JPH07183468A - 絶縁シリコン基板並びにそれを用いたインダクタおよび分布定数型フィルタ - Google Patents
絶縁シリコン基板並びにそれを用いたインダクタおよび分布定数型フィルタInfo
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- JPH07183468A JPH07183468A JP34648693A JP34648693A JPH07183468A JP H07183468 A JPH07183468 A JP H07183468A JP 34648693 A JP34648693 A JP 34648693A JP 34648693 A JP34648693 A JP 34648693A JP H07183468 A JPH07183468 A JP H07183468A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入手が容易で安価であり、導体の微細加工を
行うためのフォトリソグラフィの技術が適用出来るシリ
コン基板を用いて、ＭＨｚ帯ないしＧＨｚ帯で用いるイ
ンダクタ及び分布定数型フィルタを形成する。 【構成】 シリコン基板１にＮ型シリコン基板ではＰ型
不純物を、Ｐ型シリコン基板ではＮ型不純物を、シリコ
ン基板の片面又は両面から、イオン注入又は選択拡散等
により、棒状、格子状、角形状、丸形状等Ｎ型層とＰ型
層とを交互に形成して、シリコン基板内にＰＮ接合の空
乏層を形成して、過電流に対する高い電気絶縁抵抗を有
するシリコン基板１にし、シリコン基板上に例えば帯状
導体３、４の間に強誘電体層５を形成し積層して分布定
数型フィルタとする。
行うためのフォトリソグラフィの技術が適用出来るシリ
コン基板を用いて、ＭＨｚ帯ないしＧＨｚ帯で用いるイ
ンダクタ及び分布定数型フィルタを形成する。 【構成】 シリコン基板１にＮ型シリコン基板ではＰ型
不純物を、Ｐ型シリコン基板ではＮ型不純物を、シリコ
ン基板の片面又は両面から、イオン注入又は選択拡散等
により、棒状、格子状、角形状、丸形状等Ｎ型層とＰ型
層とを交互に形成して、シリコン基板内にＰＮ接合の空
乏層を形成して、過電流に対する高い電気絶縁抵抗を有
するシリコン基板１にし、シリコン基板上に例えば帯状
導体３、４の間に強誘電体層５を形成し積層して分布定
数型フィルタとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＨｚ帯の高周波で用い
る面実装構造に形成したインダクタやフィルタの基板に
用いる絶縁シリコン基板、並びにそれを用いたインダク
タ及び分布定数型フィルタに関する。
る面実装構造に形成したインダクタやフィルタの基板に
用いる絶縁シリコン基板、並びにそれを用いたインダク
タ及び分布定数型フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来高域が１０ＭＨｚ以上の帯域で使用
するインダクタは、アルミナ、或はフォルステライト等
のセラミックス板に銅線を巻回して形成されていた。し
かし使用周波数域が１００ＭＨｚ以上ＧＨｚ帯域のイン
ダクタの値はｎＨの値のものが必要となり、又小形にし
面実装構造にする必要がある。一方インダクタンスの値
もばらつきのないものが要求されており、従来のセラミ
ックス板に銅線を巻回したインダクタでは以上の要求に
対応出来ないと云う問題がある。
するインダクタは、アルミナ、或はフォルステライト等
のセラミックス板に銅線を巻回して形成されていた。し
かし使用周波数域が１００ＭＨｚ以上ＧＨｚ帯域のイン
ダクタの値はｎＨの値のものが必要となり、又小形にし
面実装構造にする必要がある。一方インダクタンスの値
もばらつきのないものが要求されており、従来のセラミ
ックス板に銅線を巻回したインダクタでは以上の要求に
対応出来ないと云う問題がある。
【０００３】インダクタンスの値が小さく、ばらつきの
小さい面実装型のインダクタとするには、非磁性基板上
に例えば渦巻状の導体を形成して作られたものが好まし
いが、セラミックス基板は硬く、又表面に孔のないもの
は高価である。
小さい面実装型のインダクタとするには、非磁性基板上
に例えば渦巻状の導体を形成して作られたものが好まし
いが、セラミックス基板は硬く、又表面に孔のないもの
は高価である。
【０００４】表面にほとんど機械的な表面欠陥のないＩ
Ｃや、トランジスタの製造に使用されているシリコン基
板は容易に安価に入手出来るが、従来のシリコン基板を
用いる時、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓ
ｂ）をドープしたＮ型シリコン基板、又はボロン
（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）をドープしたＰ型シリコ
ン基板は、その固有抵抗が６０Ω−ｃｍ3ないし１３０
Ω−ｃｍ3の値であり、図１４に示すように、Ｎ型又は
Ｐ型の従来のシリコン基板１１上に絶縁層２を形成し、
その上に例えば渦巻状の帯状導体３を設けてインダクタ
を形成すると、渦巻状の帯状導体３に流れるＭＨｚ帯の
高周波電流で発生した磁束によりシリコン基板１１に電
圧が誘起し、この電圧によって実線で示すような渦電流
６が流れる。
Ｃや、トランジスタの製造に使用されているシリコン基
板は容易に安価に入手出来るが、従来のシリコン基板を
用いる時、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓ
ｂ）をドープしたＮ型シリコン基板、又はボロン
（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）をドープしたＰ型シリコ
ン基板は、その固有抵抗が６０Ω−ｃｍ3ないし１３０
