专利名称：Lc元件，半导体装置及lc元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及LC元件，半导体装置及LC元件的制作方法。这种LC元件可以组装入半导体装置等或以独立元件的形式对规定的频段进行衰减。
近年来随着电子技术的进步，电子电路被广泛地应用于各种领域，因而，人们希望这些电子电路能稳定可靠地工作，不受来自外部的影响。
但是，来自外部的噪声将直接地或间接地侵入到电子电路中来。于是，就出现了不少应用了电子电路的各种电子仪器产生误动作的问题。
特别是在很多情况下，作为直流电源，电路大多使用开关式稳压器。因而，由于开关等的瞬变电流，或者由于起因于所用数字集成电路的开关动作所形成的负载变动等原因，常常会在开关式稳压器的电源线上产生具有各种频率成分的大的噪声。而且，这些噪声能通过电源线或者通过辐射的方式传播到同一仪器的其他电路中去，产生引起误动作或降低信噪比(S/N)等坏影响，有时，还会使附近正在使用中的其他电子仪器产生误动作。
为了去除这种噪声，在各种电子电路中通常都应用了各种噪声滤波器。特别是近年来，由于大量使用了各种构成方式的电子仪器，对于噪声的限制也愈来愈严，故人们希望能开发出一种小型且具有高性能的噪声滤波器的LC元件。它可以确实可靠地去除将要产生的噪声。
大家知道，特开平3-2569608号公报所公开的LC噪声滤波器就是这样的一种LC元件。这种噪声滤波器，其L分量和C分量的存在是分布参数式的，和集中参数式的LC噪声滤波器相比，可以在更广的频带上获得良好的衰减特性。
然而，上述LC噪声滤波器是分别先在绝缘膜的一面形成用于制作电容的导体、在另一面上形成用于制作电感的导体之后，再叠合此绝缘膜而制作出来的，因需要叠合绝缘膜的工艺故生产工艺复杂。
此外，当把这种LC噪声滤波器直接配置在集成电路或大规模集成的电路的电源线或信号线上使用时，必须给LC噪声滤波器和IC等之间进行布线，在部件组装时很费工夫。
还有，由于这种LC噪声滤波器是作为独立部件而制成的，要将其做到LSI电路中，即将它配置到IC和LSI等内部布线之间几乎是办不到的。
本发明是鉴于上述各点而产生的，其目的是提供一种LC元件、半导体装置及LC元件的制作方法，这种LC元件可以应用半导体生产技术简单地制作、可以省去后部工序中的部件组装作业，而且，可以制作成IC或LSI的一部分。
为解决上述课题，本发明的LC元件的特征在于具有在半导体基片上形成为规定形状的栅极电极;
在上述电极和上述半导体基片之间形成的绝缘层;
形成在上述半导体基片内、与上述栅极电极相对应形成的沟道一端附近的第一扩散区;
形成在上述半导体基片内上述沟道的另一端附近的第二扩散区;
其中，上述栅极电极和上述沟道起电感导体的作用;
上述栅极电极的电感和上述沟道的电感以及它们之间形成的电容均以分布参数方式存在;
至少把上述沟道用作信号传送路径。
在本发明的这种LC元件中，先在半导体基片上形成绝缘层，再在绝缘层上形成指定形状的栅极电极，由栅极电极、绝缘层和半导体基板形成MOS结构。栅极电极的形状为螺旋形、蛇行形、曲线形等等，或者作为高频领域应用的直线形等也行。
这里，栅极电极和与其相应而形成的沟道分别用作电感。而栅极电极和与其相对应而形成的沟道之间夹有一层绝缘层，由此形成了电容。而且，这个电容在整个栅极电极和沟道长度上以分布参数的方式来形成。因此，形成了在宽广的频带内有着良好衰减特性的LC元件。在经由以分布参数方式存在着的电感和电容传送时，能从输入到在上述沟道的一端形成的、输入到第一或第二扩散区的信号中除去处于衰减频段内的噪声等频率成分。
特别是，用本发明所制作的这种LC元件，可以采用在半导体基片上形成第一扩散区和第二扩散区的同时，再在其表面上形成绝缘层和指定形状的栅极电极的办法来制作，故制作非常容易。此外，由于这种LC元件形成在半导体基片上，故也可以作为LC或LSI的一部分来形成，在将其作为IC或LSI的一部分而形成的情况下，可以省掉后部工序中的部件组装作业。
为了解决上述课题，本发明的另外一种LC元件的特征是具有在半导体基片上形成为指定形状的栅极电极;
在上述栅极电极和上述半导体基片之间形成的绝缘层;
上述半导体基片内形成在与上述栅极电极相对应而形成的沟道一端附近的扩散区;
其中，上述栅极电极和上述沟道起电感导体的作用;
上述栅极电极的电感和上述沟道的电感以及在它们之间形成的电容都以分布参数的方式存在;
上述栅极电极用作信号传送路径。
与前面所说的LC元件把沟道作为信号传送路径相对，在本发明的这种LC元件中把栅极电极用作信号传送路径，由于不通过沟道传送信号，可省去两个扩散区中的任何一个。
因而，在分别把沟道和指定形状的栅极电极用作电感的同时，在它们之间以分布参数的方式形成电容，这一点以及形成在宽广的领域内有着良好衰减特性的LC元件、且易于制作并可在基板的一部分上形成这一点上，均和前边说过的LC元件一样。
本发明的另外一种LC元件的特征在于具有与前述第一扩散区电连接的第一输入输出电极;
与前述第二扩散区电连接的第二输入输出电极;以及与前述栅极电极的一端附近电连接的接地电极;
由上述第一和第二输入输出电极中的任何一个电极输入信号，由另一电极输出信号，与此同时，把上述接地电极连接到固定电位的电源上或者接地。
在本发明的这一种LC元件中，设有连接到与栅极电极相对应而生成的沟道两端附近的第一扩散区和第二扩散区的第一和第二输入输出电极，同时，通过在栅极电极的一端附近设有接地电极、可以很容易地形成把沟道用作信号传送路径的三端式LC元件。
本发明的另外一种LC元件是把上述LC元件中的输入输出电极和接地电极进行交换后得到的。即，在指定形状的栅极电极的两端附近设置第一和第二输入输出电极，同时，通过设有连接到形成在沟道一端的上述扩散区上的接地电极，可以容易地形成把指定形状的栅极电极用作信号传送路径的三端式LC元件。
本发明的另外一种LC元件的特征在于具有与上述第一扩散区电连接的第一输入输出电极;
与上述第二扩散区电连接的第二输入输出电极;
电连接到上述栅极电极的一端部附近的第三输入输出电极;
电连接到上述栅极电极的另一端部附近的第四输入输出电极;
可以把这种元件用作把上述沟道和上述栅极电极这两者用作信号传送路径的共模(common mode)式元件。
在本发明的这种LC元件中，通过采用将第一和第二输入输出电极设置在指定形状的栅极电极两端附近，同时，把第三和第四输入输出电极设置在与此指定形状的栅极电极相对应的沟道的两端附近形成的第一扩散区和第二扩散区中，可以容易地形成四端共模式LC元件。
本发明的另外一种半导体装置的特征是在前述LC元件的所述扩散区之一上连接有放大所述沟道输出的信号的缓冲器。
在本发明的这种半导体装置中，连接有放大由上述LC元件的沟道而输出的输出信号的缓冲器，通过电阻率比铝之类的金属材料大的沟道，可以以良好的S/N比把电压电平衰减了的信号复元为原来的信号。
本发明的另外一种LC元件的特征是在前述各种LC元件中，可变地设定加到前述栅极电极上的栅极电压，因而至少可变地控制前述沟道的电阻值。
