JPH11307723A - Planar transformer - Google Patents
Planar transformerInfo
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- JPH11307723A JPH11307723A JP10761398A JP10761398A JPH11307723A JP H11307723 A JPH11307723 A JP H11307723A JP 10761398 A JP10761398 A JP 10761398A JP 10761398 A JP10761398 A JP 10761398A JP H11307723 A JPH11307723 A JP H11307723A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波半導体装置
に用いる平面トランスに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar transformer used for a high-frequency semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下、相互誘導により結合した３個のコ
イルを有する強制バラン等に代表される従来の平面トラ
ンスについて説明する。2. Description of the Related Art A conventional planar transformer represented by a forced balun having three coils coupled by mutual induction will be described below.
【０００３】図７は、従来の平面トランスの平面図を示
す。図７において、半導体基板（図示せず）上に第１の
平面渦状コイル１と第２の平面渦状コイル２とが同一平
面内に横並びに設けられており、第１の平面渦状コイル
１の渦外側端と、第２の平面渦状コイル２の渦中心端と
が接続されている。これら２つのコイルはトランスの一
次側として働く。また、第１の平面渦状コイル１と第２
の平面渦状コイル２の下層側には、第３の平面渦状コイ
ル３が設けられている。この第３の平面渦状コイル３は
トランスの二次側として働く。第１の平面渦状コイル１
および第２の平面渦状コイル２と、第３の平面渦状コイ
ル３との間には、厚さ０．２ミクロンの窒化シリコン膜
（図示せず）を配することにより両者を絶縁している。FIG. 7 is a plan view of a conventional planar transformer. In FIG. 7, a first planar spiral coil 1 and a second planar spiral coil 2 are provided side by side on the same plane on a semiconductor substrate (not shown). The outer end and the vortex center end of the second planar spiral coil 2 are connected. These two coils serve as the primary side of the transformer. Further, the first planar spiral coil 1 and the second planar spiral coil 1
The third planar spiral coil 3 is provided below the planar spiral coil 2. This third planar spiral coil 3 acts as a secondary side of the transformer. First planar spiral coil 1
A 0.2-μm thick silicon nitride film (not shown) is provided between the second planar spiral coil 2 and the third planar spiral coil 3 to insulate them.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
平面トランスでは、第１の平面渦状コイル１および第２
の平面渦状コイル２とが、同一平面上に配されているた
め、平面トランスの占有面積が大きくなってしまう。However, in the conventional planar transformer, the first planar spiral coil 1 and the second planar coil
Are arranged on the same plane, the area occupied by the planar transformer becomes large.
【０００５】また、第１の平面渦状コイル１および第２
の平面渦状コイル２と、第３の平面渦状コイル３との間
を厚さ０．２ミクロンの窒化シリコン膜で絶縁している
ため、ショートを避けるためには、第１の平面渦状コイ
ル１および第２の平面渦状コイル２を厚く形成すること
ができない。この結果、第１の平面渦状コイル１および
第２の平面渦状コイル２の寄生抵抗が大きくなってしま
う。The first planar spiral coil 1 and the second planar spiral coil 1
Since the plane spiral coil 2 and the third planar spiral coil 3 are insulated by a silicon nitride film having a thickness of 0.2 micron, the first planar spiral coil 1 and the third planar spiral coil 1 The second planar spiral coil 2 cannot be formed thick. As a result, the parasitic resistance of the first planar spiral coil 1 and the second planar spiral coil 2 increases.
【０００６】本発明は、占有面積が小さく、また、寄生
抵抗の小さい平面トランスを製造することを目的とす
る。An object of the present invention is to manufacture a planar transformer having a small occupied area and a small parasitic resistance.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の平面トランス
は、半導体基板上に第１の平面渦状コイルと、前記第１
の平面渦状コイル上に設けられた第１の絶縁膜と、前記
第１の絶縁膜上に設けられた第２の平面渦状コイルと、
前記第２の平面渦状コイル上に設けられた第２の絶縁膜
と、前記第２の絶縁膜上に設けられた第３の平面渦状コ
イルとを有し、前記第１の平面渦状コイルと前記第２の
平面渦状コイルとは、渦中心端同士で接続され、前記第
２の平面渦状コイルと前記第３の平面渦状コイルとは、
渦外側端同士で接続され、前記第１の平面渦状コイルの
渦外側端と、前記第１の平面渦状コイルと前記第２の平
面渦状コイルとの接続部分と、前記第２の平面渦状コイ
ルと前記第３の平面渦状コイルとの接続部分と、前記第
３の平面渦状コイルの渦中心端とには、それぞれ信号端
子が設けられている。According to the present invention, there is provided a planar transformer comprising: a first planar spiral coil on a semiconductor substrate;
A first insulating film provided on the planar spiral coil, a second planar spiral coil provided on the first insulating film,
A second insulating film provided on the second planar spiral coil; and a third planar spiral coil provided on the second insulating film, wherein the first planar spiral coil and the third planar spiral coil are provided. The second planar spiral coil is connected at the vortex center ends to each other, and the second planar spiral coil and the third planar spiral coil are
The vortex outer ends are connected to each other, the vortex outer end of the first planar spiral coil, a connecting portion between the first planar spiral coil and the second planar spiral coil, and the second planar spiral coil. A signal terminal is provided at a connection portion with the third planar spiral coil and at a vortex center end of the third planar spiral coil.