Ω−ｃｍ3の値であり、図１４に示すように、Ｎ型又は
Ｐ型の従来のシリコン基板１１上に絶縁層２を形成し、
その上に例えば渦巻状の帯状導体３を設けてインダクタ
を形成すると、渦巻状の帯状導体３に流れるＭＨｚ帯の
高周波電流で発生した磁束によりシリコン基板１１に電
圧が誘起し、この電圧によって実線で示すような渦電流
６が流れる。
【０００５】渦巻状の帯状導体３をトランスにおける一
次コイルと考えれば、シリコン基板１１は固有抵抗の値
が低いのでＭＨｚ帯の高周波域では短絡された二次コイ
ルのように作用し、図１５に示す如く、シリコン基板上
に電気絶縁層を介挿して渦巻状の帯状導体３を形成した
時のインダクタンスの値は２ＭＨｚ附近から低下し１０
ＭＨｚでは１ＭＨｚの時の値のほぼ半分の値となり、期
待するインダクタンスの値が得られないことが判明し
た。従って、従来のままのＮ型又はＰ型のシリコン基板
上に２つの渦巻状の帯状導体と２つの渦巻状の帯状導体
の間に強誘電体材の薄膜を形成して分布定数型フィルタ
を形成しようとしても、遮断周波数が１００ＭＨｚ以上
の特性を有する分布定数型フィルタを形成することは到
底困難であった。
次コイルと考えれば、シリコン基板１１は固有抵抗の値
が低いのでＭＨｚ帯の高周波域では短絡された二次コイ
ルのように作用し、図１５に示す如く、シリコン基板上
に電気絶縁層を介挿して渦巻状の帯状導体３を形成した
時のインダクタンスの値は２ＭＨｚ附近から低下し１０
ＭＨｚでは１ＭＨｚの時の値のほぼ半分の値となり、期
待するインダクタンスの値が得られないことが判明し
た。従って、従来のままのＮ型又はＰ型のシリコン基板
上に２つの渦巻状の帯状導体と２つの渦巻状の帯状導体
の間に強誘電体材の薄膜を形成して分布定数型フィルタ
を形成しようとしても、遮断周波数が１００ＭＨｚ以上
の特性を有する分布定数型フィルタを形成することは到
底困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、微細加工を
必要とするＭＨｚ帯ないしＧＨｚ帯で使用するインダク
タ、又はフィルタを構成するのに、表面にきず或は穴等
の機械的な欠陥が極めて少なく入手が容易で、必要な微
細な導体を形成するためのフォトリソグラフィの技術を
容易に使える、ＩＣやトランジスタに使用されているシ
リコン基板を用いるものである。本発明の目的は材料固
有抵抗が６０Ω−ｃｍ3ないし１３０Ω−ｃｍ3程の固有
抵抗のＰ型シリコン基板、又はＮ型シリコン基板を、Ｍ
Ｈｚ帯ないしＧＨｚ帯で用いるインダクタやフィルタ用
に用いることが出来る高い電気絶縁特性を有する絶縁シ
リコン基板にし、この絶縁シリコン基板を用いてＭＨｚ
帯ないしＧＨｚ帯用のインダクタ及び分布定数型フィル
タを構成するにある。
必要とするＭＨｚ帯ないしＧＨｚ帯で使用するインダク
タ、又はフィルタを構成するのに、表面にきず或は穴等
の機械的な欠陥が極めて少なく入手が容易で、必要な微
細な導体を形成するためのフォトリソグラフィの技術を
容易に使える、ＩＣやトランジスタに使用されているシ
リコン基板を用いるものである。本発明の目的は材料固
有抵抗が６０Ω−ｃｍ3ないし１３０Ω−ｃｍ3程の固有
抵抗のＰ型シリコン基板、又はＮ型シリコン基板を、Ｍ
Ｈｚ帯ないしＧＨｚ帯で用いるインダクタやフィルタ用
に用いることが出来る高い電気絶縁特性を有する絶縁シ
リコン基板にし、この絶縁シリコン基板を用いてＭＨｚ
帯ないしＧＨｚ帯用のインダクタ及び分布定数型フィル
タを構成するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、インダクタを形成するシリコン基板とし
て、Ｎ型またはＰ型シリコン基板の片面または両面よ
り、Ｎ型基板ではＰ型不純物を、またはＰ型基板ではＮ
型不純物をイオン注入又は選択拡張等により、不純物層
を、線条、格子状、角型、丸型等様々な所定の形状と所
定の間隔に注入し、基板と不純物層との境界に形成され
たＰＮ接合の空乏層により、シリコン基板を電気的な絶
縁層を有する幾つもの小区画に区切り、この小区画同士
をＰＮ接合の空乏層により互いに高い電気絶縁層で絶縁
して、シリコン基板に流れる電流方向に対し１０5ＭΩ
以上の高い絶縁抵抗を有する電気絶縁層を形成し、短絡
電流が流れる領域を極めて小さな領域に分割して、短絡
電流防止機能を持たせた絶縁シリコン基板にし、該絶縁
シリコン基板を用いてＭＨｚ帯又はＧＨｚ帯で使用する
インダクタおよび分布定数型フィルタを提供する。
成するために、インダクタを形成するシリコン基板とし
て、Ｎ型またはＰ型シリコン基板の片面または両面よ
り、Ｎ型基板ではＰ型不純物を、またはＰ型基板ではＮ
型不純物をイオン注入又は選択拡張等により、不純物層
を、線条、格子状、角型、丸型等様々な所定の形状と所
定の間隔に注入し、基板と不純物層との境界に形成され
たＰＮ接合の空乏層により、シリコン基板を電気的な絶
縁層を有する幾つもの小区画に区切り、この小区画同士
をＰＮ接合の空乏層により互いに高い電気絶縁層で絶縁
して、シリコン基板に流れる電流方向に対し１０5ＭΩ
以上の高い絶縁抵抗を有する電気絶縁層を形成し、短絡
電流が流れる領域を極めて小さな領域に分割して、短絡
電流防止機能を持たせた絶縁シリコン基板にし、該絶縁
シリコン基板を用いてＭＨｚ帯又はＧＨｚ帯で使用する
インダクタおよび分布定数型フィルタを提供する。
【０００８】１．本発明は、Ｎ型シリコン基板の片面又
は両面よりＰ型不純物をイオン注入又は選択拡散等によ
り所定の形状に注入するか、又はＰ型シリコン基板の片
面又は両面よりＮ型不純物をイオン注入又は選択拡散等
により所定の形状に注入し形成したＰＮ接合の空乏層に
より、シリコン基板内に高周波誘導電圧に対し小さな区
画に区切った高電気絶縁層を形成してなることを特徴と
する絶縁シリコン基板である。
は両面よりＰ型不純物をイオン注入又は選択拡散等によ