在本发明的这种LC元件中，通过采用可变地设定加于栅极电极上的栅极电压的办法，改变对应于栅极电极所形成的沟道的宽度和深度，沟道的电阻值跟着也将发生变化。从而，通过改变栅压的办法，就可以根据需要可变地控制整体的衰减特性，即频率特性。
本发明的另外一种LC元件具有如下特征在上述各种LC元件中，在前述半导体基片的表面对应于前述栅极电极的位置上，预先进行载流子注入。
在本发明的这种LC元件中，先在对应于栅极电极的位置上注入载流子，并形成耗尽型的元件。在这种情况下，可以在不改变LC元件的特性的条件下，使不在栅极加电压(栅压)的状态下形成沟道深，或者使在加有栅极电压的状态下的栅极电压与沟道的宽度和深度的关系，与不注入载流子的情况下不同。
本发明的另外一种LC元件，具有如下的特征在前述半导体表面上，至少对将要形成前述的沟道的位置的一部分预先进行载流子注入，同时，相对于前述栅极电极，或长或短地设定前述的沟道的长度，从而使前述栅极电极与前述沟道部分地相对应。
在本发明的这种LC元件中，把栅极电极或沟道的任何一方做得短些，即便是在这种情况下，长度不同的栅极电极和沟道也同样地分别起着电感的作用，在它们之间夹以绝缘层而形成的电容器仍以分布参数的方式存在。所以，这种LC元件的优点是可以形成在宽广的频带内有着良好衰减特性的LC元件，而且易于制作，这种器件还可以在基片的一部分上制作。
但是，在整个半导体基片表面都形成为同一状态的情况下，由于沟道将对应于栅极电极的整个长度而形成，故需要预先对沟道的一部分先注入载流子，或者应用腐蚀等方法来断开沟道的一部分以缩短沟道长度。
本发明的另外一种半导体装置有如下的特征上述各种LC元件在基片的一部分上形成，上述栅极电极和与其相对应而形成的沟道中的至少一个插入信号线或电源线形成一个整体。
根据本发明的这种半导体装置，本发明的LC元件可与半导体基片上的其他部件制作成一个整体，这就使制作简单，同时可免去后部工序中部件的组装作业。
本发明的另外一种LC元件具有如下特征在前述各种LC元件中，在前述栅极电极上设有保护电路，使其过电压被傍路到工作电源线一侧或接地线一侧去。
根据本发明的这种半导体装置，在栅极电极上接有保护电路。所以，即便是因静电等原因给栅极电极加有过电压，由于傍路电流流向工作电源线一侧或接地线一侧，故得以防止栅极电极和半导体基片之间的绝缘受到破坏。
本发明LC元件的一种制作方法的特征在于具有下列步骤通过给半导体基片部分地注入杂质，形成第一扩散区和第二扩散区;
在前述半导体基片上全部或部分地形成绝缘层;
在前述绝缘层的上面一层表面上，形成把前述第一扩散区和第二扩散区连接起来的指定形状的栅极电极;以及形成分别与前述第一和第二扩散区电连接的布线层。
本发明LC元件的另外一种制作方法的特征是包含下列步骤通过向半导体基片部分地注入杂质以形成扩散区;
在前述半导体基片的全部或一部分形成绝缘层;
在前述绝缘层的上面一层表面上形成指定形状的栅极电极，使前述扩散区位于栅极的电极的一端;以及形成电连接到前述扩散区的布线。
上述LC元件的两种制作方法，是为了应用半导体制作技术来制作上述各种LC元件的制作方法。就是说，分别在第一工序中在半导体基片上形成第一扩散区和第二扩散区两个扩散区或形成其中的任何一个;接着，于第二工序在半导体表面上形成绝缘层;在第三工序，形成指定形状的栅极电极。然后，在第四工序中，形成含有输入输出电极等等的布线层，这就完成了上述LC元件。
就像上述那样，上述LC元件可以应用一般性的半导体制造技术(特别是MOS制作技术)来生产，这种元件可小型化和低成本化，还可以同时大量生产多个元件。
图1是应用了本发明第一实施例的LC元件的平面图。
图2为沿图1的A-A线的放大剖面图。
图3为沿图1的B-B线的放大剖面图。
图4为沿图1的C-C线的放大剖面图。
图5A和图5B是表示沟道形成状态的图。
图6是表示出沿第一实施例的LC元件的螺旋状栅极电极的长度方向的结构的剖面图。
图7A和图7B是表示第一实施例的LC器件的等效电路图。
图8A和图8B是用于说明沟道电阻值的说明图。
图9A、B、C、D、E、F和G是表示第一实施例的LC元件的制造工序的说明图。
图10是表示第一实施例的LC元件的变形示例图。
图11是应用了本发明第二实施例的LC元件的平面图。
图12是沿图11的A-A线的放大剖面图。
图13是沿图11的B-B线的放大剖面图。
图14是蛇行状电感的原理示意图。
图15是表示第二实施例的LC元件变形示例图。
图16是应用了本发明第三实施例的LC元件的平面图。
图17是第三实施例的LC元件的等效电路图。
图18是应用了本发明第四实施例的LC元件的平面图。
图19是应用了本发明第五实施例的LC元件的平面图。
图20是第五实施例的LC元件的等效电路图。
图21是应用了本发明第六实施例的LC元件的平面图。
图22是应用了本发明第七实施例的LC元件的平面图。
图23是本发明第七实施例的LC元件的等效电路图。
图24是应用了本发明第八实施例的LC元件的平面图。
图25A和B是把栅极电极作成为直线形状的三端式LC元件的平面图。
图26A和B是把栅极电极制成直线形状的共模式LC元件的平面图。
图27A和B是把栅极电极制成曲线形状或波形形状的LC元件的平面图。
图28是把电极制成不满一圈的圆圈形状的LC器件的平面图。
图29是把电极制成不满一圈的圆圈形状且设有一部分折返部的LC元件的平面图。
图30给出的是考虑到电极形状的变形例的图。
图31给出的是考虑到电极形状的变形例的图。
图32是表明在用化学液相法组装引线端子时的概略情况的平面图。
图33是沿图32的C-C线的剖面图。
图34是把各个实施例的LC元件形成为LSI等的一部分时的说明图。
图35A、B和C是表示在各个实施例的LC元件的输出端接上缓冲器的示例图。
图36A和B给出的是表示在各个实施例的LC元件的输出端接上放大电路的示例图。
图37A和B是表示在各个实施例的LC元件上接入输入保护电路的示例图。
以下，参照附图就适用于本发明实施例的LC元件作具体说明。另外，由于本发明的LC元件具有与MOS-FET相对应的构造，故为了方便起见，在以下的实施例中，把与场效应晶体管的源区相对应的那个扩散区叫做源，把与漏区相对应的另一个扩散区叫做漏，把与栅极相对应的电极叫做栅极电极。所以，在以下的说明中，源和漏基本上是等价的，也可以互相置换。
第一实施例图1表示适用于本发明第一实施例的螺旋形LC元件的平面图。而图2是沿图1的A-A线的放大剖面图，图3是沿图1的B-B线的放大剖面图，图4是沿图1的C-C线的放大剖面图。
如图所示，本实施例的LC元件100是这样形成的在作为半导体基片的P型Si基片(P-Si基片)30的表面附近相隔一定距离的位置上形成一个扩散区(源12)和另外一个扩散区(漏14)，在源12和漏14之间用沟道22连接起来。沟道22是通过对起栅极作用的螺旋状电极10加以电压而形成的。
上述源12和漏14是使p-Si基片反型为n+区的扩散区。例如，可以通过热扩散As+离子或进行离子注入，用提高杂质浓度的办法来形成。
