JP2019507492A - スキュー・コスパイラルインダクタ構造 - Google Patents
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Abstract
スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースを含んでもよい。スキュー・コスパイラルインダクタ構造はまた、第２のスパイラルパターンとして配置され、第１のトレースに結合された第２のトレースを含んでもよい。第１のトレースは、直交重なり領域において第２のトレースと重なり合う。さらに、各直交重なり領域は、第１のトレースの幅および第２のトレースの幅によって定められるサイズを有してもよい。さらに、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が一致するように配置されてもよい。
Description
本開示の態様は、半導体デバイスに関し、より詳細には、高Ｑ値無線周波数（ＲＦ）用途用のスキュー・コスパイラルインダクタ構造に関する。
集積回路（ＩＣ）の半導体製作のプロセスフローは、基板（ＦＥＯＬ）工程、中間（ＭＯＬ）工程、および配線（ＢＥＯＬ）工程を含んでもよい。基板工程は、ウエハ作製、絶縁、ウェル形成、ゲートパターニング、スペーサ、エクステンションおよびソース／ドレイン注入、シリサイド形成、ならびにデュアルストレスライナー形成を含んでもよい。中間工程は、ゲートコンタクト形成を含んでもよい。中間工程層は、半導体デバイストランジスタまたは他の同様の能動デバイスに近接した中間工程コンタクト、ビア、または他の層を含む場合があるが、これらに限定されない。配線工程は、基板工程および中間工程中に作製された半導体デバイスを相互接続するための一連のウエハ処理ステップを含んでもよい。
現代の半導体チップ製品を首尾よく製作するには、採用される材料とプロセスとの間の相互作用が必要である。具体的には、配線工程における半導体製作のための導電性材料めっきの形成は、プロセスフローのうちの次第に困難になっている部分である。これは、小さなフィーチャサイズを維持するという観点において特に当てはまる。受動オンガラス（ＰＯＧ）技術でも、小さなフィーチャサイズを維持することに関する同じ問題があり、その技術では、インダクタおよびキャパシタのような高性能構成要素が、同じく損失が非常に少ない場合がある絶縁性の高い基板上に構築される。
受動オンガラスデバイスは、モバイル無線周波数（ＲＦ）チップ構成（たとえば、モバイルＲＦトランシーバ）を製作する際に広く使用されている表面実装技術または多層セラミックチップのような他の技術より優れた種々の利点を有する高性能インダクタ構成要素およびキャパシタ構成要素を含む。モバイルＲＦトランシーバの設計については、コストおよび電力消費量の問題に起因するディープサブミクロンプロセスノードへの移行によって複雑さが増している。モバイルＲＦトランシーバ構成は、通信拡張機能をサポートするための追加の回路機能によってさらに複雑になる。モバイルＲＦトランシーバに関する設計上のさらなる問題には、不適合、ノイズ、および性能面のその他の問題を含むアナログ／ＲＦ性能面の問題が含まれる。これらのモバイルＲＦトランシーバの設計には、受動デバイスを使用して、たとえば共振を抑制すること、および／またはアプリケーションプロセッサおよびグラフィックスプロセッサなどの高出力システムオンチップデバイスにおいてフィルタ処理、バイパス、およびカップリングを実行することが含まれる。
スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースを含んでもよい。スキュー・コスパイラルインダクタ構造はまた、第２のスパイラルパターンとして配置され、第１のトレースに結合された第２のトレースを含んでもよい。第１のトレースは、直交重なり領域において第２のトレースと重なり合ってもよい。さらに、各直交重なり領域は、第１のトレースの幅および第２のトレースの幅によって定められるサイズを有してもよい。さらに、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が一致するように配置されてもよい。
スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースを含んでもよい。スキュー・コスパイラルインダクタ構造はまた、第２のスパイラルパターンとして配置され、第１のトレースに結合された第２のトレースを含んでもよい。第１のトレースは、直交重なり領域において第２のトレースと重なり合ってもよい。さらに、各直交重なり領域は、第１のトレースの幅および第２のトレースの幅によって定められるサイズを有してもよい。さらに、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が２０％まで重なり合うように配置されてもよい。
スキュー・コスパイラルインダクタ構造を製作する方法は、第１のトレースを直接基板の表面上に第１のスパイラルパターンとして製作するステップを含んでもよい。この方法はまた、基板の表面上に分離材料を堆積させ、分離層として第１のトレースの一部を取り囲むステップとを含んでもよい。この方法は、第２のトレースを分離層上に第２のスパイラルパターンとして製作するステップであって、第２のトレースがビアを介して第１のトレースに結合される、ステップをさらに含んでもよい。
スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、支持のための手段を含んでもよい。スキュー・コスパイラルインダクタ構造はまた、支持手段上に第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースを含んでもよい。スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、第２のスパイラルパターンとして配置され、第１のトレースに結合された第２のトレースをさらに含んでもよい。第１のトレースは、直交重なり領域において第２のトレースと重なり合ってもよい。さらに、各直交重なり領域は、第１のトレースの幅および第２のトレースの幅によって定められるサイズを有してもよい。さらに、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が一致するように配置されてもよい。スキュー・コスパイラルインダクタ構造はまた、第２のトレースを第１のトレースに電気的に結合するための手段を含んでもよい。
上記では、後続の詳細な説明をより良く理解することができるように、本開示の特徴および技術的利点について、かなり大まかに概説してきた。本開示の追加の特徴および利点について以下において説明する。本開示が、本開示と同じ目的を果たすための他の構造を変更または設計するための基礎として容易に利用できることを、当業者は理解されたい。そのような同等な構成が、添付の特許請求の範囲に記載されるような本開示の教示から逸脱しないことも、当業者には理解されたい。本開示の構成と動作方法の両方に関して本開示の特徴になると考えられる新規の特徴が、さらなる目的および利点とともに、以下の説明を添付の図と併せて検討することからより良く理解されるであろう。しかしながら、図の各々が、例示および説明のために提供されるにすぎず、本開示の範囲を定めるものではないことは明確に理解されたい。
本開示をより完全に理解できるように、ここで、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
添付の図面に関して以下に記載する詳細な説明は、様々な構成について説明するものであり、本明細書で説明する概念が実践されてもよい唯一の構成を表すものではない。詳細な説明は、様々な概念を完全に理解できるようにすることを目的とした具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実践されてもよいことは、当業者には明らかであろう。場合によっては、そのような概念を曖昧にするのを回避するために、よく知られている構造および構成要素がブロック図の形態で示される。本明細書において説明されるときに、「および／または」という用語の使用は、「包含的論理和」を表すことが意図されており、「または」という用語の使用は、「排他的論理和」を表すことが意図されている。