り所定の形状に注入するか、又はＰ型シリコン基板の片
面又は両面よりＮ型不純物をイオン注入又は選択拡散等
により所定の形状に注入し形成したＰＮ接合の空乏層に
より、シリコン基板内に高周波誘導電圧に対し小さな区
画に区切った高電気絶縁層を形成してなることを特徴と
する絶縁シリコン基板である。
【０００９】２．本発明は、１項記載の絶縁シリコン基
板上に、絶縁体を介挿して帯状導体を形成してなること
を特徴とするインダクタである。
板上に、絶縁体を介挿して帯状導体を形成してなること
を特徴とするインダクタである。
【００１０】３．本発明は、１項記載の絶縁シリコン基
板上に、間に強誘電体薄膜層を介挿した２つの同一形状
の帯状導体を対向させ形成してなることを特徴とする分
布定数型フィルタである。
板上に、間に強誘電体薄膜層を介挿した２つの同一形状
の帯状導体を対向させ形成してなることを特徴とする分
布定数型フィルタである。
【００１１】
【作用】本発明は、ＭＨｚないしＧＨｚ帯で使用する高
周波用のインダクタ及び分布定数型フィルタを構成する
のに、入手が容易で安価であり、小形なチップ型のイン
ダクタ又はフィルタを構成する上で不可欠な微細加工の
フォトリソグラフィの技術が容易に適用出来る表面欠陥
の極めて少い基板として、Ｎ型またはＰ型シリコン基板
を用いるものである。シリコン基板の片面又は両面より
シリコン基板の厚さを通して、又はシリコン基板の表面
から適当な深さに、Ｎ型シリコン基板にはＰ型不純物
を、またＰ型シリコン基板にはＮ型不純物を、イオン注
入又は選択拡散等により不純物層を形成する。形成する
不純物層はシリコン基板面に、多数の線条、格子状、角
形状、丸形状などＮ型不純物層とＰ型不純物層とを交互
に夫々様々な形状に注入し、Ｎ型不純物層とＰ型不純物
層との境界に生じるＰＮ接合の空乏層によりシリコン基
板を電気絶縁層の幾つもの小区画に区切る。この小区画
に区切ったＰＮ接合の空乏層により、シリコン基板内に
連続した多数の細かい高絶縁抵抗層を形成して、ＰＮ接
合により電気的に互いに絶縁した絶縁シリコン基板（以
下シリコン基板と称す）にし、該絶縁シリコン基板の面
上に、インダクタ又はフィルタを形成する渦巻状の帯状
導体に高周波電流が流れた時に、シリコン基板内の短絡
電流が流れる領域を極めて小さな領域に分割することに
より、短絡電流防止機能を持たせた絶縁シリコン基板と
する。又本発明の絶縁シリコン基板を用いてインダクタ
ならびに、分布定数型フィルタを形成する。
周波用のインダクタ及び分布定数型フィルタを構成する
のに、入手が容易で安価であり、小形なチップ型のイン
ダクタ又はフィルタを構成する上で不可欠な微細加工の
フォトリソグラフィの技術が容易に適用出来る表面欠陥
の極めて少い基板として、Ｎ型またはＰ型シリコン基板
を用いるものである。シリコン基板の片面又は両面より
シリコン基板の厚さを通して、又はシリコン基板の表面
から適当な深さに、Ｎ型シリコン基板にはＰ型不純物
を、またＰ型シリコン基板にはＮ型不純物を、イオン注
入又は選択拡散等により不純物層を形成する。形成する
不純物層はシリコン基板面に、多数の線条、格子状、角
形状、丸形状などＮ型不純物層とＰ型不純物層とを交互
に夫々様々な形状に注入し、Ｎ型不純物層とＰ型不純物
層との境界に生じるＰＮ接合の空乏層によりシリコン基
板を電気絶縁層の幾つもの小区画に区切る。この小区画
に区切ったＰＮ接合の空乏層により、シリコン基板内に
連続した多数の細かい高絶縁抵抗層を形成して、ＰＮ接
合により電気的に互いに絶縁した絶縁シリコン基板（以
下シリコン基板と称す）にし、該絶縁シリコン基板の面
上に、インダクタ又はフィルタを形成する渦巻状の帯状
導体に高周波電流が流れた時に、シリコン基板内の短絡
電流が流れる領域を極めて小さな領域に分割することに
より、短絡電流防止機能を持たせた絶縁シリコン基板と
する。又本発明の絶縁シリコン基板を用いてインダクタ
ならびに、分布定数型フィルタを形成する。
【００１２】ＰＮ接合の空乏層が形成された境界におい
ては、Ｎ型層とＰ型層の間でＮ型層が高い電圧となった
時のＮ型層からＰ型層への漏洩電流はピコアンペア（Ｐ
Ａ）程であり、等価的にきわめて高い絶縁層を形成す
る。従ってシリコン基板上にＰ型、Ｎ型と不純物層を交
互に形成することにより、シリコン基板内に誘起する電
圧に対し、層状に高い絶縁層を直列に接続して形成した
ことと同じ動作を示すこととなる。
ては、Ｎ型層とＰ型層の間でＮ型層が高い電圧となった
時のＮ型層からＰ型層への漏洩電流はピコアンペア（Ｐ
Ａ）程であり、等価的にきわめて高い絶縁層を形成す
る。従ってシリコン基板上にＰ型、Ｎ型と不純物層を交
互に形成することにより、シリコン基板内に誘起する電
圧に対し、層状に高い絶縁層を直列に接続して形成した
ことと同じ動作を示すこととなる。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。 （実施例１）チップ型のインダクタ及び分布定数型フィ
ルタを構成する基板として図７に示す絶縁シリコン基板
であるシリコン基板１を構成した。図７に示すシリコン
基板１は、厚さが３００μｍ程のＮ型シリコン基板７の
片面よりＰ型不純物８を選択拡散により、図７に示すよ
うに、基板裏面に到達するよう注入した線条のＰＮ接合
を設けたシリコン基板である。シリコン基板１内に形成
したＰＮ接合の空乏層によりＮ型不純物の領域とＰ型不
純物の領域との境界において、Ｎ型不純物領域側がＰ型
不純物領域に対し高電圧となると、ダイオードの逆方向
に電圧が加わった時と同様に電流は漏減電流のみでピコ
アンペア（ＰＡ）程であるので等価的に１０5ＭΩの抵
抗を有する電気絶縁層を形成したことと同じ状態とな
る。
ルタを構成する基板として図７に示す絶縁シリコン基板
であるシリコン基板１を構成した。図７に示すシリコン