螺旋状栅极电极10的一端与源12的一部分相重叠、另外一端与漏14的一部分相重叠，夹着在P-Si基片30的表面上形成的绝缘层26而形成。螺旋状栅极电极10可用，例如，铝和铜或金和银等的薄膜来制作，或者由扩散或离子注入大量掺入P(磷)来形成。
绝缘层26位于P-Si基板30的表面上，用于使P-Si基片30的螺旋状栅极电极10绝缘，它具有MOS-FET中栅极膜的功能。P-Si基片30的整个表面(或至少是和螺旋状栅极电极10相对应的部分)被此绝缘层26所覆盖，再在此绝缘层26的表面上形成上述螺旋状栅极电极10。该绝缘层26，比如，可用掺P的SiO2(磷玻璃)来形成。
如图1-4所示，上述螺旋状电极10、源12、漏14分别接有接地电极16的输入输出电极18、20。安装与螺旋状栅极电极10相对的接地电极16，如图1所示，要在有源区的外侧进行，以免损伤薄的栅极膜。此外，给源12装配输入输出电极18，以及给漏14装配输入输出电极20，要象图2或图4所示那样在使源12和漏14的一部分露出之后，在其上设置铝和铜或者金和银等的金属膜。如图2所示，连接到大体上处于螺旋形状的中心位置的漏14上去的输入输出电极20，被引出到外围来，以保持与螺旋状栅极电极10的各圈的绝缘状态。
具有上述构造的本实施例的LC元件若是具有n沟增强型构造的元件，则只有当给螺旋状栅极电极10加上相对其为正的电压时，才得以形成n型沟道22。这样一来，这个沟道22和上述螺旋状栅极电极10就分别起到了螺旋状电感器的导体的作用，同时，在沟道22与螺旋状栅极电极10之间以分布参数的方式形成了电容器。
图5A和图5B是表示沟道22形成状态的剖面图，它表示的是垂直于螺旋状栅极电极10的长度方向的剖面图。对于螺旋状栅极电极10，即尚未给连接于螺旋状栅极电极10的接地电极16加上正栅压下，如图5A所示，在P-Si基片30的表面上并不出现沟道22。所以，在这种状态下，图1所示源12和漏14处于被绝缘的状态。
但是，当给螺旋状栅极电极10加上相对其为正的栅极电压时，如图5B所示，在与螺旋状栅极电极10相对应的P-Si基片30的表面附近就出现了由n型区形成的沟道22。由于此沟道22是在螺旋状栅极电极10的整个长度上形成的，在它们之间由分别积蓄于螺旋状栅极电极10和沟道22上的电荷，以分布参数的方式形成电容器。
图6是本实施例的LC元件100的剖面结构，它给出的是沿螺旋状栅极电极10的长度方向上的剖面。如该图所示，与螺旋状栅极电极10相平行地形成了沟道22，此沟道22使源12和漏14变成了导电状态。比如，在增强型的情况下，在给螺旋状栅极电极10加上指定的栅极电压的状态下，开始形成此沟道22，并使源12和漏14变成导通状态。但是，由于通过改变加在螺旋状栅极电极10上的栅极电压可以改变沟道22的宽度和深度，所以，可以改变源12和漏14之间的电阻值。
此外，通过接地电极16加到螺旋状栅极电极10上的栅极电压实际上对于图6中的基片30是相对的。特别是本实施例的LC元件100，长的螺旋状栅极电极10起栅极的作用，需要在此螺旋状栅极电极10的整个长度上确实可靠地形成沟道22。例如，仅仅在设置于螺旋状栅极电极10的一端的接地电极16和源12之间设定相当于栅极电压的指定电位是不够的，这样有不能在漏14近傍形成沟道22的危险。为此，必须在螺旋状栅极电极10和处于其近傍的基片30之间加上指定的栅极是电压。最理想的是在P-Si基片30的整个面上(图6所示P-Si基片30的下侧面)形成电极，并在此电极与接地电极16之间设定指定的电位差。
图7A和图7B为第一实施例的LC元件的等效电路图。示于图7A的等效电路，把设有输入输出电极18、20的沟道22一侧作为信号传送路径来使用，同时把设置于螺旋状栅极电极10的一端附近的接地电极16接地，这种接法，是作为三端式LC元件使用的电路。
在这种情况下，由于接地电极16接地，就必须使输入输出到输入输出电极18、20上的信号电压电平和加到P-Si基片30上的电压电平保持为负。这样的话，就把相对正的栅极电压加到了螺旋状栅极电极10上，而且，沟道22不会在源12和漏14的近傍断开。
由于在将要形成沟道22的位置预先注入n型载流子以形成耗尽型构造，即使加在输入输出电极18和20上的输入输出信号的电压电平为正，也可以使之形成沟道22。
在具有这种等效电路的本实施例的LC元件100中，由于将构成信号传送路径的沟道22作成螺旋状，故起到了具有电感L1的电感器导体的作用。同样，螺旋状栅极电极10也作成为螺旋状，故起着具有电感L2的电感器导体的作用。另外，由于这两个电感器导体把绝缘层26夹在中间，所以由沟道22和螺旋状栅极电极10以分布参数的形式形成具有指定电容C的电容器。
所以，本实施例的LC元件100，其电感和电容都以分布参数方式存在，可以发挥现有的集中参数式元件所不具备的优良的衰减特性，使得仅从输入输出电极18和20中任何一方输入进来的信号中除去指定频率成分，并从另一方输出信号。特别是，本实施例的LC元件100把螺旋状栅极电极10和与其相对应的沟道22做成各圈的直径连续地渐变的螺旋形状。为此，由以分布参数方式形成的电感器和电容器所决定的衰减特性(通过沟道22传送信号时的插入损耗特性)也会成为在宽广的频带内使信号衰减的衰减特性，所以，此LC元件100在除去衰减波段内的噪声等频率成分时是有效的。
图7B为相对于接地电极16加可变的控制用电压Vc时的等效电路图。通过改变加在接地电极16上的控制电压Vc，就因改变了道22的深度而改变了沟道22中的迁移率，结果，就可以任意地改变沟道22的电阻值。
因此，改变了由沟道22和螺旋状栅极电极10的各个电感和在它们之间具有以分布参数方式形成的电容的电容器，以及由具有沟道22的电阻值所决定的LC器件100的整体的衰减特性。换句话说，通过改变这个控制电压Vc，可以使本实施例的LC元件100的特性在某一范围内任意地改变。
此外，由上边所说的LC元件100，对在源12和漏14之间形成n沟的情况进行了说明，但，在这种情况下，由于使用电子作为载流子，故迁移率大，沟道22的电阻变小。对此，也可通过在n型硅(n-Si)基片上形成P沟的办法形成上述LC元件。这时，由于把空穴用作载流子，故沟道22的电阻将变得比较大，和上述n沟的情况相比，具有不同的特性。
图8A和图8B是用于说明在改变加在螺旋状栅极电极10上的栅极电压(控制电压Vc)来改变沟道22的深度等等情况下的沟道阻抗R的说明图。图8A实际上是假定螺旋状栅极电极10为直线形状时的平面图，而图8B是沿其A-A线的剖面图。
在图8A和图8B中，W为栅极宽度，X为沟道的深度。这样，当用宽为W的螺旋状栅极电极10形成沟道22时，所形成的沟道22的宽度将为(W+2X)。因而，沟道22的源12和漏14之间的电阻R，可用R＝ρL/(W+2X)来计算。式中，ρ是深度为X的沟道22的单位面积的电阻，上述公式表明沟道电阻R与沟道的长度L成正比，与沟道宽度(W+2X)成反比。
接下来，说明本实施例的LC元件100的制作工艺。
图9A-图9G是表示本实施例的LC元件100的制作工艺的图，作为一个例子，图中表示是增强型LC元件100的例子。还有，该图为螺旋状栅极电极10的长度方向的剖面图。