モバイル無線周波（ＲＦ）チップ構成（たとえば、モバイルＲＦトランシーバ）は、コストおよび電力消費量の問題に起因してディープサブミクロンプロセスノードに移行している。モバイルＲＦトランシーバの設計については、キャリアアグリゲーションなどの通信拡張機能をサポートするための追加の回路機能によってさらに複雑さが増している。モバイルＲＦトランシーバに関する設計上のさらなる問題には、不適合、ノイズ、および性能面のその他の問題を含むアナログ／ＲＦ性能面の問題が含まれる。これらのモバイルＲＦトランシーバの設計には、受動デバイスを使用して、たとえば共振を抑制すること、および／またはフィルタ処理、バイパス、およびカップリングを実行することが含まれる。
受動オンガラスデバイスは、表面実装技術または多層セラミックチップのような、他の技術より優れた種々の利点を有する高性能インダクタ構成要素およびキャパシタ構成要素を含む。これらの利点は、より小型になること、および製造ばらつきが小さくなることを含む。また、受動オンガラスデバイスは、Ｑ値がより高く、その値は、厳しい低挿入損失仕様および低電力消費量仕様を満たす。インダクタのようなデバイスが、受動オンガラス技術を用いて３次元（３Ｄ）構造として実現される場合がある。３Ｄインダクタまたは他の３Ｄデバイスは、その３Ｄ実装形態に起因して、いくつかの設計制約を受ける場合もある。
インダクタは、インダクタンス値に従ってワイヤコイル内の磁場にエネルギーを一時的に蓄積するために使用される電気デバイスの例である。このインダクタンス値は、インダクタを通過する電流の変化率に対する電圧の比率の測度である。インダクタ内を流れる電流が変化すると、コイル内の磁場にエネルギーが一時的に蓄積される。インダクタは、その磁場蓄積機能に加えて、無線機器などの交流（ＡＣ）電子機器において使用されることが多い。たとえば、モバイルＲＦトランシーバの設計には、高周波数（たとえば、７００メガヘルツ（ＭＨｚ）〜５ギガヘルツ（ＧＨｚ）ＲＦ範囲）における磁気損失を低減させつつ、インダクタンス密度を向上させたインダクタを使用することが含まれる。
本開示の様々な態様は、スキュー（ｓｋｅｗｅｄ）・コスパイラルインダクタ構造を製作するための技法を提供する。スキュー・コスパイラルインダクタ構造の半導体製作のプロセスフローは、基板（ＦＥＯＬ）工程、中間（ＭＯＬ）工程、および配線（ＢＥＯＬ）工程を含んでもよい。「層」という用語は、膜を含み、別段述べられていない限り、垂直厚または水平厚を示すものと解釈されるべきではないことが理解されよう。本明細書において説明するように、「基板」という用語は、ダイシングされたウエハの基板を指す場合があるか、または、ダイシングされていないウエハの基板を指す場合がある。同様に、チップおよびダイという用語は、入れ換えられると信じることが難しくない限り、互換的に使用することができる。
本明細書で説明するように、配線工程相互接続層は、集積回路の基板工程能動デバイスに電気的に結合するための導電相互接続層（たとえば、金属１（Ｍ１）、金属２（Ｍ２）、金属３（Ｍ３）など）を指すことがある。配線工程相互接続層は、たとえば、集積回路の酸化物拡散（ＯＤ）層にＭ１を接続するために中間工程相互接続層に電気的に結合してもよい。配線工程第１ビア（Ｖ２）は、配線工程相互接続層のＭ３または他の金属にＭ２を接続してもよい。
本開示の態様では、高Ｑ値無線周波数（ＲＦ）用途用のスキュー・コスパイラルインダクタ構造について説明する。一構成では、スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースを含む。さらに、このインダクタ構造は、第２のスパイラルパターンとして配置され、第１のトレースに結合された第２のトレースを含む。この構成では、第１のトレースは、直交重なり領域において第２のトレースと重なり合う。各直交重なり領域は、第１のトレースの幅および第２のトレースの幅によって定められるサイズを有する。この構成では、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が一致する。代替構成では、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が、たとえば２０％まで重なり合う。
直接重なり合うインダクタトレースを有するコスパイラルインダクタを規定する従来のインダクタとは異なり、この改良されたインダクタ構成は、コスパイラルインダクタ構造の第１のトレースと第２のトレースとの重なりを小さくしたスキュー・コスパイラルインダクタ構造である。このインダクタ構造は、直接基板（たとえば、損失がゼロに近いガラス）上に配置されてもよい。第１のトレースと第２のトレースは、インダクタ構造の中心において基板貫通ビアを介して結合することができる。改良されたコスパイラルインダクタ構造では、第１のトレースが第２のトレースにわたって外れて配置され、トレース間の容量結合が顕著に低減する（たとえば、５０％）。改良されたコスパイラルインダクタ構造では、ハイバンド（ＨＢ）周波数（たとえば、２．３〜２．９ＧＨｚ ＲＦ範囲）における自己共振周波数が実質的に改善される（たとえば、６０％）とともにＱ値が向上する。
図１は、本開示の一態様における半導体ウエハの斜視図を示す。ウエハ１００は、半導体ウエハであってよく、あるいはウエハ１００の表面上に半導体材料の１つまたは複数の層を有する基板材料であってもよい。ウエハ１００は、半導体材料であるとき、チョクラルスキー法を使用してシード結晶から成長させてもよく、その場合、シード結晶を半導体材料の溶融槽に浸漬させ、低速で回転させ、槽から取り出す。すると、この溶融材料は、シード結晶上に結晶の向きに結晶化する。
ウエハ１００は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）などの複合材料、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）などの３元材料、４元材料、ガラス、あるいは基板材料とすることができる任意の材料であってもよい。多くの材料は本質的に結晶性を有する場合があるが、多結晶材料またはアモルファス材料がウエハ１００に使用されてもよい。たとえば、基板用の様々なオプションには、ガラス基板、半導体基板、コア積層基板、コアレス基板、プリント回路板（ＰＣＢ）基板、または他の同様の基板が含まれる。
ウエハ１００またはウエハ１００に結合された層は、ウエハ１００の導電性を向上させる材料を備えてもよい。たとえば、限定としてではなく、シリコンウエハは、電荷がウエハ１００内を流れるのを可能にするようにウエハ１００に添加されたリンまたはホウ素を有してもよい。これらの添加剤は、ドーパントと呼ばれ、ウエハ１００またウエハ１００の一部内に余分な電荷担体（電子またはホールのいずれか）を生成する。余分な電荷担体が生成される領域、どの種類の電荷担体が生成されるか、およびウエハ１００における追加の電荷担体の量（密度）を選択することによって、ウエハ１００内またはウエハ１００上に様々に異なる種類の電子デバイスが形成されてもよい。
ウエハ１００は、ウエハ１００の結晶配向を示す配向１０２を有する。配向１０２は、図１に示すようにウエハ１００の平坦な縁部であっても、あるいはウエハ１００の結晶配向を示すための切欠きまたは他の表示であってもよい。配向１０２は、ウエハ１００内の結晶格子の平面に関するミラー指数を示す場合がある。
ウエハ１００が必要に応じて処理されると、ウエハ１００は、ダイシングライン１０４に沿って分割される。ダイシングライン１０４は、ウエハ１００がどこで分けられるまたは分割されるべきかを示す。ダイシングライン１０４は、ウエハ１００上に製作された様々な集積回路の輪郭を画定してもよい。
ダイシングライン１０４が画定された後、ウエハ１００は、いくつかの部片として切断されるかまたはその他の方法によって分離されダイ１０６が形成される。各ダイ１０６は、多数のデバイスを有する集積回路であってもよく、または単一の電子デバイスであってもよい。ダイ１０６の物理的サイズは、チップまたは半導体チップと呼ばれる場合もあり、ウエハ１００を特定のサイズに分離する能力およびダイ１０６が含むように設計される個々のデバイスの数に少なくとも部分的に依存する。