基板１は、厚さが３００μｍ程のＮ型シリコン基板７の
片面よりＰ型不純物８を選択拡散により、図７に示すよ
うに、基板裏面に到達するよう注入した線条のＰＮ接合
を設けたシリコン基板である。シリコン基板１内に形成
したＰＮ接合の空乏層によりＮ型不純物の領域とＰ型不
純物の領域との境界において、Ｎ型不純物領域側がＰ型
不純物領域に対し高電圧となると、ダイオードの逆方向
に電圧が加わった時と同様に電流は漏減電流のみでピコ
アンペア（ＰＡ）程であるので等価的に１０5ＭΩの抵
抗を有する電気絶縁層を形成したことと同じ状態とな
る。
【００１４】従ってＮ型シリコン基板の中にＰ型不純物
を注入して線条のＰＮ接合を形成した部分は、幾つもの
ストライプ状の電気絶縁層で区切られたものとなる。本
実施例では板厚３００μｍ程、Ｐ型不純物８の巾は３０
０μｍ程、Ｎ型の巾は３００μｍ程で形成してある。従
ってこの図７に示す構成のシリコン基板１を用いて、図
１に示す渦巻状の帯状導体３をシリコン基板１の表面に
二酸化珪素（ＳｉＯ2）をスパッタして形成した電気絶
縁層２を介挿して形成し、帯状導体３に高周波電流が流
れた時、シリコン基板１内ではＰＮ接合の空乏層によ
り、短絡電流が流れる領域を極めて狭い領域に分割する
ことになり、短絡電流が流れることを防止した機能を持
たせたシリコン基板１とすることが出来る。図７はＮ型
シリコン基板にＰ型不純物を注入したシリコン基板の例
であるが、シリコン基板１は、Ｐ型シリコン基板にＮ型
不純物をイオン注入又は選択拡散してＰＮ接合を形成し
てもよい。
を注入して線条のＰＮ接合を形成した部分は、幾つもの
ストライプ状の電気絶縁層で区切られたものとなる。本
実施例では板厚３００μｍ程、Ｐ型不純物８の巾は３０
０μｍ程、Ｎ型の巾は３００μｍ程で形成してある。従
ってこの図７に示す構成のシリコン基板１を用いて、図
１に示す渦巻状の帯状導体３をシリコン基板１の表面に
二酸化珪素（ＳｉＯ2）をスパッタして形成した電気絶
縁層２を介挿して形成し、帯状導体３に高周波電流が流
れた時、シリコン基板１内ではＰＮ接合の空乏層によ
り、短絡電流が流れる領域を極めて狭い領域に分割する
ことになり、短絡電流が流れることを防止した機能を持
たせたシリコン基板１とすることが出来る。図７はＮ型
シリコン基板にＰ型不純物を注入したシリコン基板の例
であるが、シリコン基板１は、Ｐ型シリコン基板にＮ型
不純物をイオン注入又は選択拡散してＰＮ接合を形成し
てもよい。
【００１５】（実施例２）図７に示す表面を研磨したシ
リコン基板１の上面に、電気絶縁材の例えば二酸化珪素
（ＳｉＯ2）をスパッタして電気絶縁層２を形成し、さ
らに、アルミニウムの蒸着により渦巻状の帯状導体を形
成し、２．５ｍｍ角の図１に示すチップ型のインダクタ
とした。なお、渦巻状の帯状導体３は、導体巾が約５０
μｍで間隔が約５０μｍ、１０回巻にした。図１に示す
チップ型のインダクタは、等価的には図２に示すインダ
クタであり、図３に、図１に示すインダクタの励振周波
数に対するインダクタンスの値を示す。１５０ＭＨｚ附
近に浮遊容量による共振点を示すが１５０ＭＨｚ附近迄
高いインダクタンスを示すのに対し、Ｎ型、又はＰ型の
みのシリコン基板１１を用いた図１４の従来のシリコン
基板を用い構成したチップ型のインダクタでは、図１５
に示すように、周波数に対するインダクタンスの値は、
１０ＭＨｚで１ＭＨｚのほぼ半分の値であるのに対し
て、本発明のインダクタは１００ＭＨｚ以上においても
高いインダクタンスの値を示している。
リコン基板１の上面に、電気絶縁材の例えば二酸化珪素
（ＳｉＯ2）をスパッタして電気絶縁層２を形成し、さ
らに、アルミニウムの蒸着により渦巻状の帯状導体を形
成し、２．５ｍｍ角の図１に示すチップ型のインダクタ
とした。なお、渦巻状の帯状導体３は、導体巾が約５０
μｍで間隔が約５０μｍ、１０回巻にした。図１に示す
チップ型のインダクタは、等価的には図２に示すインダ
クタであり、図３に、図１に示すインダクタの励振周波
数に対するインダクタンスの値を示す。１５０ＭＨｚ附
近に浮遊容量による共振点を示すが１５０ＭＨｚ附近迄
高いインダクタンスを示すのに対し、Ｎ型、又はＰ型の
みのシリコン基板１１を用いた図１４の従来のシリコン
基板を用い構成したチップ型のインダクタでは、図１５
に示すように、周波数に対するインダクタンスの値は、
１０ＭＨｚで１ＭＨｚのほぼ半分の値であるのに対し
て、本発明のインダクタは１００ＭＨｚ以上においても
高いインダクタンスの値を示している。
【００１６】（実施例３）チップ型の分布定数型フィル
タを構成する基板として、図７に示すシリコン基板１を
用いて図４に示す分布定数型フィルタを構成した。シリ
コン基板１は、図７に示すようにＮ型シリコン基板７の
両面よりＰ型不純物８をイオン注入あるいは選択拡散等
により、線条にシリコン基板の裏面迄Ｐ型不純物が到達
するようにし、ＰＮ接合の空乏層がＮ型シリコン基板の
中に交互に形成されたシリコン基板である。
タを構成する基板として、図７に示すシリコン基板１を
用いて図４に示す分布定数型フィルタを構成した。シリ
コン基板１は、図７に示すようにＮ型シリコン基板７の
両面よりＰ型不純物８をイオン注入あるいは選択拡散等
により、線条にシリコン基板の裏面迄Ｐ型不純物が到達
するようにし、ＰＮ接合の空乏層がＮ型シリコン基板の
中に交互に形成されたシリコン基板である。
【００１７】シリコン基板１はＰＮ接合の空乏層により
導体部分が幾つものストライプ状に区切られ、実施例１
で説明したようにＰＮ接合の空乏層の領域においては電
圧に対し高い電気絶縁層を形成するので、シリコン基板
１は短絡電流が流れる領域を極めて狭い領域に分割した
短絡電流防止機能を持たせたシリコン基板となる。
導体部分が幾つものストライプ状に区切られ、実施例１
で説明したようにＰＮ接合の空乏層の領域においては電