【０００８】この構成では、３つの異なる平面上に重ね
て形成されるため、平面トランスの占有面積を縮小する
ことができる。In this configuration, the transformer is formed on three different planes so that the area occupied by the plane transformer can be reduced.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図６を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１０】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における平面トランスの平面図を示す。図１にお
いて、半導体基板（図示せず）上に第１の平面渦状コイ
ル１、第２の平面渦状コイル２、第３の平面渦状コイル
３とが順次積層して形成されている。(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view of a planar transformer according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a first planar spiral coil 1, a second planar spiral coil 2, and a third planar spiral coil 3 are sequentially laminated on a semiconductor substrate (not shown).
【００１１】また、第１の平面渦状コイル１の渦中心端
には引き出し配線４が接続されており、第３の平面渦状
コイル３の渦中心端には引き出し配線５が接続されてい
る。第１の平面渦状コイルの渦外側端は、信号端子２
１、第１の平面渦状コイルと第２の平面渦状コイルとの
接続部分に一端を接続された引き出し配線４の他端は、
信号端子２２、第２の平面渦状コイルと第３の平面渦状
コイルとの接続部分に一端を接続された引き出し配線５
の他端は、信号端子２４、第３の平面渦状コイルの渦外
側端は、信号端子２３をそれぞれ構成している。A lead wire 4 is connected to the center of the vortex of the first planar spiral coil 1, and a lead wire 5 is connected to the center of the vortex of the third planar spiral coil 3. The vortex outer end of the first planar spiral coil is connected to the signal terminal 2.
1. The other end of the lead-out wire 4 having one end connected to a connection portion between the first planar spiral coil and the second planar spiral coil,
Signal terminal 22, lead-out wiring 5 having one end connected to a connection portion between the second planar spiral coil and the third planar spiral coil
Of the third planar spiral coil constitute a signal terminal 23, and the other end of the third planar spiral coil constitutes a signal terminal 23.
【００１２】このように平面渦状コイルが積層された状
態を、図２を用いて詳説する。図２は、図１の平面トラ
ンスにおけるＡ−Ｂ断面を示す図である。図２におい
て、ＧａＡｓで構成された半導体基板３１上に、窒化シ
リコン絶縁層３２、厚さ３ミクロンの金メッキ配線によ
り構成された第１の平面渦状コイル１、第１の絶縁膜で
あるポリイミド絶縁層３３、厚さ３ミクロンの金メッキ
配線により構成された第２の平面渦状コイル２、第２の
絶縁膜であるポリイミド絶縁層３４、厚さ３ミクロンの
金メッキ配線により構成された第３の平面渦状コイルと
が、順次積層されている。The state in which the planar spiral coils are stacked as described above will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an AB cross section of the planar transformer of FIG. In FIG. 2, on a semiconductor substrate 31 made of GaAs, a silicon nitride insulating layer 32, a first planar spiral coil 1 made of gold plating wiring having a thickness of 3 microns, and a polyimide insulating layer which is a first insulating film 33, a second planar spiral coil 2 composed of a gold plating wiring having a thickness of 3 microns, a polyimide insulating layer 34 as a second insulating film, and a third planar spiral coil composed of a gold plating wiring having a thickness of 3 microns Are sequentially stacked.
【００１３】ポリイミド絶縁層３３、３４は、それぞれ
４ミクロン厚で塗布し、スピンナーにより平坦化する。
このとき、ポリイミド絶縁層３３、３４は、最薄部で
も、１ミクロンの厚さを有し、各々の平面渦状コイルは
電気的に分離されている。The polyimide insulating layers 33 and 34 are each applied with a thickness of 4 μm, and are flattened by a spinner.
At this time, the polyimide insulating layers 33 and 34 have a thickness of 1 micron even at the thinnest part, and each planar spiral coil is electrically separated.