(1)氧化膜的形成首先，对P-Si基片30的表面进行热氧化，形成二氧化硅SiO2(图9A)。
(2)开源、漏窗口接着，对P-Si基片30表面的氧化膜进行光刻，在对应于源12和漏14的部位开窗口(图9B)。
(3)形成源和漏接着，从开了窗口的部分注入n型杂质以形成源12和漏14(图9C)。例如，可用As+为n型杂质，用热扩散法注入这种杂质。而用离子注入法注入这种n型杂质时，不需进行上述(2)的开窗处理。
(4)除去栅极区接下来，用除掉想形成螺旋状栅极电极10的部分的氧化膜的办法来形成栅极区的开口部分(图9D)。在本实施例的LC元件100的情况下，对应于螺旋状栅极电极10的形状，形成该栅极区开口部分时也要做成螺旋状。这样一来，仅仅是与螺旋状栅极电极10相对应的部分露出了P-Si基片30。
(5)栅极氧化膜的形成接着，在如此得到的部分上对露出的P-Si基片30形成新的氧化膜，即形成绝缘层26(图9E)。
(6)栅极和电极的形成接下来，通过蒸发例如铝等来形成起栅极作用的螺旋状栅极电极10，同时，分别形成接于源12的输入输出电极18和接于漏14的输入输出电极20(图9F)。
(7)绝缘层的形成最后，在全部覆盖以P-Si玻璃之后，进行加热以形成平滑的表面(图9G)。
可以说如此制作LC元件100的工序基本上和常规的MOS-FET的制造工序相类似，仅仅是栅极电极10的形状不一样。因而，这种元件可以与一般的MOS-FET和双极晶体管作在同一基片上，能以IC和LSI的一部分来形成。而且，当形成为IC和LSI的一部分时，可以省去后部工序中的部件组装作业。
这样一来，在本实施例的LC元件100的螺旋状栅极电极10和与其相对应而形成的沟道长22分别形成电感器的同时，在螺旋状栅极电极10和沟道22之间以分布参数的形式形成了电容器。
所以，在把设定于螺旋状栅极电极10的一端的接地电极6接地或者连接到固定电位上去、同时把沟道22用作信号传送路径的情况下，这种元件就将成为对输入信号在宽频带内有着良好的衰减特性的LC元件。
此外，如上所述，这种LC元件100可以用一般的MOS-FET等的制作技术来制造，故易于制作且适于小型化。当把LC元件制作为半导体基片的一部分时，也可以同时制造与别的部件之间的布线，故不再需要后部工序的组装作业。
再有，本实施例的LC元件100，通过改变加在螺旋状栅极电极10上的栅极电压(控制电压Vc)的值，可以可变地控制沟道22的电阻值，并能在某一范围内调整或者改变LC元件100的特性。
上述第一实施例把对应于螺旋状栅极电极10而形成的沟道22用作了信号传送路径，但是，也可以把沟道22和螺旋状栅极电极10的功能互相换一换。即，如图10所示，在把输入输出电极18、20连接到螺旋状栅极电极10的两端而将该螺旋状栅极电极用作信号传送路径的同时，把接地电极16连接到形成在沟道22一端的源12(或漏14)上去，再将此接地电极16接地或连接到可变的固定电位。
一般，对于特定的频率成分来说，减小连接到接地电极16一侧的电感器导体的阻值将使LC元件具有陡峻的衰减特性，这是大家都知道的。所以，和图1所示的LC元件(螺旋状栅极电极10一侧接地)相比，图10所示的LC元件(沟道22一侧接地)具有小的Q值，对于特定的频率成分有着平缓的衰减特性。
但是，在上述情况下，由于将源12或漏14当中的任一方连到接地电极16，故可省略另一方。
此外，上述第一实施例是以在加于螺旋状栅极电极10上的电压电平比基片30相对高时形成沟道22的增强型LC元件进行说明的，但也可以把LC元件作成耗尽型。即，采用给图1等所示沟道22的区域预先注入离子(n型杂质)的办法先形成沟道。这样，可以形成沟道22而不必把螺旋状栅极电极10的电位提高到比基片30的电位还要高的程度，或者，可以改变所加栅极电压与沟道宽度等的关系。另外，也可以仅仅把载流子注入到沿螺旋状栅极电极10的部分区域中去。
第二实施例本发明的第二实施例的LC元件，基本上和第一实施例的LC元件相同，与第一实施例的LC元件主要的不同之处是栅极电极10′和沟道22为非螺旋形状。此外，本实施例各附图上与第一实施例相对应处用相同的符号。
图11是应用了本发明的第二实施例的LC元件200的平面图。图12是沿图11的A-A线的剖面放大图，图13是沿图11的B-B线的放大剖面图。
图14是表示了蛇行形状的电感器的原理图。在具有凹凸状弯曲的蛇行形状的栅极电极10′或者沟道22中流过单方向的电流时，将在相邻的凹凸部分交替地产生方向相反的磁通量，就变成了宛如1/2圈的线圈串联连接起来的状态。因而，整个LC元件200能像第一实施例中的栅极电极或沟道一样，起着具有指定电感的电感器导体的作用。
在栅极电极作成螺旋状的情况下，栅极电极的两个端部之一位于中心部分，另一位于周边部分，而在蛇行形状的栅极电极的情况下，栅极电极的两个端部都位于周边部分，故设置接线端子或与其他的电路元件相连接都很方便。
图15是一种平面图，表示在蛇行状的LC元件中不用沟道22而用栅极电极10′作为信号传送路径、而且把接地电极16连接到形成在沟道22的一端的源极12(或漏极14)上去的情况。此接地电极16接地或连接到固定电位。
这样，本实施例的LC元件200的非螺旋状的栅极电极10′和与其相对应形成的沟道22分别形成电感器，同时，在非螺旋状栅极电极10′和沟道22之间以分布参数的方式形成了电容器。
因而，在把设置在非螺旋状栅极电极10′一端的接地电极16接地或连接到固定电位上去的同时把沟道22用作信号传送路径的情况下，这种元件就成为在宽广的频段内对输入的信号具有良好衰减特性的LC元件。
此外，和前面实施例的LC元件一样，这种LC元件200可以用普通的MOS-FET等的生产工艺来制作，因此容易制作且适于小型化。在把LC元件作为半导体基板的一部分来制作的时候，可以同时与其他部件进行布线，故不再需要后部工序中的装配作业。
和前一实施例一样，本实施例的LC元件200可以通过改变加在非螺旋状栅极电极10′上的栅极电压(控制电压Vc)的值可变地控制沟道22的电阻值，并可以在一定的范围内调整或变更LC器件200的特性。另外，通过对将要形成沟道22的位置预先注入n型载流子而使之形成耗尽型构造，能使得即使输入输出到输入输出电极18、20上的信号电平为也可以形成沟道22，这一点也和前一实施例的LC元件相同。
此外，由于栅极电极10′和沟道22为非螺旋状，故具有如下特征可以在和栅极电极10′相同的平面上不产生交叉的情况下进行用于信号输入输出的布线。
第三实施例下面，参照附图对本发明的第三实施例的LC元件进行说明。
前边说过的第一实施例的LC元件100，其螺旋状栅极电极10和与之相对应而形成的沟道22大体上在整个长度上相互平行，即大体上以同一长度形成。而本实施例的LC元件300却把图1所示螺旋状栅极电极10缩短了指定的长度(例如约一圈的量)，同时，在相应于此除掉部分的P-Si基片30的表面注入载流子，这一点是本器件的特征。