圧に対し高い電気絶縁層を形成するので、シリコン基板
１は短絡電流が流れる領域を極めて狭い領域に分割した
短絡電流防止機能を持たせたシリコン基板となる。
【００１８】図４に示す分布定数型フィルタは、表面を
研磨したシリコン基板１上に二酸化珪素（ＳｉＯ2）を
スパッタした電気絶縁層２を厚さ３μｍ程に形成し、こ
の上面に、導体巾約１００μｍ、間隔約５０μｍで６回
巻の渦巻型の帯状導体３を形成し、更に強誘電体層とし
て二酸化珪素（ＳｉＯ2）をほぼ３．５μｍの厚さにス
パッタして形成し、更にその上面に前記の帯状導体３と
同じ位置で帯状導体が面対称に対向する位置に巾が約１
００μｍ、間隔が約５０μｍ６回巻の渦巻状の帯状導体
４を形成する。帯状導体３側を接地側、帯状導体４側を
信号線とした等価回路が図５に示す２．５ｍｍ角のチッ
プ型の分布定数型フィルタを形成した。実際のフィルタ
特性を図６に示す。遮断周波数が７００ＭＨｚ附近にあ
り減衰能が５０ｄｂのチップ型の分布定数型フィルタが
得られた。
研磨したシリコン基板１上に二酸化珪素（ＳｉＯ2）を
スパッタした電気絶縁層２を厚さ３μｍ程に形成し、こ
の上面に、導体巾約１００μｍ、間隔約５０μｍで６回
巻の渦巻型の帯状導体３を形成し、更に強誘電体層とし
て二酸化珪素（ＳｉＯ2）をほぼ３．５μｍの厚さにス
パッタして形成し、更にその上面に前記の帯状導体３と
同じ位置で帯状導体が面対称に対向する位置に巾が約１
００μｍ、間隔が約５０μｍ６回巻の渦巻状の帯状導体
４を形成する。帯状導体３側を接地側、帯状導体４側を
信号線とした等価回路が図５に示す２．５ｍｍ角のチッ
プ型の分布定数型フィルタを形成した。実際のフィルタ
特性を図６に示す。遮断周波数が７００ＭＨｚ附近にあ
り減衰能が５０ｄｂのチップ型の分布定数型フィルタが
得られた。
【００１９】インダクタ及び分布定数型フィルタを構成
するシリコン基板として図８に示すシリコン基板１を用
いて図１に示すインダクタ及び図４に示す分布定数型フ
ィルタを構成した。シリコン基板１は、Ｎ型シリコン基
板７の両面よりＰ型不純物８をイオン注入又は選択拡散
等により表面と裏面からの注入が断面形状において互い
に向きあい、又面方向には棒状に形成したもので、とな
りあうＰＮ接合がその空乏層同士が互いに空乏層を形成
する距離Ｌ以内で接するように形成されたシリコン基板
である。シリコン基板１はＰＮ接合の空乏層により幾つ
もの小領域に区切られ、図７に示すシリコン基板１と同
様にＰＮ接合の空乏層に高い電気絶縁層を形成してＭＨ
ｚ帯の高周波領域における短絡電流が流れる領域を極め
て小さな領域に分割する。又シリコン基板１はＰ型シリ
コン基板にＮ型不純物をイオン注入、又は選択拡散して
ＰＮ接合を構成してもよい。
するシリコン基板として図８に示すシリコン基板１を用
いて図１に示すインダクタ及び図４に示す分布定数型フ
ィルタを構成した。シリコン基板１は、Ｎ型シリコン基
板７の両面よりＰ型不純物８をイオン注入又は選択拡散
等により表面と裏面からの注入が断面形状において互い
に向きあい、又面方向には棒状に形成したもので、とな
りあうＰＮ接合がその空乏層同士が互いに空乏層を形成
する距離Ｌ以内で接するように形成されたシリコン基板
である。シリコン基板１はＰＮ接合の空乏層により幾つ
もの小領域に区切られ、図７に示すシリコン基板１と同
様にＰＮ接合の空乏層に高い電気絶縁層を形成してＭＨ
ｚ帯の高周波領域における短絡電流が流れる領域を極め
て小さな領域に分割する。又シリコン基板１はＰ型シリ
コン基板にＮ型不純物をイオン注入、又は選択拡散して
ＰＮ接合を構成してもよい。
【００２０】図８に示す本実施例のシリコン基板では、
Ｎ型シリコン基板に注入された対向するＰ型不純物との
間のＰＮ接合の空乏層の間隔Ｌの値は２０μｍ以下であ
る。図８に示すシリコン基板では、Ｎ型シリコン基板７
に注入するＰ型不純物の拡散巾は、Ｎ型シリコン基板７
の厚さをほぼ３００μｍとするときシリコン基板の表面
と裏面よりＰ型不純物を注入するので、ほぼ１５０μｍ
でよく、従ってＮ型層とＰ型層は交互にほぼ１５０μｍ
間隔で形成し得、Ｎ型層に片面からＰ型不純物を注入し
てＰＮ接合を形成する図７に示すシリコン基板１に比べ
て、同一寸法のシリコン基板に対し、２倍の数のＰＮ接
合を形成でき、ＧＨｚで用いるインダクタや分布定数型
フィルタ用のシリコン基板に用いて有用である。
Ｎ型シリコン基板に注入された対向するＰ型不純物との
間のＰＮ接合の空乏層の間隔Ｌの値は２０μｍ以下であ
る。図８に示すシリコン基板では、Ｎ型シリコン基板７
に注入するＰ型不純物の拡散巾は、Ｎ型シリコン基板７
の厚さをほぼ３００μｍとするときシリコン基板の表面
と裏面よりＰ型不純物を注入するので、ほぼ１５０μｍ
でよく、従ってＮ型層とＰ型層は交互にほぼ１５０μｍ
間隔で形成し得、Ｎ型層に片面からＰ型不純物を注入し
てＰＮ接合を形成する図７に示すシリコン基板１に比べ
て、同一寸法のシリコン基板に対し、２倍の数のＰＮ接
合を形成でき、ＧＨｚで用いるインダクタや分布定数型
フィルタ用のシリコン基板に用いて有用である。
【００２１】不純物層をシリコン基板の表面より注入し
て裏面迄完全に注入拡散させて不純物層を形成する時、
不純物層の巾はほぼ板厚によって決まるので、シリコン
基板の厚さを薄くすることにより、例えばＮ型シリコン
基板に注入するＰ型不純物の拡散層の巾を狭く出来、シ
リコン基板に形成する電気絶縁層をそれだけ多く形成出
来る。図８に示すシリコン基板１を用い、実施例１と同
様に図１に示すインダクタを形成し、図３に示す特性と
ほぼ同等のインダクタを得た。又、実施例２と同様に図
４に示す分布定数型フィルタを形成し、図６に示す特性
とほぼ同等の特性の分布定数型フィルタ特性を得た。
て裏面迄完全に注入拡散させて不純物層を形成する時、
不純物層の巾はほぼ板厚によって決まるので、シリコン