【００１４】第１の平面渦状コイル１と第２の平面渦状
コイル２とは、スルーホール１３により渦中心端同士で
接続され、第２の平面渦状コイル２と第３の平面渦状コ
イル３とは、スルーホール１１（Ａ−Ｂ断面外につき図
示せず）により渦外側端同士で接続されている。また、
第１の平面渦状コイル１と引き出し配線４とは、スルー
ホール１２によって接続され、第３の平面渦状コイル３
と引き出し配線５とは、スルーホール１４およびスルー
ホール１５およびスルーホール１６によって接続されて
いる。The first planar spiral coil 1 and the second planar spiral coil 2 are connected to each other at the vortex center ends by through holes 13, and the second planar spiral coil 2 and the third planar spiral coil 3 are connected to each other. , The outer ends of the vortices are connected to each other by through holes 11 (not shown outside the AB cross section). Also,
The first planar spiral coil 1 and the lead wiring 4 are connected by a through hole 12, and the third planar spiral coil 3
The lead wires 5 are connected to each other by through holes 14, 15, and 16.
【００１５】次に、本発明の実施の形態１における平面
トランスの動作について、図１を用いて説明する。図１
において、信号端子２１から電流を流入させ、信号端子
２４から電流を流出させたとき、３つの平面渦状コイル
は、それぞれ渦中心に紙面鉛直下向きに磁界を発生し、
それぞれ強め合うように作用する。Next, the operation of the planar transformer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
In the above, when a current is caused to flow from the signal terminal 21 and a current is caused to flow out from the signal terminal 24, each of the three planar spiral coils generates a magnetic field at the center of the vortex vertically downward on the paper,
They work together to reinforce each other.
【００１６】図３は、図１の平面トランスの等価回路を
示す。例えば、信号端子２２を接地すると、この平面ト
ランスは強制バランとして動作する（ＣＱ出版株式会社
「トロイダル・コア活用百科」第６−５図）。このと
き、信号端子２４から不平衡信号を入力すると、信号端
子２１および信号端子２３から平衡信号を取り出すこと
ができる。FIG. 3 shows an equivalent circuit of the planar transformer of FIG. For example, when the signal terminal 22 is grounded, this planar transformer operates as a forced balun (CQ Publishing Co., Ltd. “Toroidal Core Utilization Encyclopedia”, FIG. 6-5). At this time, when an unbalanced signal is input from the signal terminal 24, a balanced signal can be extracted from the signal terminals 21 and 23.
【００１７】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２における平面トランスについて説明する。(Embodiment 2) Next, a planar transformer according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
【００１８】図４は、本発明の実施の形態２における平
面トランスの平面図を示し、図５は図４に示した平面ト
ランスのＣ−Ｄ断面を示し、図６は、図４に示した平面
トランスの等価回路を示す。FIG. 4 is a plan view of the planar transformer according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of the planar transformer shown in FIG. 4, taken along line C-D, and FIG. 2 shows an equivalent circuit of a planar transformer.
【００１９】本発明の実施の形態２における平面トラン
スは、基本的に実施の形態１における平面トランスと同
様の構成を有するが、実施の形態１の場合とは異なり、
第１の平面渦状コイルの渦中心端は、引き出し配線では
なく、半導体基板３１に設けられたビアホール１７を介
して、半導体基板３１の裏面に設けられた接地金メッキ
層６に接続している。この構成により、実施の形態１に
おける引き出し配線４と第１の平面渦状コイル１との間
に発生しうる寄生インダクタンスを防止することがで
き、信号端子２２を確実に接地することができ、良好な
バラン動作を得ることができる。The planar transformer according to the second embodiment of the present invention has basically the same configuration as the planar transformer according to the first embodiment, but is different from the first embodiment.
The vortex center end of the first planar spiral coil is connected to the grounded gold plating layer 6 provided on the back surface of the semiconductor substrate 31 via a via hole 17 provided in the semiconductor substrate 31, not via the lead-out wiring. With this configuration, it is possible to prevent a parasitic inductance that may be generated between the extraction wiring 4 and the first planar spiral coil 1 in the first embodiment, and it is possible to reliably ground the signal terminal 22 and to provide a favorable A balun operation can be obtained.
【００２０】以上のように、本発明の平面トランスは、
占有面積が小さく、また、寄生抵抗が小さい。As described above, the planar transformer according to the present invention comprises:
The occupied area is small, and the parasitic resistance is small.
【００２１】なお、本発明の実施の形態においては、平
面トランスを強制バランとして用いているが、トランス
としての応用は種々のものがあり、強制バラン以外の目
的でも本発明を実施することはできる。また、それぞれ
の平面渦状コイルが発する磁界は強め合うものに限定さ
れるものではない。In the embodiment of the present invention, a plane transformer is used as a forced balun, but there are various applications as a transformer, and the present invention can be implemented for purposes other than the forced balun. . Further, the magnetic fields generated by the respective planar spiral coils are not limited to those that reinforce each other.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明の平面トランスは、３つの異なる
平面上に重ねて形成されるため、平面トランスの占有面
積を縮小することができる。As described above, the planar transformer according to the present invention is formed on three different planes so that the area occupied by the planar transformer can be reduced.