ウエハ１００が１つまたは複数のダイ１０６に分離された後、ダイ１０６はパッケージ内に実装され、ダイ１０６上に製作されたデバイスおよび／または集積回路の取り扱いを可能にしてもよい。パッケージには、シングルインラインパッケージ、デュアルインラインパッケージ、マザーボードパッケージ、フリップチップパッケージ、インジウムドット／バンプパッケージ、またはダイ１０６の取り扱いを可能にする他の種類のデバイスを含めてもよい。ダイ１０６は、ダイ１０６を別個のパッケージに実装されることなくワイヤボンディング、プローブ、または他の接続部を通して直接取り扱われてもよい。
図１に示す上述のウエハおよびダイの加工は、平面ベースのプロセス製作技術を使用して行われてもよい。ダイ１０６は引き続きムーアの法則に従ってスケーリングされるが、他のアナログデバイスおよびデジタルデバイスとは異なり、インダクタは一般にスケーラブルではない。従来のインダクタ構造のスケーリングは、たとえば、図２に示すように平面ベースのプロセス製作技術を使用して直接重なり合うトレースが備えられたソレノイド型インダクタを使用することを含む。
図２は、従来のインダクタ構造２００を示す。通常、従来のインダクタ構造２００は、第１のトレース２１０と第２のトレース２２０とから構成される。第１のトレース２１０および第２のトレース２２０は、ビア２０４を使用して従来のインダクタ構造２００の中心において結合された直接重なり合うスパイラルパターンとして配置される。従来のインダクタ構造２００は、基板（図示せず）によって支持されてもよい。従来のインダクタ構造２００は、多巻き構成に従って構成される。
図３Ａは、従来のインダク構造３００の斜視図を示し、図３Ｂは、従来のインダクタ構造３００の俯瞰２Ｄビュー３５０を示す。通常、従来のインダクタ構造３００は、第１のトレース３１０と第２のトレース２２０とから構成される。第１のトレース２１０および第２のトレース２２０は、ビア３０４を使用して従来のインダクタ構造３００の中心に結合された直接重なり合うスパイラルパターンとして配置される。従来のインダクタ構造２００は、基板（図示せず）によって支持されてもよい。従来のインダクタ構造３００は、図２の従来のインダクタ構造２００に類似しているが、減巻き構成に従って構成されている。
上述のように、将来のモバイルＲＦトランシーバの設計では、ハイバンド（ＨＢ）、たとえば、１．７ギガヘルツ（ＧＨｚ）ＲＦ範囲を超えるバンドにおける自己共振およびＱ値を改善するために寄生容量を低減させたＲＦ高密度インダクタが使用される。残念ながら、他のアナログデバイスとは異なり、インダクタは一般に、スケーラブルではない。たとえば、従来のインダクタ構造３００は、平面ベースのプロセス製作技術を使用して直接重なり合うトレースが備えられたソレノイド型インダクタに類似している。したがって、従来のインダクタ構造３００の面積は、第１のトレース３１０と第２のトレース３２０を直接重ね合わせて総面積を小さくし、半導体デバイスとのスケーリングを可能にすることによって小さくされる。
さらに、トレースを直接重ね合わせると、第１のトレース３１０と第２のトレース３２０との間で顕著な容量結合および／または容量性装荷が生じる。この寄生容量は、従来のインダクタ構造３００がキャパシタとしての動作に遷移する自己共振周波数を低減させる。直接重なり合うトレースに起因する寄生容量は、高周波数における従来のインダクタ構造３００のＱ値も低下させる。従来のインダクタ構造３００の自己共振およびインダクタンス密度は、たとえば、図４Ａ〜図４Ｃおよび図６に示すように第１のトレース３１０と第２のトレース３２０との重なりを小さくすることによって改善されてもよい。
図４Ａ〜図４Ｃは、本開示の一態様によるスキュー・コスパイラルインダクタ構造の図を示す。直接重なり合うインダクタトレースを有するコスパイラルインダクタを規定する、図２、図３Ａ、および図３Ｂに示す従来のインダクタ構造とは異なり、図４Ａは、本開示の態様によるスキュー・コスパイラルインダクタ構造４００の俯瞰図を示す。改良されたインダクタ構成は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００の第１のトレース４１０と第２のトレース４２０との重なりを小さくする。スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００は、基板４０２（たとえば、損失がゼロに近いガラス）上に直接配置され、第１のトレース４１０と第２のトレース４２０は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００の中心において基板貫通ビア４０４によって互いに結合される。
本開示のこの態様において、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００では、第１のトレース４１０が第２のトレース４２０に対して外れており（ｓｋｅｗｅｄ）、トレース間の容量結合が顕著に低減する（たとえば、５０％）。スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００ではまた、第１のトレース４１０と第２のトレース４２０を外すことによって寄生結合が低減するので、ハイバンド（ＨＢ）周波数（たとえば、２．３〜２．９ＧＨｚ ＲＦ範囲）における自己共振周波数が実質的に改善される（たとえば、６０％）とともにＱ値が向上する。
通常、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００は、固体ガラス基板などのガラス基板、半導体基板、コア積層基板、コアレス基板、またはプリント回路板（ＰＣＢ）基板から構成されてもよい基板４０２を含む。スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００はまた、基板４０２によって支持され、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００の中心部においてビア４０４を介して電気的に結合された、第１のトレース４１０（トレース１）と第２のトレース４２０（トレース２）とを含む。この構成では、第１のトレース４１０は第１のスパイラルパターンとして配置され、第２のトレース４２０は第２のスパイラルパターンとして配置される。
本開示のこの態様では、第１のトレース４１０は、直交重なり領域（たとえば、４１２、４１４、４１６、４２２、および４２４）において第２のトレース４２０と重なり合う。各直交重なり領域（たとえば、４１２、４１４、４１６、４２２、および４２４）は、第１のトレース４１０の幅および第２のトレース４２０の幅によって定められるサイズを有してもよい。この構成では、直交重なり領域（たとえば、４１２、４１４、４１６、４２２、および４２４）の総面積は、第１のトレース長および／または第２のトレース長の１０％未満である。さらに、第１のトレース４１０および第２のトレース４２０の互いに平行な縁部が一致し、第１のトレース４１０および第２のトレース４２０の互いに平行な縁部間の重なりがなくなり、トレース間の容量結合が低減する。
図４Ｂおよび図４Ｃは、本開示の態様による１．５巻き構成におけるスキュー・コスパイラルインダクタ構造４００の３Ｄビュー４５０および２Ｄビュー４７０を示す。この構成では、第１のトレース４１０は、基板４０２の表面上に直接製作され、第１のレベル（Ｌ１）においてビア４０４に電気的に結合される。第１のトレース４１０は、分離層４３０を形成するようにポリイミドなどの分離材料または他の同様の分離材料または誘電材料によって取り囲まれてもよい。さらに、第２のトレース４２０は、間隔（Ｓ）に応じた基板４０２の上方の第２のレベル（Ｌ２）における分離層４３０上に製作される。この構成では、第２のトレース４２０は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００の中心部においてビア４０４を介して第１のトレース４１０に電気的に結合される。