基板の厚さを薄くすることにより、例えばＮ型シリコン
基板に注入するＰ型不純物の拡散層の巾を狭く出来、シ
リコン基板に形成する電気絶縁層をそれだけ多く形成出
来る。図８に示すシリコン基板１を用い、実施例１と同
様に図１に示すインダクタを形成し、図３に示す特性と
ほぼ同等のインダクタを得た。又、実施例２と同様に図
４に示す分布定数型フィルタを形成し、図６に示す特性
とほぼ同等の特性の分布定数型フィルタ特性を得た。
【００２２】（実施例４）インダクタ及び分布定数型フ
ィルタを形成するシリコン基板１として、図９に示すＮ
型シリコン基板７にＰ型不純物８（ハッチングで示す）
を市松模様に注入または選択拡散して形成した。
ィルタを形成するシリコン基板１として、図９に示すＮ
型シリコン基板７にＰ型不純物８（ハッチングで示す）
を市松模様に注入または選択拡散して形成した。
【００２３】又、図１０はＮ型シリコン基板７にＰ型不
純物８（ハッチングを示す）を丸型に基板裏面迄注入し
たシリコン基板であり、丸型のＰ型不純物８の間隔は、
ＰＮ接合の空乏層は１０μｍ程の厚さであるので、丸型
の不純物は互いに完全に接触する形にする必要はない。
純物８（ハッチングを示す）を丸型に基板裏面迄注入し
たシリコン基板であり、丸型のＰ型不純物８の間隔は、
ＰＮ接合の空乏層は１０μｍ程の厚さであるので、丸型
の不純物は互いに完全に接触する形にする必要はない。
【００２４】図１１はＮ型シリコン基板７にＰ型不純物
８（ハッチングで示す）を裏面迄通さずに、表面より或
る深さに注入した例である。シリコン基板１は機械的な
強度を保持するためには２００μｍ以上の厚さを必要と
し、一方ＧＨｚ帯のインダクタでは、渦巻状の帯状導体
に高周波電流が流れた時にシリコン基板に生ずる誘導電
圧は、表皮効果のためシリコン基板の表面層に集中し、
シリコン基板の厚さの２００μｍの深さに達するまでＰ
型不純物を注入する必要はなく、図１１に示す構造に片
面にＰＮ接合を形成すればよい。又このような構造とす
ることにより、Ｐ型不純物の拡散巾を狭く出来、従って
ＰＮ接合の面密度を高めることが出来、高周波でのイン
ダクタ又は分布定数型フィルタを形成するのに用いて好
適なシリコン基板となる。
８（ハッチングで示す）を裏面迄通さずに、表面より或
る深さに注入した例である。シリコン基板１は機械的な
強度を保持するためには２００μｍ以上の厚さを必要と
し、一方ＧＨｚ帯のインダクタでは、渦巻状の帯状導体
に高周波電流が流れた時にシリコン基板に生ずる誘導電
圧は、表皮効果のためシリコン基板の表面層に集中し、
シリコン基板の厚さの２００μｍの深さに達するまでＰ
型不純物を注入する必要はなく、図１１に示す構造に片
面にＰＮ接合を形成すればよい。又このような構造とす
ることにより、Ｐ型不純物の拡散巾を狭く出来、従って
ＰＮ接合の面密度を高めることが出来、高周波でのイン
ダクタ又は分布定数型フィルタを形成するのに用いて好
適なシリコン基板となる。
【００２５】図１２はシリコン基板１の他の例で、Ｎ型
シリコン基板７にＰ型不純物８を渦巻状に注入または選
択拡散したシリコン基板である。図７ないし図１２に示
すシリコン基板１はＮ型シリコン基板にＰ型不純物をイ
オン注入または選択拡散してＮ型シリコン基板中にＰＮ
接合を形成した例で示したが、図１３はＰ型シリコン基
板にＮ型不純物を渦巻状にイオン注入または選択拡散し
てＰ型シリコン基板中にＰＮ接合を形成した例であり、
図１３によるシリコン基板１は図７ないし図１２に示す
シリコン基板と同様にＰＮ接合部には空乏層を形成し
て、Ｎ型側からＰ型側にＮ型側が正電位となる電圧が加
えられた時は、ＰＮ接合間には１０5ＭΩ以上の電気絶
縁層が形成されるので、Ｎ型シリコン基板にＰ型不純物
を注入したシリコン基板１と同等な電気絶縁特性を有す
るシリコン基板となる。
シリコン基板７にＰ型不純物８を渦巻状に注入または選
択拡散したシリコン基板である。図７ないし図１２に示
すシリコン基板１はＮ型シリコン基板にＰ型不純物をイ
オン注入または選択拡散してＮ型シリコン基板中にＰＮ
接合を形成した例で示したが、図１３はＰ型シリコン基
板にＮ型不純物を渦巻状にイオン注入または選択拡散し
てＰ型シリコン基板中にＰＮ接合を形成した例であり、
図１３によるシリコン基板１は図７ないし図１２に示す
シリコン基板と同様にＰＮ接合部には空乏層を形成し
て、Ｎ型側からＰ型側にＮ型側が正電位となる電圧が加
えられた時は、ＰＮ接合間には１０5ＭΩ以上の電気絶
縁層が形成されるので、Ｎ型シリコン基板にＰ型不純物
を注入したシリコン基板１と同等な電気絶縁特性を有す
るシリコン基板となる。
【００２６】図１３に示すシリコン基板と同様に図７な
いし図１１に示すシリコン基板１に於いて、Ｎ型シリコ
ン基板をＰ型シリコン基板にし、Ｎ型不純物を図７ない
し図１１に示すようにイオン注入又は選択拡散してＰＮ
接合を形成したシリコン基板１にし、実施例２に示すイ
ンダクタ、或は実施例３に示す分布定数型フィルタを形
成し、図３に示すインダクタンス特性、及び図６に示す
フィルタ特性を示すインダクタ並びにフィルタを構成で
きる。実施例２ないし実施例４においては、渦巻状に形
成した帯状導体３、４を形成した例で示したが、この帯
状導体の形状としてはつづら折れや直線状でもよく、又
フィルタを形成する時は２つの帯状導体を面対称に形成
した例で示したが、所望するフィルタの遮断周波数特性
により対向する帯状導体の形状を互いに変えて形成して
もよい。
いし図１１に示すシリコン基板１に於いて、Ｎ型シリコ
ン基板をＰ型シリコン基板にし、Ｎ型不純物を図７ない
し図１１に示すようにイオン注入又は選択拡散してＰＮ
接合を形成したシリコン基板１にし、実施例２に示すイ
ンダクタ、或は実施例３に示す分布定数型フィルタを形
成し、図３に示すインダクタンス特性、及び図６に示す