图16是第三实施例的LC元件300的平面图。如该图所示，第三实施例的LC元件300是采用下述方法形成的用沟道22把在P-Si基片30的表面附近互相隔开的位置上形成的源12和漏14之间连接起来。该沟道22外圈侧的大约一半对应于起栅极作用的螺旋形状的螺旋状栅极电极10。而沟道22的内圈侧的大约一半，已预先注入了作为杂质的n型载流子，使得即便是在没有相对应的螺旋状栅极电极10的情况下，也可以形成螺旋状的沟道22。
这样一来，即使是在省略掉一部分螺旋状栅极电极10而使螺旋状栅极电极10的长度比沟道还短的情况下，变短了的螺旋形状的螺旋状栅极电极10也起着一个电感器导体的作用，同时，螺旋形状的沟道22起着另一个电感器导体的作用，这一点没有发生变化，故和图1所示第一实施例的LC元件100一样具有良好的衰减特性。特别是，本实施例的LC元件300可以任意地设定螺旋状栅极电极10的长度，所以，可以任意地设定以分布参数方式形成的电容器的容量值，也就相当于增加了设计的自由度。
图17是本实施例的LC元件300的等效电路图。如该图所示，电感L3减少了相当于螺旋状栅极电极10的圈数减少的量，与此相对应，以分布参数方式存在着的电容C1也变小了。所以，成为频率特性与图1所示LC元件100不同的元件，且通过调整此螺旋状栅极电极10的长度(圈数)，可以在一定的范围内调整或者改变频率特性。
另外，和上述各实施例的LC元件相同，可以通过改变加在接地电极16上的栅极电压来改变与螺旋状栅极电极10相对应形成的沟道22的电阻值，并可以可变地控制LC元件300的衰减特性。
再有，通过给将对应于螺旋状栅极电极10形成沟道22的位置预先注入载流子以形成耗尽型构造，输入输出到输入输出电极18、20上去的信号的电压电平即使为正，沟道22也可以形成在与螺旋状栅极电极10相对应的位置上。这一点也跟前边说过的各实施例的LC元件相同。
这样一来，本实施例的LC元件300用螺旋状栅极电极10和沟道22，以分布参数的形式形成了电感器和电容器，使其起到具有良好衰减特性的元件的功能。
在可以利用半导体制作技术制作LC元件300，以及可以作为LSI等的一部分形成并省略掉后部工序中的布线处理等方面，LC元件300和前边说过的第一实施例的LC元件100相同，关于这些方面，它具有和第一实施相同的优点。
本实施例的LC元件300是把沟道22用作信号传送路径的，但也可把螺旋状栅极电极10和沟道22的功能互换，把螺旋状栅极电极10用作信号传送路径，把沟道22侧接地或连接到固定电位。在这种情况下，要想把沟道22作得比螺旋状栅极电极10的话，可以在要把沟道22断开的地方注入大量的P型杂质，或者用刻蚀的办法把P-Si基片30的一部分向下深挖以断开沟道22。
第四实施例本发明第四实施例的LC件基本上和第三实施例的LC元件相同，与第三实施例的主要不同之处是栅极电极10′和沟道22变成了非螺旋状。在本实施例的各附图上，与第三实施例相对应的符号表示相同的部分。
图18是第四实施例的LC元件400的平面图。本实施例的LC元件400的特征是把图1所示的栅极电极10′大约去掉一半，同时，向与此被去除部分对应的P-Si基片30的表面注入载流子。
本实施例的LC元件400的等效电路除了电感和电容值之外，和第三实施例的等效电路(即图17)相同。如该图所示，电感L3变小的量相当于栅极电极10′的凹凸数变少的量，与此相对应，以分布参数方式存在着的电容C1也变小了。
这样一来，本实施例的LC元件400就变成了由非螺旋状栅极电极10′和沟道22以分布参数的方式形成电感器和电容器并具有良好的衰减特性的器件。
通过改变加在接地电极16上的栅极电压，可以使对应于非螺旋状栅极电极10′形成的沟道22的电阻值改变，并可以可变控制LC元件400的衰减特性。
通过在将要形成沟道22的位置预先注入n型载流子以形成耗尽型构造，使得即使输入输出到输入输出电极18和20上的信号的电压电平为正也可以形成沟道22。
此外，LC元件400在可以利用半导体生产工艺来制作以及可以形成为LSI等的一部分从而可以省去后部工序中布线处理等方面和上边说过的各实施例的LC元件相同，有着和上边说过的各实施例相同的优点。
此外，由于栅极电极10′和沟道22变为非螺旋形状，还具有在和栅极电极10′相同的平面上不交叉地进行信号输入输出的布线。
第五实施例下边、参照附图对本发明第五实施例的LC元件进行说明。
以上各实施例的LC元件100、200、300和400都是起三端常规模型(normal mode)元件作用的，本实施例的LC元件500的特征在于，它是按四端共模(common mode)元件的功能形成的。
图19是第五实施例的LC元件500的平面图。如该图所示，第五实施例的LC元件500是采用如下的办法形成的用对应于螺旋状栅极电极10而形成的沟道22把形成在P-Si基片30表面附近分隔开的位置上的源12与漏14之间连接起来。此外，该螺旋状栅极电极10的两端连接有输入输出电极46和48，这一点，和图1所示的LC元件100不同。
图20给出的是表示第五实施例的LC元件500的等效电路图。如该图所示，在两个输入输出电极18和20之间介以源12和漏14而形成的沟道22起着具有电感L1的电感器的作用，同时，在两个输入输出电极46和48之间形成的螺旋状栅极电极10起着具有电感L2的电感器的作用。而且，沟道22和螺旋状栅极电极10分别被用作信号的传送路径，同时，和第一实施例的LC元件100一样，在它们之间以分布参数的形式形成了具有电容C的电容器。
这样一来，本实施例的LC元件500由于不仅在与螺旋状栅极电极10相对应而生成的沟道22的两端而且在螺旋状栅极电极10的两端也设有两个输入输出电极46和48，所以起到作为具有良好衰减特性的四端共模式器件的作用。
和上述LC元件100、300一样，通过改变加在螺旋状栅极电极10上的栅极电压，可以改变与螺旋状栅极电极10相对应而形成的沟道22的电阻值，并可以在一定的范围内可变地控制LC元件500的衰减特性。
此外，通过在将要形成沟道22的位置上预先注入n型载流子形成耗尽型结构，即使输入输出到输入输出电极18和20上的信号的电压电平为正，也可以形成沟道22。
另外，如果除去上述结构上的不同(即由于此结构不同而使特性不同)之外，本实施例的LC元件500和前述各实施例有相同的剖面结构，且此LC元件500可以MOS生产工艺技术来制造。在这一点上，以及在可以形成为LSI等的一部分而省去后部工序中线处理等方面，LC元件500和第一实施例的LG元件100等相同。
第六实施例本发明第六实施例的LC元件600基本上和第五实施例的LC元件500是一样的。它们的主要不同之处是栅极电极10′和沟道22变成了非螺旋形状。另外，本实施例各个附图中与第五实施例相对应的标号均与第五实施例的一致。
图21是第六实施例的LC元件600的平面图。如该图所示，第六实施例的LC元件600是这样形成的用与栅极电极10′相对应而形成的沟道22把在P-Si基片30的表面附近相互隔开的位置上形成的源12和漏14之间连接起来。此外，这个栅极电极10′的两端连接有输入输出电极46和48，这一点跟图11所示的LC元件200不同。