図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、第１のトレース４１０は、第１のスパイラルインダクタを形成するように第１のスパイラルパターンに従って配置され、第２のトレース４２０は、第１のスパイラルインダクタとは逆の方向に第１のスパイラルインダクタからずらして配置された第２のスパイラルインダクタを形成するように第２のスパイラルパターンに従って配置される。この構成では、第１のトレース４１０の厚さ（Ｔ）は１０〜２０マイクロメートルの範囲内であり、第１のトレース４１０の幅は２０〜１００マイクロメートルの範囲内である。第２のトレース４２０は、同様の構成に従って構成されてもよい。さらに、第２のトレース４２０と第１のトレース４１０との間の間隔（Ｓ）は、３〜１０マイクロメートルの範囲内であってもよい。代替的に、第１のトレース４１０および第２のトレース４２０は、所望の自己共振周波数、容量結合レベル、インダクタ密度、または他の同様の性能メトリックに応じて異なる幅（Ｗ）、間隔（Ｓ）、および厚さ（Ｗ）に従って配置されてもよい。この構成では、第１のトレース４１０の総巻数は少なくとも１．５巻きである。
図５Ａおよび図５Ｂは、本開示の態様による、図４Ａ〜図４Ｃのスキュー・コスパイラルインダクタ構造と図２、図３Ａ、および図３Ｂに示す従来のインダクタ構造の性能を比較するグラフを示す。図５Ａは、様々な周波数におけるスキュー・コスパイラルインダクタ構造４００のインダクタンスに対する様々な周波数（たとえば、０．５ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）における従来のインダクタ構造３００のインダクタンスのグラフ５００を示す。図５Ａに示すように、従来のインダクタ構造３００のインダクタンスとスキュー・コスパイラルインダクタ構造４００のインダクタンスは、０．５ＧＨｚ〜１ＧＨｚの範囲内で同様の値を有する。しかし、１ＧＨｚの範囲を超えると、従来のインダクタ構造３００のインダクタンスは急上昇し、自己共振周波数５１０が１．７ＧＨｚになる。一方、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００のインダクタンスは、１ＧＨｚ範囲を超えると徐々に高くなり、自己共振周波数５２０が２．７ＧＨｚになる。
図５Ｂは、様々な周波数におけるスキュー・コスパイラルインダクタ構造４００のＱ値５４０に対する様々な周波数（たとえば、０．５ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）における従来のインダクタ構造３００のＱ値５３０のグラフ５５０を示す。図５Ｂに示すように、従来のインダクタ構造３００のＱ値５３０とスキュー・コスパイラルインダクタ構造４００のＱ値５４０は、０．５ＧＨｚ〜１ＧＨｚの範囲内で同様の値を有する。しかし、１ＧＨｚの範囲を超えると、従来のインダクタ構造３００のＱ値５３０は急激に低下し、自己共振周波数５１０が１．７ＧＨｚになる。一方、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００のＱ値５４０は、１ＧＨｚ範囲を超えると徐々に低くなり、自己共振周波数５２０が２．７ＧＨｚになる。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、従来のインダクタ構造３００は１．７ＧＨｚにおいてキャパシタになり、一方、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００は２．９ＧＨｚにおいて共振する。したがって、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００は、誘導機能を全セルラー周波数まで拡張し、２．７ＧＨｚのハイバンドにおけるＱ値を改善する。この構成では、スキュー・コスパイラルインダクタ構造４００は、ＲＦ帯域を超える周波数において自己共振するように構成される。たとえば、周波数は２．４ＧＨｚ ＲＦ帯域を超える。
図６は、本開示の態様による部分的に重なり合う互いに平行な縁部を有するスキュー・コスパイラルインダクタ構造６００の俯瞰図を示す。改良されたインダクタ構成は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造６００の第１のトレース６１０と第２のトレース６２０の互いに平行な縁部間に部分的な重なりを含む。スキュー・コスパイラルインダクタ構造６００は、直接基板６０２（たとえば、損失がゼロに近いガラス）上に配置される。この構成では、第１のトレース６１０と第２のトレース６２０は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造６００の中心部において基板貫通ビア６０４を介して互いに結合される。第１のトレース６１０および／または第２のトレース６２０は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、銀ペースト、または銅ペースト、あるいは他の同様の高抵抗率材料からなる群から選択される材料から構成されてもよい
通常、スキュー・コスパイラルインダクタ構造６００は、固体ガラス基板などのガラス基板、半導体基板、コア積層基板、コアレス基板、またはプリント回路板（ＰＣＢ）基板から構成されてもよい基板６０２を含む。スキュー・コスパイラルインダクタ構造６００はまた、基板６０２によって支持され、スキュー・コスパイラルインダクタ構造６００の中心部においてビア６０４を介して電気的に結合された、第１のトレース６１０（トレース１）と第２のトレース６２０（トレース２）とを含む。この構成では、第１のトレース６１０は第１のスパイラルパターンとして配置され、第２のトレース６２０は第２のスパイラルパターンとして配置される。
本開示のこの態様では、図４Ａ〜図４Ｃに示す構成と同様に、第１のトレース６１０が、直交重なり領域（たとえば、６１２、６１４、６１６、６２２、および６２４）において第２のトレース６２０と重なり合う。さらに、各直交重なり領域（たとえば、６１２、６１４、６１６、６２２、および６２４）は、第１のトレース６１０の幅および第２のトレース６２０の幅によって定められるサイズを有してもよい。しかし、この構成では、第１のトレース６１０および第２のトレース６２０の互いに平行な縁部が部分的に重なり合うように第１のトレース６１０および第２のトレース６２０の幅が広げられる。第１のトレース６１０および第２のトレース６２０の幅を広げることによって、第１のトレース６１０および第２のトレース６２０の互いに平行な縁部において追加の重なり領域（たとえば、６３０および６４０）が形成される。部分的な重なり合いからトレース間のある程度の容量結合が生じることがあるが、何らかの寄生結合を補償するように第１のトレース６１０および第２のトレース６２０の幅、厚さ、および材料が調整されてもよい。すなわち、トレース同士が重なり合うことによって、性能を維持しつつスキュー・コスパイラルインダクタ構造のサイズが小さくなる。
図７Ａおよび図７Ｂは、本開示の態様による、それぞれに異なるトレース幅を有するスキュー・コスパイラルインダクタ構造の俯瞰図を示す。図７Ａは、本開示の態様による、フットプリントが小さくされたスキュー・コスパイラルインダクタ構造７００を示す。この改良されたインダクタ構成は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造７００の第１のトレース７１０および第２のトレース７２０に沿った幅が一定ではない。スキュー・コスパイラルインダクタ構造７００は、直接基板７０２（たとえば、損失がゼロに近いガラス）上に配置される。第１のトレース７１０と第２のトレース７２０は、スキュー・コスパイラルインダクタ構造７００の中心において基板貫通ビア７０４によって互いに結合される。この構成では、トレース幅が一定ではなく、それによって、第１のトレース７１０および第２のトレース７２０の互いに平行な縁部が一致せず、第１のトレース７１０および第２のトレース７２０の互いに平行な縁部間の重なりがさらになくなり、トレース間の容量結合がさらに低減するが、場合によっては占有するフットプリントが大きくなる。
図７Ｂは、本開示の態様による、同じくフットプリントが小さくされたスキュー・コスパイラルインダクタ構造７５０を示す。この改良されたインダクタ構成も、スキュー・コスパイラルインダクタ構造７５０の第１のトレース７１０および第２のトレース７２０に沿った幅が一定ではない。スキュー・コスパイラルインダクタ構造７００も基板７０２上に直接配置される。この構成では、第１のトレース７１０と第２のトレース７２０は、同じくスキュー・コスパイラルインダクタ構造７５０の中心において基板貫通ビア７０４によって互いに結合される。この構成では、トレース幅は一定ではないが、第１のトレース７１０および第２のトレース７２０の互いに平行な縁部が一致し、第１のトレース７１０および第２のトレース７２０の互いに平行な縁部間の重なりがなくなり、トレース間の容量結合が低減する。