フィルタ特性を示すインダクタ並びにフィルタを構成で
きる。実施例２ないし実施例４においては、渦巻状に形
成した帯状導体３、４を形成した例で示したが、この帯
状導体の形状としてはつづら折れや直線状でもよく、又
フィルタを形成する時は２つの帯状導体を面対称に形成
した例で示したが、所望するフィルタの遮断周波数特性
により対向する帯状導体の形状を互いに変えて形成して
もよい。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上述の通り構成されているので
次に記載する効果を奏する。Ｎ型シリコン基板又はＰ型
シリコン基板の片面又は両面よりＮ型シリコン基板には
Ｐ型不純物を、Ｐ型シリコン基板にはＮ型不純物をイオ
ン注入又は選択拡散等により、線条、格子状、角状、丸
型等様々な形状に注入してＰＮ接合の空乏層を形成する
ことにより、シリコン基板を幾つもの高い電気絶縁層を
形成した小区画に区切ったシリコン基板とすることが出
来る。前記シリコン基板上に渦巻状、又はジグザグ状等
の帯状導体を形成して、ＭＨｚ帯以上の高周波で使用す
るインダクタ、又は分布定数型フィルタを形成すると
き、シリコン基板内に高周波電流の発生を防止して、Ｍ
Ｈｚ帯ないしＧＨｚ帯で優れた特性を有する、面実装が
可能な、かつ安価なチップ型のインダクタ、並びにチッ
プ型の分布定数型フィルタを提供することが可能となっ
た。
次に記載する効果を奏する。Ｎ型シリコン基板又はＰ型
シリコン基板の片面又は両面よりＮ型シリコン基板には
Ｐ型不純物を、Ｐ型シリコン基板にはＮ型不純物をイオ
ン注入又は選択拡散等により、線条、格子状、角状、丸
型等様々な形状に注入してＰＮ接合の空乏層を形成する
ことにより、シリコン基板を幾つもの高い電気絶縁層を
形成した小区画に区切ったシリコン基板とすることが出
来る。前記シリコン基板上に渦巻状、又はジグザグ状等
の帯状導体を形成して、ＭＨｚ帯以上の高周波で使用す
るインダクタ、又は分布定数型フィルタを形成すると
き、シリコン基板内に高周波電流の発生を防止して、Ｍ
Ｈｚ帯ないしＧＨｚ帯で優れた特性を有する、面実装が
可能な、かつ安価なチップ型のインダクタ、並びにチッ
プ型の分布定数型フィルタを提供することが可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインダクタの内部構造を示す斜視
図。
図。
【図２】図１に示すインダクタの等価回路図。
【図３】図１に示す本発明によるインダクタの一実施例
のインダクタンスの周波数特性を示す特性図。
のインダクタンスの周波数特性を示す特性図。
【図４】本発明の分布定数型フィルタの内部構造を示す
斜視図。
斜視図。
【図５】図４に示す分布定数型フィルタの特価回路図。
【図６】図４に示す分布定数型フィルタの一実施例の特
性曲線図。
性曲線図。
【図７】本発明のシリコン基板の構造を示す図で、図７
（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図。
（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図。
【図８】本発明によるシリコン基板の構造を示す図で、
図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図。
図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図。
【図９】本発明によるシリコン基板の構造を示す図で、
図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は正面図。
図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は正面図。
【図１０】本発明によるシリコン基板の構造を示す図
で、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は正面図。
で、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は正面図。
【図１１】本発明によるシリコン基板の構造を示す図
で、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は正面図。
で、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は正面図。
【図１２】本発明によるシリコン基板の斜視図。
【図１３】本発明によるシリコン基板の斜視図。
【図１４】従来のシリコン基板を用いたインダクタの構
造を示す斜視図。
造を示す斜視図。
【図１５】図１４に示すインダクタの周波数特性曲線
図。
図。
【符号の説明】１ シリコン基板 ２ 電気絶縁層 ３、４ 帯状導体 ５ 強誘電体層 ６ 渦電流 ７ Ｎ型シリコン基板 ８ Ｐ型不純物 ９ Ｐ型シリコン基板 １０ Ｎ型不純物１１ 従来のシリコン基板 Ｌ 空乏層の巾
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｎ型シリコン基板の片面又は両面よりＰ
型不純物をイオン注入又は選択拡散等により所定の形状
に注入するか、又はＰ型シリコン基板の片面又は両面よ
りＮ型不純物をイオン注入又は選択拡散等により所定の
形状に注入し形成したＰＮ接合の空乏層により、シリコ
ン基板内に高周波誘導電圧に対し小さな区画に区切った
高電気絶縁層を形成してなることを特徴とする絶縁シリ
コン基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の絶縁シリコン基板上に、
絶縁体を介挿して帯状導体を形成してなることを特徴と
するインダクタ。 - 【請求項３】 請求項１記載の絶縁シリコン基板上に、