本实施例的LC元件600的等效电路，除了电感和电容的值之外的均与第五实施例的等效电路(即图20)相同。本实施例的LC元件600不仅在与非螺旋状栅极电极10′相对应而形成的沟道22的两端、而且在非螺旋状栅极电极10′的两端都设有两个输入输出电极46和48，因而，使其起到具有良好的衰减特性的四端共模式器件的功能。
和前边说过的LC元件一样，通过改变加在非螺旋状栅极电极10′上的栅极电压可以改变对应于非螺旋状栅极电极10′而形成的沟道22的电阻值，并可以在一定的范围内可变地控制LC器件600的衰减特性。
此外，用向将要形成沟道22的位置预先注入n型载流子以形成耗尽型构造的办法，使得即使输入输出到输入输出电极46和48上的信号的电压电平为正，也可以形成沟道22。
除了上述结构上的不同(即因结构的不同而造成的特性的不同)之外，本实施例的LC元件600在和前边说过的各实施例的LC元件具有相同的剖面结构、可以利用MOS生产技术制作此LC元件600、可以形成为LSI等的一部分从而省去后部工序中的布线处理等等方面，均与前边说过的各实施例的LC元件一样。
还有，由于栅极电极10′和沟道22变成了非螺旋形状，故具有在与栅极相同的平面上进行用于信号输入输出的布线而无交叉的特征。
第七实施例接下来，参照
本发明第七实施例的LC元件。
前边说过的各实施例的LC元件都是用一条导体形成螺旋形状的螺旋状栅极电极10的，本实施例的LC元件700的螺旋状栅极电极10被分割成了多个(比如分割成两个)。这是本LC元件700的特征。
图22是第七实施例的LC元件700的平面图。如该图所示，第七实施例的LC元件700有这样的结构把图1所示LC元件100所用的螺旋形状的螺旋状栅极电极10换成了多个分割栅极电极片10-1和10-2。从整体上看，有着螺旋形状的分割栅极电极片10-1和10-2的各自的一端(对处于外圈一侧的分割栅极片10-1来说是外圈一侧的顶端，对处于内圈的分割电极片10-2来说是内圈一侧的顶端)都接有接地电极16。通过把各个接地电极16接地，就使由各分割电极片10-1和10-2分别形成的电感器接地。或者，把各个接地电极16接到固定电位的电源上去，使各分割电极片10-1和10-2所形成的电感器变成了该固定电位。
再有，由于螺旋状栅极电极10被分割，在各分割电极片之间就形成了间隙，如果照原样不动的话，就有可能使沟道22被断开。为此，在本实施例中，通过在对应于各分割电极片的间隙部分的P-Si基片的表面上注入n型杂质以设置扩散区13，使得分别对应于各分割电极片10-1和10-2所形成的多个沟道22通过该扩散区13起到一根导体的作用。
图23是第七实施例的LC元件700的等效电路图。如该图所示，对应于各自的分割栅极电极片10-1和10-2而形成的整个沟道22起着具有电感L1的电感器的作用，同时，各分割电极片10-1和10-2起着具有电感L4和L5的电感器的作用。这样一来，沟道22和分割电极片10-1，或者沟道22和分割栅极片10-2，分别起着具有电容C1、C2电容器的作用，而且，这些电容器是以分布参数的形式形成的。
本实施例的LC元件700，其各个分割栅极电极片10-1、10-2的自身电感L4、L5变小。因而，这些自身电感对LC元件700的整体的特性的影响将会变小，使LC元件700的整体特性大体上由沟道22所具有的电感L1及以分布参数方式形成的电容C1、C2来决定。为此，通过改变螺旋状栅极电极10的分割状态，就可以形成与第一实施例等的LC元件有着不同特性的LC元件，增加了设计的自由度。
此外，通过向将要形成沟道22的位置预先注入n型载流子以形成耗尽型结构，使得即使输入输出到输入输出电极18和20上去的信号的电压电平为正，也可以形成沟道22。
在可以利用半导体生产技术来制造LC元件700这一点上，以及在可以形成为LSI等的一部分从而省去后部工序中的布线处理、通过改变加在螺旋状栅极电极上的电压可以改变LC元件700整体的衰减特性等方面和前边说过的各实施例的LC元件是一样的，对这些来说，有着和前述各实施例相同的优点。
另外，其平面结构示于图22的本实施例的LC元件700，把沟道22用作信号的传送路径，同时，把螺旋状栅极电极10分割为多个，但也可与此相反，把沟道22分割成多个。这时，由于必须在给螺旋状栅极电极10加电压的状态下把沟道22在电气上分割成多个，故可以在部分将要形成此沟道22的位置上预先注入大量的P型杂质，或者通过刻蚀等办法把p-Si基片30的一部分深挖下去，以把沟道22分割成多个。
第八实施例本发明第八实施例的LC元件基本上和第七实施例的相同，与第七实施例的LC元件的主要不同之点是栅极电极10′和沟道22变成为非螺旋形状。还有，本实施例各附图中与第七实施例相对应的标号表示相同的内容。
图24是第八实施例的LC元件800的平面图。如该图所示，第八实施例的LC元件800有这样的结构把示于图11的LC元件200所使用的蛇行形状的栅极电极10′置换为分割成多数个的栅极电极片10′-1和10′-2。
本实施例的LC元件800的等效电路中除了电感和电容的值之外，均和第七实施例的等效电路(即图23)一样。本实施例的LC元件800中各分割栅极电极片10′-1和10′-2的自身电感L4和L5都变小了。因而，这些自身电感对LC元件的整体特性的影响将减小，LC元件800整体的特性大体上将由沟道22所具有的电感L1和以分布参数方式形成的电容C2、C3来决定。为此，通过改变非螺旋状栅极电极10′的分割状态，就可以形成和示于第一实施例等处的LC元件有着不同特性的LC元件，增加了设计的自由度。
此外，通过对将要形成沟道22的位置预先注入n型载流子以形成耗尽型结构，使得即使输入输出到输入输出电极18和20上的信号电压电平为正，也可以形成沟道22。
在可以利用半导体生产技术制作LC元件800、可以形成为LSI等的一部分从而省去后部工序中的布线处理，以及可以通过改变加在栅极电极上的电压改变LC元件800整体的衰减特性等方面，和前边说过的各实施例的LC元件相同，就这些点来说，和前边说过的各实施例有着相同的优点。
另外，还具有下述特征，由于栅电极10′和沟道22变成了非螺旋形状，可在与栅电极相同的平面上无交叉地进行用于信号输入输出的布线。
第九实施例下边，参照附图具体地说明本发明第九实施例的LC元件。
一般说来，通过把导电体作成为螺旋形状，使其起着具有指定电感的电感器导体的作用。此外，如上所述那样，即使把栅极电极10′或沟道22作成蛇行形状，也能起着具有指定电感的电感器导体的作用。但是，在输入信号的频段限于高频的情况下，即使是螺旋形状或蛇行形状以外的形状，在极端的情况下，即使是直线形状，也会起到具有电感成分的电感器导体的作用。本实施的LC元件，就是着眼于这样一点，把栅极电极作成了螺旋形状和蛇行形状以外的形状，这是本实施例的LC元件的特征。
图25A、图25B、图26A和图26B是本实施例的平面图，其中分别把起栅极作用的栅极电极10′和与之相对应而形成的沟道22作成了直线形状。
图25A与前边说过的图1和图11相对应，它表示了在用作栅极的电极10′的整个长度上形成沟道22的三端式的LC元件。示于该图的LC元件可以是增强型的，也可以是耗尽型的。