第１のトレース７１０および／または第２のトレース７２０は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、銀ペースト、または銅ペースト、あるいは他の同様の高抵抗率材料からなる群から選択される材料で構成されてもよい。図７Ａおよび図７Ｂに示す構成では、第１のトレース７１０および第２のトレース７２０に沿った一定ではないトレース幅は、トレース結合およびインダクタ構造の面積を調節するように選択されてもよい。さらに、トレース幅は、第１のトレース７１０および第２のトレース７２０の互いに平行な縁部間の重なりをなくし、それによってトレース間の容量結合をさらに低減させるように変動される。
図８は、本開示の態様による、スキュー・コスパイラルインダクタ構造を製作する方法８００を示す流れ図である。ブロック８０２において、第１のトレースを第１のスパイラルパターンとして基板の表面上に直接製作する。たとえば、図４Ｂに示すように、第１のトレース４１０を基板４０２の表面上に製作する。ブロック８０４において、分離材料を基板の表面上に堆積させ、第１のトレースの少なくとも一部を取り囲み、分離層を形成する。たとえば、図４Ｂに示すように、分離層４３０を基板４０２の表面上に配置させて第１のトレース４１０を取り囲む。ブロック８０６において、第２のトレースを分離層上に第２のスパイラルパターンとして製作し、ビアを介して第１のトレースに電気的に結合する。たとえば、図４Ｂに示すように、第２のトレース４２０を分離層４３０上に第２のスパイラルパターンとして製作し、ビア４０４を介して第１のトレース４１０に結合する。
一構成において、スキュー・コスパイラルインダクタ構造について説明する。このスキュー・コスパイラルインダクタ構造は、支持のための手段を含んでもよい。このコスパイラルインダクタは、第２のトレースを第１のトレースに電気的に結合するための手段をさらに含む。本開示の一態様では、支持手段は、図４Ａ〜図４Ｃおよび図６の基板４０２／６０２であり、支持手段によって列挙される機能を実行するように構成される。本開示のこの態様では、この電気的結合手段は、図４Ａ〜図４Ｃおよび図６のビア４０４／６０４であり、電気的結合手段によって列挙される機能を実行するように構成される。別の態様では、上記の手段は、上記の手段によって列挙される機能を実行するように構成されたデバイスまたは任意の層であってよい。
上述のように、将来のモバイルＲＦトランシーバの設計では、ハイバンド（ＨＢ）、たとえば、１．７ギガヘルツ（ＧＨｚ）ＲＦ範囲を超えるバンドにおける自己共振およびＱ値を改善するために寄生容量を低減させたＲＦ高密度インダクタが使用される。残念ながら、他のアナログデバイスとは異なり、インダクタは一般に、スケーラブルではない。たとえば、従来のインダクタ構造３００は、平面ベースのプロセス製作技術を使用して直接重なり合うトレースが備えられたソレノイド型インダクタに類似している。したがって、従来のインダクタ構造３００の面積は、第１のトレース３１０と第２のトレース３２０を直接重ね合わせて総面積を小さくし、半導体デバイスとのスケーリングを可能にすることによって小さくされる。
さらに、従来のスパイラルインダクタにおける直接重なり合うトレースは、インダクタトレース間において顕著な容量結合および／または容量性装荷をもたらす。この寄生容量は、従来のインダクタ構造がキャパシタとしての動作に遷移する自己共振周波数を低減させる。直接重なり合うトレースに起因する寄生容量は、高周波数における従来のインダクタ構造のＱ値も低下させる。従来のインダクタ構造の自己共振およびインダクタンス密度は、インダクタトレース間の重なりを小さくすることによって改善する場合がある。
本開示の態様では、高Ｑ値無線周波数（ＲＦ）用途用のスキュー・コスパイラルインダクタ構造について説明する。一構成では、スキュー・コスパイラルインダクタ構造は、基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースを含む。さらに、このインダクタ構造は、第２のスパイラルパターンとして配置され、第１のトレースに結合された第２のトレースを含む。この構成では、第１のトレースは、直交重なり領域において第２のトレースと重なり合う。各直交重なり領域は、第１のトレースの幅および第２のトレースの幅によって定められるサイズを有する。この構成では、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が一致する。代替構成では、第１のトレースおよび第２のトレースの互いに平行な縁部が２０％まで重なり合う。
直接重なり合うインダクタトレースを有するコスパイラルインダクタを規定する従来のインダクタとは異なり、この改良されたインダクタ構成は、コスパイラルインダクタ構造の第１のトレースと第２のトレースとの重なりを小さくしたスキュー・コスパイラルインダクタ構造である。このインダクタ構造は、基板（たとえば、損失がゼロに近いガラス）上に直接配置され、第１のインダクタトレースと第２のインダクタトレースが、インダクタ構造の中心において基板貫通ビアによって互いに結合されてもよい。改良されたコスパイラルインダクタ構造では、第１のトレースが第２のトレースにわたって外れて配置され、トレース間の容量結合が顕著に低減する（たとえば、５０％）。改良されたコスパイラルインダクタ構造では、ハイバンド（ＨＢ）周波数（たとえば、２．３〜２．９ＧＨｚ ＲＦ範囲）における自己共振周波数が実質的に改善される（たとえば、６０％）とともにＱ値が向上する。
図９は、本開示の一態様が有利に使用される場合がある例示的なワイヤレス通信システム９００を示すブロック図である。説明を目的として、図９は、３つの遠隔ユニット９２０、９３０および９５０、ならびに２つの基地局９４０を示す。ワイヤレス通信システムがより多くの遠隔ユニットおよび基地局を有してもよいことが認識されよう。遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０の各々は、開示されたインダクタを含む無線周波数（ＲＦ）フロントエンドモジュールを有するＩＣデバイス９２５Ａ、９２５Ｃ、および９２５Ｂを含む。基地局、スイッチングデバイス、ＲＦフロントエンドモジュールを含むネットワーク機器などの他のデバイスも、開示されたインダクタを含んでもよいことが認識されよう。図９は、基地局９４０から遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０への順方向リンク信号９８０、ならびに、遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０から基地局９４０への逆方向リンク信号９９０を示す。
図９では、遠隔ユニット９２０は、モバイル電話として示され、遠隔ユニット９３０は、ポータブルコンピュータとして示され、遠隔ユニット９５０は、ワイヤレスローカルループシステム内の固定位置遠隔ユニットとして示される。たとえば、遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０は、モバイルフォン、ハンドヘルドパーソナル通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯情報端末（ＰＤＡ）などのポータブルデータユニット、ＧＰＳ対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、メーター読取り機器などの固定位置データユニット、またはデータもしくはコンピュータ命令を記憶するかもしくは取り出す、ＲＦフロントエンドモジュールを含む通信デバイス、あるいはそれらの組合せであってよい。図９は本開示の態様による遠隔ユニットを示すが、本開示は、これらの示された例示的なユニットには限定されない。本開示の態様は、開示されたデバイスを含む、多くのデバイスにおいて適切に利用することができる。