【図１】本発明の実施の形態１における平面トランスの
平面図FIG. 1 is a plan view of a planar transformer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同平面トランスの断面図FIG. 2 is a sectional view of the planar transformer.
【図３】同平面トランスの等価回路を示す図FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the planar transformer.
【図４】本発明の実施の形態２における平面トランスの
平面図FIG. 4 is a plan view of a planar transformer according to a second embodiment of the present invention.
【図５】同平面トランスの断面図FIG. 5 is a sectional view of the planar transformer.
【図６】同平面トランスの等価回路を示す図FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of the planar transformer.
【図７】従来の平面トランスを示す図FIG. 7 is a diagram showing a conventional planar transformer.
１ 第１の平面渦状コイル ２ 第２の平面渦状コイル ３ 第３の平面渦状コイル ４，５ 引き出し配線 ６ 金メッキ層 １１，１２，１３，１４，１５，１６ スルーホール １７ ビアホール ２１，２２，２３，２４ 信号端子 ３１ 半導体基板 ３２ 窒化シリコン絶縁膜 ３３，３４ ポリイミド絶縁層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st plane spiral coil 2 2nd plane spiral coil 3 3rd plane spiral coil 4, 5 Lead-out wiring 6 Gold plating layer 11, 12, 13, 14, 15, 16 Through hole 17 Via hole 21, 22, 23, 24 signal terminal 31 semiconductor substrate 32 silicon nitride insulating film 33, 34 polyimide insulating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西嶋 将明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西井 勝則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Masaaki Nishijima 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (5)
と、前記第１の平面渦状コイル上に設けられた第１の絶
縁膜と、前記第１の絶縁膜上に設けられた第２の平面渦
状コイルと、前記第２の平面渦状コイル上に設けられた
第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に設けられた第３
の平面渦状コイルとを有し、前記第１の平面渦状コイル
と前記第２の平面渦状コイルとは、渦中心端同士で接続
され、前記第２の平面渦状コイルと前記第３の平面渦状
コイルとは、渦外側端同士で接続され、前記第１の平面
渦状コイルの渦外側端と、前記第１の平面渦状コイルと
前記第２の平面渦状コイルとの接続部分と、前記第２の
平面渦状コイルと前記第３の平面渦状コイルとの接続部
分と、前記第３の平面渦状コイルの渦中心端とには、そ
れぞれ信号端子が設けられていることを特徴とする平面
トランス。A first planar spiral coil on a semiconductor substrate; a first insulating film provided on the first planar spiral coil; and a second insulating film provided on the first insulating film. A planar spiral coil, a second insulating film provided on the second planar spiral coil, and a third insulating film provided on the second insulating film.
And the first planar spiral coil and the second planar spiral coil are connected at their vortex center ends, and the second planar spiral coil and the third planar spiral coil are connected to each other. Are connected at the outer ends of the vortex, the outer end of the first planar spiral coil, a connection portion between the first planar spiral coil and the second planar spiral coil, and the second plane A planar transformer, wherein signal terminals are provided at a connection portion between the spiral coil and the third planar spiral coil and at a vortex center end of the third planar spiral coil, respectively.
接続された引き出し配線を有することを特徴とする請求
項１記載の平面トランス。2. The flat transformer according to claim 1, further comprising a lead wire connected to a vortex center end of the first flat vortex coil.
接続された引き出し配線を有することを特徴とする請求
項１記載の平面トランス。3. The flat transformer according to claim 1, further comprising a lead wire connected to a center of the vortex of the third flat vortex coil.
が、前記半導体基板を貫通するビアホールを介して、前
記半導体基板裏面に設けられた接地配線に接続されてい
ることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の平
面トランス。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a vortex center end of the first planar vortex coil is connected to a ground wiring provided on a back surface of the semiconductor substrate via a via hole penetrating the semiconductor substrate. The planar transformer according to claim 1 or 3.
うち、少なくとも一方がポリイミドで構成されているこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の平面トランス。5. The planar transformer according to claim 1, wherein at least one of the first insulating film and the second insulating film is made of polyimide. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10761398A JPH11307723A (en) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Planar transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10761398A JPH11307723A (en) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Planar transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307723A true JPH11307723A (en) | 1999-11-05 |
Family
ID=14463622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10761398A Withdrawn JPH11307723A (en) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Planar transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307723A (en) |
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1998
- 1998-04-17 JP JP10761398A patent/JPH11307723A/en not_active Withdrawn
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040319 |