图25B与图15和图18相对应，与沟道22的一部分相对地设置栅极电极10′，在与栅极电极10′不相对的沟道22的另一部分，预先注入了载流子。也可以在沟道22的整个长度上都预先注入载流子而形成耗尽型。
图26A与图19和图21相对应，它表示的是在直线形栅极电极10′的两端形成输入输出电极46和48以形成其模型的情况。图26B与图22和图24相对应，表示的是设有分割开来的多个分割栅极电极片10′-1和10′-2的情景。
图27A和图27B是把栅极电极10′和沟道22作成为曲线形状或波形形状时的LC元件的平面图。图27A是表示曲率半径很大的曲线形状的情况。当必须在把源12与漏14用直线连接起来的位置布置其他部件时，如图27A所示，可以把栅极电极10′和沟道22作成曲线形状。
图27B是表示波形形状的情况。这种LC元件虽然不像图11所示的蛇行形状那样具有那么大的电感成分，但和把栅极电极10′等作成为直线形或曲率半径很大的曲线形状相比，有较大的电感器成分。
图28是把栅极电极10′和沟道22作成不满一周的圆圈形状时的LC元件的平面图，图29是在把栅极电极10′和沟道22做成为不满一周的圆圈形状的同时，在其顶端还设有若干折返部分的LC元件的平面图。如这些图所示，栅极电极10′和沟道22大体形成了圆圈形状，这样可以形成具有小电感的LC元件。另外，如图29所示，通过把栅极电极10′和沟道22的一端(也可以是两端)部分地折返回来，将部分地抵消栅极电极10′等产生的磁通量，减少了电感，从而可以调整LC元件整体的电感，即调整频率特性。
为了简单地进行说明，在图27A-图29的各图中仅给出与图25A相对应的LC元件，对那些分别与图25B、图26A、图26B相对应的类型，也可以同样地考虑。
象这样，示于图25A-图29的LC元件是把栅极电极10′等作成为蛇行形状以外的形状的元件，和前边说明过的第一实施例-第八实施例一样，可以用作具有良好衰减特性的噪声滤波器。此外，通过改变所加的栅极电压，可以改变与栅极电极10′相对应而形成的沟道22的电阻值。在可变地控制LC元件整体的整体特性方面，也和前边说过的各实施例的LC元件100相同。
在可以用半导体生产技术制造LC元件、可以形成为LSI等的一部分从而省去后部工序中的布线处理等方面，LC元件800和前述各实施例的LC元件是一样的，就这些点来说，本实施例的LC元件800有着和其他实施例同样的优点。
在限于高频波段的信号的情况下，由于可以把栅极电极10′和沟道22(或者仅仅是沟道22)作成为螺旋形状以外的任意形状，故可以有效地使用半导体基片上空着的区域来形成LC元件。
其他的实施例下面，参照附图对本发明的其他实施例所涉及的LC元件进行具体的说明。
前边说过的各实施例的各个LC元件是把源12和漏14设置在电极10附近相隔开来的位置上，但是，通过研究电极10的形状，也可以把源12与漏14设置在相接近的位置上。
例如，如图30所示的那样，使源12和漏14布置为相互邻接的同时，把LC元件100等的电极10的一端延长到漏14。或者如图31所示，在使源12与漏14布置在相邻接的位置上的同时，维持LC元件100等的电极10的形状不变而折返回来。
这样一来，通过研究电极10的形状，使源12与漏14的位置相接近，就可在大致相同的位置上形成接地电极16和输入输出电极18、20。因而，可以容易地进行装配引线端子时的布线，可使制作工艺简化。
图32和图33是表示用化学液相法装配引线端子时的概略图。图32表示本实施例中要进行引线端子装配的LC器件的平面结构，为比如说用化学液相法给第一实施例的LC元件100(给别的实施例的LC元件装配引线端子的情况也一样)装配引线端子时的情况。示于图32的LC元件与第一实施例所示LC元件100相比，不同之处是两个输入输出电极18、20设置得短，同时，还去掉了接地电极16。
图33所示的LC元件的剖面图，如果用经过下述工艺前的半导体基片来表示的话，相当于图32的C-C剖面。具有图33所示剖面结构的LC元件是这样做成的元件在把半导体基片切割成一个一个的LC元件之后，首先用化学液相法对一个一个地切开的芯片(元件)形成作为绝缘膜的氧化硅膜60，之后，用刻蚀法除去螺旋状栅极电极10或输入输出电极18、20上的氧化硅膜并开孔，再用焊锡62把该孔封到在其表面鼓起来的程度，使突出来的焊锡62可以与印刷布线基片上的接合面(land)直接接触。因而，在进行表面实际装配时非常合适。特别是，通过使图33所示输入输出电极18(输入输出电极20也一样)作成和螺旋状栅极电极10的高度相同，就可以使突出出来的焊锡62也大体上形成同一高度，进行表面实际装配时更合适。
此外，元件表面的保护膜也可以使用合成树脂等其他绝缘材料，利用激光对保护膜打孔也行。还有，也可以在示于图32的平面图上的螺旋状栅极电极10的一端先形成接地电极16，并使其一部分装上焊锡。
图34是把前述各实施例的LC元件形成为实际的LSI等的一部分时的说明图。如该图所示，把前述各实施例的LC元件100等以插入的形式组装到半导体芯片44上的各种信号或电源线46里边去。特别是上述各实施例的LC元件，可以在形成各种电路的工艺中同时制作在半导体芯片44上，故有不需要后部工序处理布线等的优点。
下面，说明把前述各实施例的LC元件用作实际电路的一部分时的一个例子。在以下说明的各附图中，给出的虽然是应用第一实施例LC元件100的各种电路，但也可以应用第二实施例及以下各实施例的LC元件。
一般说来，在前述各实施例的LC元件中，由于形成电感器的沟道22有着高阻抗，而且该沟道22的全长又长，故在两个输入输出电极18和20之间将产生信号电压电平的衰减。为此，实际上在把各实施例的LC元件使用作电路的一部分的情况下，通过在输出一侧接上高输入阻抗的缓冲器，将变成为实用性的结构。另外，通过本发明的LC元件的输出一侧接有缓冲器可以使上述各实施例的LC元件的输出阻抗与后级电路的输入阻抗相匹配，此外还可以把来自LC元件的输出进行电流放大。
图35A、35B和图35C是表示输出一侧接上的缓冲器的示例图。图35A示出的是把由MOS-FET与电阻组成的源极跟随器32用作缓冲器的情况。构成该源极跟随器32的MOS-FET与前边所说过的各实施例的LC元件具有相同的MOS结构，所以，可以把包括该源极跟随器32的全体整体地形成为LC元件。
图35B示出的是把由接成达林顿方式的两个双极晶体管和电阻组成的发射极跟随器34用作缓冲器的情况。尽管各实施例的LC元件和双极晶体管在构造有若干不同，但仍可制作在一个半导体基板上，所以，可以把包括该发射极跟随器在内的全体整体地形成为LC器件。另外，通过使离输出近的晶体管的基极经过电阻接地，还可以改善该晶体管工作点的稳定性。
图35C表示把p沟MOS-FET反向偏置使用的另外的缓冲器电路。
图36A和图36B是表示输出一侧接有放大电路的示例图。图36A是表示把由两个MOS-FET和电阻组成的放大电路38用作缓冲器的图。构成该放大电路38的MOS-FET和前边说过的各实施例的LC元件具有同样的MOS结构，所以，可以把包含该放大电路38在内的全体整体地形成为LC元件。此外，在该放大电路中，电压放大倍数为1+(R2/R1)，如设R2＝0，则变得与源跟随器相同。