図１０は、上記で開示したインダクタなど、半導体構成要素の回路設計、レイアウト設計、および論理設計のために用いられる、設計用ワークステーションを示すブロック図である。設計用ワークステーション１０００は、オペレーティングシステムソフトウェア、支援ファイル、およびＣａｄｅｎｃｅまたはＯｒＣＡＤなどの設計用ソフトウェアを含むハードディスク１００２を含む。設計用ワークステーション１０００はまた、回路１００６の設計または、インダクタなどの半導体コンポーネント１００８の設計を容易にするために、ディスプレイ１００４を含む。記憶媒体１０１０が、回路１００６または半導体構成要素１００８の設計を有形に記憶するために設けられる。回路１００６または半導体構成要素１００８の設計は、ＧＤＳＩＩまたはＧＥＲＢＥＲなどのファイルフォーマットで記憶媒体１０１０上に記憶されてもよい。記憶媒体１０１０は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードディスク、フラッシュメモリ、または他の適切なデバイスであってもよい。さらに、設計用ワークステーション１０００は、記憶媒体１０１０からの入力を受け入れるか、または記憶媒体１０１０に出力を書き込むための駆動装置１０１２を含む。
記憶媒体１０１０上に記録されたデータは、論理回路構成、フォトリソグラフィマスクのためのパターンデータ、または電子ビームリソグラフィなどのシリアル書込みツールのためのマスクパターンデータを指定してもよい。データはさらに、論理シミュレーションに関連したタイミング図やネット回路などの論理検証データを含んでもよい。記憶媒体１０１０上にデータを備えると、半導体ウエハを設計するためのプロセス数が減ることによって、回路１００６または半導体構成要素１００８の設計が容易になる。
ファームウェアおよび／またはソフトウェアの実装形態の場合、この方法は、本明細書で説明した機能を実行するモジュール（たとえば、プロシージャ、関数など）を用いて実装されてもよい。本明細書で説明する方法を実施する際に、命令を有形に具現する機械可読媒体が使用されてもよい。たとえば、ソフトウェアコードは、メモリに記憶され、プロセッサユニットによって実行されてもよい。メモリは、プロセッサユニット内またはプロセッサユニットの外部に実装されてもよい。本明細書において使用される「メモリ」という用語は、長期メモリ、短期メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、または他のメモリのタイプを指し、特定のタイプのメモリもしくは特定の数のメモリ、またはメモリが格納される媒体のタイプに限定すべきではない。
各機能は、ファームウェアおよび／またはソフトウェアにおいて実装される場合、コンピュータ可読媒体上の１つまたは複数の命令またはコードとして記憶されてもよい。例には、データ構造を用いて符号化されたコンピュータ可読媒体、およびコンピュータプログラムを用いて符号化されたコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は、物理的なコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる入手可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶デバイス、または、所望のプログラムコードを命令もしくはデータ構造の形で記憶するために使用することができるとともに、コンピュータによってアクセスされ得る他の媒体を含むことができ、本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せはまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるものとする。
コンピュータ可読媒体上のストレージに加えて、命令および／またはデータは、通信装置に含まれる伝送媒体上の信号として備えられてもよい。たとえば、通信装置は、命令およびデータを表す信号を有するトランシーバを含んでもよい。命令およびデータは、１つまたは複数のプロセッサに、特許請求の範囲において概説する機能を実装させるように構成される。
本開示およびその利点について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の技術から逸脱することなく、明細書において様々な変更、置換、および改変を施すことができることを理解されたい。たとえば、「上」および「下」などの関係語が、基板または電子デバイスに関して使用される。当然、基板または電子デバイスが反転される場合、上は下に、下は上になる。加えて、横向きの場合、上および下は、基板または電子デバイスの側面を指すことがある。さらに、本出願の範囲は、本明細書で説明したプロセス、機械、製造、ならびに組成物、手段、方法、およびステップの特定の構成に限定されることを意図していない。本開示から当業者が容易に諒解するように、本明細書で説明する対応する構成と実質的に同じ機能を実行するかまたは実質的にそれと同じ結果を達成する、現存するかまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、またはステップが、本開示に従って利用されてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、またはステップをそれらの範囲内に含むことを意図する。
本明細書の開示に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装される場合があることを、当業者はさらに諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアに関するこの互換性をはっきりと示すために、様々な例証的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上記では概してそれらの機能の点から説明した。そのような機能が、ハードウェアとして実現されるか、ソフトウェアとして実現されるかは、特定の適用例と、システム全体に課される設計制約とによって決まる。当業者は説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装してもよいが、そのような実装決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきでない。
本明細書の開示に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、本明細書で説明する機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組合せを用いて、実装または実行される場合がある。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ（たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または他の任意のそのような構成）として実装されてもよい。
本開示に関連して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて直接実施されてもよく、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて実施されてもよく、あるいはその２つの組合せにおいて実施されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体に存在してもよい。プロセッサが記憶媒体から情報を読み取ること、および記憶媒体に情報を書き込むことができるように、例示的な記憶媒体がプロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサに一体化されてよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣの中に存在してよい。ＡＳＩＣはユーザ端末中に存在してもよい。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、個別構成要素としてユーザ端末内に存在してもよい。