間に強誘電体薄膜層を介挿した２つの同一形状の帯状導
体を対向させ形成してなることを特徴とする分布定数型
フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34648693A JPH07183468A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 絶縁シリコン基板並びにそれを用いたインダクタおよび分布定数型フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34648693A JPH07183468A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 絶縁シリコン基板並びにそれを用いたインダクタおよび分布定数型フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183468A true JPH07183468A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18383758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34648693A Pending JPH07183468A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 絶縁シリコン基板並びにそれを用いたインダクタおよび分布定数型フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07183468A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6225677B1 (en) | 1998-03-11 | 2001-05-01 | Fujitsu Limited | Inductance device formed on semiconductor substrate |
| WO2001098789A1 (en) * | 2000-06-20 | 2001-12-27 | Scientific Systems Research Limited | Rf current sensor |
| JP2005354079A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Lg Electron Inc | ツェナーダイオード及びその製造方法 |
| JPWO2005024949A1 (ja) * | 2003-08-28 | 2006-11-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
| CN101640196A (zh) * | 2009-08-25 | 2010-02-03 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 一种集成电感 |
| US7978043B2 (en) | 2008-11-06 | 2011-07-12 | Panasonic Corporation | Semiconductor device |
| US8072307B2 (en) | 2009-11-27 | 2011-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Transformer |
| JP2013254955A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Freescale Semiconductor Inc | インタラプタ領域を有する誘導性素子および形成方法 |
| US9330835B2 (en) | 2010-03-09 | 2016-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Signal transmitting apparatus |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP34648693A patent/JPH07183468A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6225677B1 (en) | 1998-03-11 | 2001-05-01 | Fujitsu Limited | Inductance device formed on semiconductor substrate |
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| WO2001098789A1 (en) * | 2000-06-20 | 2001-12-27 | Scientific Systems Research Limited | Rf current sensor |
| US6501285B1 (en) | 2000-06-20 | 2002-12-31 | Scientific Systems Research Limited | RF current sensor |
| JPWO2005024949A1 (ja) * | 2003-08-28 | 2006-11-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP4497093B2 (ja) * | 2003-08-28 | 2010-07-07 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
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