1的I–II的剖面图。半导体基板1是GaAs基板、Si基板、SiGe基板、GaN on SiC基板或GaN on Si基板等。 [0031] 在该半导体基板1上设置有螺旋电感器2，该螺旋电感器2是具有内端部2a和外端部2b的螺旋状的金属配线。由SiN或SiON形成的电介体膜3覆盖螺旋电感器2。在电介体膜3上设置有螺旋电感器4，该螺旋电感器4是具有内端部4a及外端部4b的螺旋状的金属配线。螺旋电感器2、4是多个直线状配线配置为螺旋状而成的结构。 [0032] 接触孔5贯穿电介体膜3，将内端部2a与内端部4a电连接。外端部2b及外端部4b分别是由螺旋电感器2、4形成的电感器的输入端子及输出端子。 [0033] 在半导体基板1上设置有半导体电路6。半导体电路6与外端部2b及外端部4b中的至少一个连接。半导体电路6包括场效应晶体管、异质结双极晶体管等晶体管、电阻、电容器等。 [0034] 从螺旋电感器2的外端部2b朝向内端部2a的旋转方向、与从螺旋电感器4的内端部4a朝向外端部4b的旋转方向相同。 [0035] 螺旋电感器2具有直线状配线2c。螺旋电感器4具有与直线状配线2c平行的直线状配线4c。直线状配线4c隔着电介体膜3配置于直线状配线2c的上方。对于除了直线状配线2c、4c以外的部分，在俯视观察时，螺旋电感器4的配线配置于螺旋电感器2的配线之间的间隙中。即，螺旋电感器2、4的配线交替地配置。螺旋电感器4的配线宽度小于或等于螺旋电感器2的配线间隔。 [0036] 图3是对实施方式1和现有例的螺旋电感器的频率特性进行了比较的图。在现有例中，2个螺旋电感器的相互平行的直线状配线不重叠。与此相对，在实施方式1中，通过使2个螺旋电感器的相互平行的直线状配线的一部分隔着电介体膜重叠，从而能够使二者的耦合电容增加，使截止频率移向低频。直线状配线2c、4c作为用于调整耦合电容的配线起作用。 [0037] 图4是对将实施方式1和现有例的螺旋电感器作为匹配电路使用的放大器的特性进行了比较的图。在实施方式1中，通过使2个螺旋电感器的相互平行的直线状配线的一部分隔着电介体膜重叠，从而能够改变增益的频率特性。因此，能够容易地得到期望的特性，而不另外设置用于将频带外(高频带侧)的增益去除的滤波器电路。 [0038] 在本实施方式中，通过改变将2个螺旋电感器的直线状配线重叠的根数，从而能够改变增益的频率特性，而不改变螺旋电感器的匝数和占有面积。 [0039] 此外，本实施方式所涉及的螺旋电感器也可以作为使用了形成于同一基板上的场效应晶体管、异质结双极晶体管而成的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)的匹配电路进行使用。MMIC不限于放大器，即使在具有其他功能的MMIC中使用本实施方式所涉及的螺旋电感器，也具有同样的效果。 [0040] 实施方式2 [0041] 图5是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的俯视图。图6是沿着图5的I–II的剖面图。直线状配线4c配置为横跨直线状配线2c的上方和螺旋电感器2的配线之间的间隙。因此，与实施方式1那样将直线状配线4c配置于直线状配线2c的上方相比，能够减小彼此的配线之间的耦合电容。因此，截止频率的微调整变得容易，能够容易地进行电感值的修正。 [0042] 图7是对实施方式2和现有例的螺旋电感器的频率特性进行了比较的图。图8是对将实施方式2和现有例的螺旋电感器作为匹配电路使用的放大器的特性进行了比较的图。 [0043] 在本实施方式中，通过改变2个螺旋电感器的直线状配线的重叠方式，从而能够改变增益的频率特性，而不改变螺旋电感器的匝数和占有面积。因此，能够对例如由晶体管的制造波动引起的特性变动进行调整。 [0044] 实施方式3 [0045] 图9是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的俯视图。图10是沿着图9的I–II的剖面图。在俯视观察时，螺旋电感器4的配线配置于螺旋电感器2的配线之间的间隙中。并且，螺旋电感器4的配线的侧壁隔着电介体膜3而与螺旋电感器2的配线的侧壁相对。 [0046] 在形成螺旋电感器4的工艺中，通过变更硬化温度等将抗蚀层的开口宽度扩展。由此，将螺旋电感器4的配线宽度扩展，使螺旋电感器4隔着电介体膜接近螺旋电感器2的配线的侧壁。 [0047] 图11是对实施方式3和现有例的螺旋电感器的频率特性进行了比较的图。由于实施方式3与实施方式1相比，能够减小彼此的配线之间的耦合电容，因而截止频率的微调变得容易，电感值的修正变得容易。由于能够容易地对螺旋电感器的截止频率进行变更，而不对形成螺旋电感器4的掩模图案进行变更，因而能够实现低成本化。 [0048] 在上述例子中，作为螺旋电感器，示出了多个直线状配线配置为螺旋状的例子，但也能够是整体形成为圆形、椭圆形等任意形状的螺旋电感器。在此情况下，对于调整用的配线，可以形成为与其他部分相同形状的曲线，另外，也可以仅将该部分形成为直线状。

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