１つまたは複数の例示的な設計では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せにおいて実装されてもよい。ソフトウェアにおいて実装される場合、各機能は、１つもしくは複数の命令もしくはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶されてもよく、またはコンピュータ可読媒体を介して送信されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの伝達を容易にする任意の媒体を含む通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、汎用コンピュータまたは専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶デバイス、あるいは、規定されたプログラムコード手段を命令またはデータ構造の形で搬送または記憶するために使用することができるとともに、汎用もしくは専用コンピュータまたは汎用もしくは専用プロセッサによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含むことができる。また、任意の接続も厳密にはコンピュータ可読媒体と呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者線（「ＤＳＬ」）、または、赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用してウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または、赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せはまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるものとする。
上記の説明は、いかなる当業者も本明細書で説明する様々な態様を実践できるようにするために提供される。これらの態様への様々な変更は当業者に容易に明らかになり、本明細書で定義する一般原理は他の態様に適用されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示された態様に限定されるようには意図されておらず、特許請求の範囲の文言と矛盾しないすべての範囲に一致すべきであり、ここで、単数形の要素への参照は、特にそのように述べられていない限り、「唯一無二の」を意味するのではなく、「１つまたは複数の」を意味するように意図されている。その他の形で特に述べられない限り、「いくつかの」という用語は、１つまたは複数を指す。項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」を指す句は、単一の部材を含む、これらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａおよびｂ、ａおよびｃ、ｂおよびｃ、ならびにａ、ｂおよびｃを包含することを意図している。当業者に知られているか、または後に知られることになる、本開示を通じて説明する様々な態様の要素に対するすべての構造的および機能的同等物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されることが意図される。さらに、本明細書で開示したものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に列挙されているかどうかにかかわらず、公に供されるものではない。いかなるクレーム要素も、要素が「のための手段」という句を使用して明確に記載されていない限り、または、方法クレームの場合、要素が「のためのステップ」という句を使用して記載されていない限り、米国特許法第１１２条第６項の規定に基づいて解釈されるべきではない。
１００ ウエハ
１０２ 配向
１０４ ダイシングライン
１０６ ダイ
２００ 従来のインダクタ構造
２０４ ビア
２１０ 第１のトレース
２２０ 第２のトレース
３００ 従来のインダクタ構造
３０４ ビア
３１０ 第１のトレース
３２０ 第２のトレース
４００ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
４０２ 基板
４０４ 基板貫通ビア
４１０ 第１のトレース
４１２、４１４、４１６、４２２、４２４ 直交重なり領域
４２０ 第２のトレース
４３０ 分離層
５００ グラフ
５１０ 自己共振周波数
５２０ 自己共振周波数
５３０ Ｑ値
５４０ Ｑ値
６００ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
６０２ 基板
６０４ 基板貫通ビア
６１０ 第１のトレース
６１２、６１４、６１６、６２２、６２４ 直交重なり領域
６２０ 第２のトレース
６３０、６４０ 追加の重なり領域
７００ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
７０２ 基板
７０４ 基板貫通ビア
７１０ 第１のトレース
７２０ 第２のトレース
７５０ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
９２０、９３０、９５０ 遠隔ユニット
９２５Ａ、９２５Ｃ、９２５Ｂ ＩＣデバイス
９４０ 基地局
９８０ 順方向リンク信号
９９０ 逆方向リンク信号
１０００ 設計用ワークステーション
１００２ ハードディスク
１００４ ディスプレイ
１００６ 回路
１００８ 半導体構成要素
１０１０ 記憶媒体
１０１２ 駆動装置
Ｌ１ 第１のレベル
Ｌ２ 第２のレベル
１０２ 配向
１０４ ダイシングライン
１０６ ダイ
２００ 従来のインダクタ構造
２０４ ビア
２１０ 第１のトレース
２２０ 第２のトレース
３００ 従来のインダクタ構造
３０４ ビア
３１０ 第１のトレース
３２０ 第２のトレース
４００ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
４０２ 基板
４０４ 基板貫通ビア
４１０ 第１のトレース
４１２、４１４、４１６、４２２、４２４ 直交重なり領域
４２０ 第２のトレース
４３０ 分離層
５００ グラフ
５１０ 自己共振周波数
５２０ 自己共振周波数
５３０ Ｑ値
５４０ Ｑ値
６００ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
６０２ 基板
６０４ 基板貫通ビア
６１０ 第１のトレース
６１２、６１４、６１６、６２２、６２４ 直交重なり領域
６２０ 第２のトレース
６３０、６４０ 追加の重なり領域
７００ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
７０２ 基板
７０４ 基板貫通ビア
７１０ 第１のトレース
７２０ 第２のトレース
７５０ スキュー・コスパイラルインダクタ構造
９２０、９３０、９５０ 遠隔ユニット
９２５Ａ、９２５Ｃ、９２５Ｂ ＩＣデバイス
９４０ 基地局
９８０ 順方向リンク信号
９９０ 逆方向リンク信号
１０００ 設計用ワークステーション
１００２ ハードディスク
１００４ ディスプレイ
１００６ 回路
１００８ 半導体構成要素
１０１０ 記憶媒体
１０１２ 駆動装置
Ｌ１ 第１のレベル
Ｌ２ 第２のレベル
Claims (30)
- スキュー・コスパイラルインダクタ構造であって、
基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースと、
第２のスパイラルパターンとして配置された第２のトレースであって、前記第２のトレースは前記第１のトレースに結合され、前記第１のトレースは複数の直交重なり領域において前記第２のトレースと重なり合い、各直交重なり領域が、前記第１のトレースの幅および前記第２のトレースの幅によって定められるサイズを有し、前記第１のトレースおよび前記第２のトレースの互いに平行な縁部が一致するように配置される、第２のトレースとを備えるコスパイラルインダクタ構造。 - 前記複数の直交重なり領域が合計で第１のトレース長および／または第２のトレース長の１０％未満である、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第１のトレースは第１のスパイラルインダクタを備え、前記第２のトレースは、前記第１のスパイラルインダクタとは逆の方向に前記第１のスパイラルインダクタからずらして配置された第２のスパイラルインダクタを備える、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記コスパイラルインダクタ構造の中心部において前記第１のトレースを前記第２のトレースに結合するビアをさらに備える、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第２のトレースは、前記複数の重なり領域を減らすように前記コスパイラルインダクタ構造の中心部から前記第２のスパイラルパターンに従って前記第１のスパイラルパターンとは逆の方向に前記第１のスパイラルパターンからずれた状態で延びる、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記コスパイラルインダクタ構造は、ＲＦ帯域を超える周波数において自己共振するように構成される、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記周波数は２．４ＧＨｚを超える、請求項６に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記基板は、ガラス基板またはコアレス基板を備える、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第１のトレースの厚さが１０〜２０マイクロメートルの範囲内である、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 無線周波数（ＲＦ）フロントエンドモジュールに組み込まれ、前記ＲＦフロントエンドモジュールが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、モバイル電話、およびポータブルコンピュータのうちの少なくとも１つに組み込まれる、請求項１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- スキュー・コスパイラルインダクタ構造であって、
基板によって支持される第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースと、
第２のスパイラルパターンとして配置された第２のトレースであって、前記第２のトレースは前記第１のトレースに結合され、前記第１のトレースは複数の直交重なり領域において前記第２のトレースと重なり合い、前記複数の直交重なり領域の各々が、前記第１のトレースの幅および前記第２のトレースの幅によって定められるサイズを有し、前記第１のトレースおよび前記第２のトレースの互いに平行な縁部が２０％まで重なり合うように配置される、第２のトレースとを備えるコスパイラルインダクタ構造。 - 前記第１のトレースの厚さが１０〜２０マイクロメートルの範囲内である、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第１のトレースの幅が２０〜１００マイクロメートルの範囲内である、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第２のトレースと前記第１のトレースとの間隔が３〜１０マイクロメートルの範囲内である、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 無線周波数（ＲＦ）フロントエンドモジュールに組み込まれた、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第１のトレースの総巻き数が少なくとも１．５巻きである、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第１のトレースは、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、銀ペースト、または銅ペーストからなる群から選択される材料から構成される、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記基板は、ガラス基板、半導体基板、コア積層基板、コアレス基板、またはプリント回路板（ＰＣＢ）基板を備える、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 無線周波数（ＲＦ）フロントエンドモジュールに組み込まれた、請求項１１に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記ＲＦフロントエンドモジュールは、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、モバイル電話、およびポータブルコンピュータのうちの少なくとも１つに組み込まれる、請求項１９に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- スキュー・コスパイラルインダクタ構造を製作する方法であって、
第１のトレースを第１のスパイラルパターンとして基板の表面上に直接製作するステップと、
分離材料を前記基板の前記表面上に堆積させ、分離層として前記第１のトレースの少なくとも一部を取り囲むステップと、
第２のトレースを前記分離層上に第２のスパイラルパターンとして製作するステップであって、前記第２のトレースがビアを介して前記第１のトレースに結合される、ステップとを含む方法。 - 前記第１のトレースを製作する前記ステップは、前記基板の前記表面上の導電材料を前記第１のスパイラルパターンに従って第１のスパイラルインダクタとしてエッチングすることによって前記第１のトレースをパターニングするステップを含む、請求項２１に記載の方法。
- 前記分離材料を堆積させるステップは、
前記第１のトレースを露出させるように前記分離層にビア開口をエッチングするステップと、
前記ビア開口内に導電材料を堆積させるステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。 - 前記第２のトレースを製作する前記ステップは、
前記分離層を前記第２のスパイラルパターンに従ってパターニングするステップと、
前記導電材料を前記パターニングされた分離層において前記第２のスパイラルパターンに沿って堆積させるステップであって、前記導電材料が、前記ビア開口を介して前記第１のスパイラルインダクタに結合された第２のスパイラルインダクタとして堆積される、ステップとをさらに含む、請求項２２に記載の方法。 - 前記スキュー・コスパイラルインダクタ構造を無線周波数（ＲＦ）フロントエンドモジュールに組み込むステップと、
前記ＲＦフロントエンドモジュールを音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、モバイル電話、およびポータブルコンピュータのうちの少なくとも１つに組み込むステップと
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。 - スキュー・コスパイラルインダクタ構造であって、
支持するための手段と、
前記支持手段上に第１のスパイラルパターンとして配置された第１のトレースと、
第２のスパイラルパターンとして配置された第２のトレースであって、前記第１のトレースが、複数の直交重なり領域において前記第２のトレースと重なり合い、各直交重なり領域が、前記第１のトレースの幅および前記第２のトレースの幅によって定められるサイズを有し、前記第１のトレースおよび前記第２のトレースの互いに平行な縁部が一致するように配置される第２のトレースと、
前記第２のトレースを前記第１のトレースに電気的に結合するための手段とを備えるコスパイラルインダクタ構造。 - 前記第１のトレースの厚さが１０〜２０マイクロメートルの範囲内である、請求項２６に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第１のトレースの幅が２０〜１００マイクロメートルの範囲内である、請求項２６に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 前記第２のトレースと前記第１のトレースとの間隔が３〜１０マイクロメートルの範囲内である、請求項２６に記載のコスパイラルインダクタ構造。
- 無線周波数（ＲＦ）フロントエンドモジュールに組み込まれ、前記ＲＦフロントエンドモジュールが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、モバイル電話、およびポータブルコンピュータの少なくとも１つに組み込まれる、請求項２６に記載のコスパイラルインダクタ構造。
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