图36B是表示把由两个双极晶体管和电阻组成的放大电路40用作放大电路的图。尽管各实施例的LC元件和双极晶体管在构造上有若干不同，但可以在同一个半导体基片上形成，所以含有该放大电路40在内的全体，可以整体地形成了LC的元件。此外，在该电路中，电压放大倍数为1+(R2/R1)，如设R2＝0，则等同于发射极限跟随器。
由于这样在输出一侧设置放大电路，就可以通过放大来使因LC器件100等的电感部分(沟道22)而衰减了的信号复元，并可从获得信噪比S/N良好的输出信号，使得能够获得与后级电路的阻抗匹配。
此外，通过给输出一侧接上电平变换电路，也可以对被LC元件100等的电感器部分衰减了的信号电平进行电平变换或者电平修正。还有，可以把这些电平变换电路与LC元件100等整体地形成在同一半导体基板上这一点，和前边说过的缓冲器的情况是相同的。
图37A和图37B是表示把输入保护电路加到前述各实施例的LC元件上的一个例子。一旦给具有MOS结构的各实施例的LC元件的螺旋状栅极电极10的一端设置的接地电极16加上因例如静电而产生的高电压时，介于螺旋状栅极电极10和P-Si基片30之间的绝缘层26(栅极膜)就要被破坏。为了防止这种静电等对绝缘层26的破坏，必须加上保护电路。
示于图37A和图37B的保护电路都是由多个二极管和电阻构成的，当高电压加到栅极电极10上的时候，电流就被傍路到工作电源线一侧或机箱地线一侧。特别是图37A的电路可耐数百伏的静电，图37B的电路可耐1000-2000V的静电电压，可从根据使用环境等适当地选择要使用的保护电路。
再有，在本发明的上述各实施例中，在把沟道用作信号传送通道的时候，通过调节栅极电压，可以把信号传送路径设定为非常高的阻抗。通过利用本发明的LC元件的这种性质，可以把此LC元件前边的电路和后边的电路实行电隔离。比如，在把沟道作为信号传送路径插入到数据线中去的时候，输入到该传送路径上来的数据的逻辑可以保持原状地输出，也可以采用将此传送路径设定为高阻的办法使传送路径的输出端保持高阻抗。就是说，用把上述LC元件插入到数据上去的办法，可以使其具有三态缓冲器那样的功能。
还有，本发明并不限定于上述各实施例，在本发明的要旨的范围内，可能有种种的变形实施例。
比如，在前述各实施例中，列举了可以把LC元件100等作为LSI等的一部分来形成的效果，但并不一定非要形成LSI等的一部分不可，也可以在把LC元件100等形成于半导体基片上之后，给接地电极16和输入输出电极18、26分别装上引线端子，或者利用图33所示的那种化学液相法装上引线端子，以形成单独的元件。在这种情况下，如果在同一个半导体基片上同时形成多个LC元件，其后切割半导体基片，然后给各个LC元件装上引线端子，则可容易地进行大批量生产。
另外，在前边说过的各实施例中，叙述的是用铝等金属来形成栅极电极的情况，但是，只要具有充分的导电性，并不限于金属，比如，也可以用多晶硅等来形成。
还有，在前边说过的各实施例中，把接地电极16设置在了螺旋状栅极电极10的一头的顶端，但不一定非要设在最顶端，在考虑了频率特性之后，根据需要，其安装装置也可以挪一挪。
再者，前边说过的各实施例的LC元件，是利用P-Si基片30形成的，但也可以同样地利用n型半导体(n-Si)基片来形成。半导体基片也可以用锗等硅以外的材料，或者非晶材料的非晶硅等等。
权利要求
1.一种LC元件，其特征是，具有在半导体基片上形成的具有指定电感的栅极电极；在上述栅极电极和上述半导体基片之间形成的绝缘层；在上述半导体基片之内与上述栅极相对应而形成的沟道的一端附近形成的第一扩散区，以及在上述半导体基片之内的上述沟道的另一端形成的第二扩散区；其中，上述栅极电极和上述沟道起着电感器导体的作用，上述栅极电极的电感和上述沟道的电感以及在它们之间形成的电容，以分布参数的方式存在着，至少将上述沟道用作信号传送路径。
2.一种LC元件，其特征是，具有在半导体基片上形成的具有指定电感的栅极电极;在上述栅极电极和上述半导体基片之间形成的绝缘层，以及在上述半导体基片之内与上述栅极电极相对应而形成的沟道的一端附近形成的扩散区;其中，上述栅极电极和上述沟道起着电感器导体的作用，上述栅极电极的电感和上述沟道的电感以及在它们之间形成的电容，都以分布参数的方式存在着。将上述栅极电极用作信号传送路径。
3.如权利要求1的LC元件，其特征是上述栅极电极为螺旋形状。
4.如权利要求2的LC元件，其特征是上述栅极电极为螺旋形状。
5.如权利要求1的LC元件，其特征是上述栅极电极为蛇行形状。
6.如权利要求2的LC元件，其特征是上述栅极电极为蛇行形状。
7.如权利要求1的LC元件，其特征是上述栅极电极为直线形状或者曲线形状。
8.如权利要求2的LC元件，其特征是上述栅极电极为直线形状或者曲线形状。
9.如权利要求1、3、5、7中任一项的LC元件，其特征在于具有与上述第一扩散区电连接的第一输入输出电极;与上述第二扩散区电连接的第二输入输出电极;以及电连接到上述栅极电极一端附近的接地电极;从上述第一和第二输入输出电极的任一个输入信号、从另一个电极输出信号;同时，把上述接地电极接到固定电位的电源上或者接地。
10.如权利要求2、4、6、8中任一项的LC元件，其特征在于具有电连接到上述栅极电极一端附近的第一输入输出电极;电连接到上述栅极电极另一端附近的第2输入输出电极，以及与形成在上述沟道的一端附近的上述扩散区电连接的接地电极;从上述第一和第二输入输出电极中的任意一个输入信号、从另一个输出信号，同时，把上述接地电极连接到固定电位的电源上或者接地。
11.如权利要求1、3、5、7中任一项的LC元件，其特征在于具有电连接到上述第一扩散区的第一输入输出电极;电连接到上述第二扩散区的第二输入输出电极;电连接到上述栅极电极一端附近的第三输入输出电极;以及电连接到上述栅极电极另一端附近的第四输出电极;以及可以被用作把上述沟道和上述栅极电极两者均作为信号传送路径的共模型器件。
12.如权利要求1、3、5、7中任一项中的LC元件，其特征在于仅仅把上述沟道用作上述信号传送路径，把上述栅极电极分割成多数个，并将被分割的多个栅极电极片分别电互连，对与被分割的电极之间相应的部分预先注入载流子以使上述沟道不断开。
13.如权利要求9的LC元件，其特征在于仅仅把上述沟道用作上述信号传送路径，把上述栅极电极分割成多数个，并将被分割的多个栅极电极片分别电互连，对与被分割电极之间相应的部分预先注入载流子以使上述沟道不断开。
14.如权利要求2、4、6、8中任一项的LC元件，其特征在于通过预先把载流子注入到一部分形成的上述沟道的位置中，把对应于上述栅极电极形成的上述沟道分割成多个，并在被分割的各个沟道的一端附近设置上述第一扩散区或上述第二扩散区，再将这些多个第一扩散区或第二扩散区电互连。
15.如权利要求10的LC元件，其特征在于通过向上述即将形成沟道的部分位置预先注入载流子把对应于上述栅极电极而形成的沟道分割成多个，并在被分割的各个沟道的一端附近设置上述第一扩散区或者上述第二扩散区，再将上述这些多数个第一扩散区或者第二扩散区电互连。
16.如权利要求1-8中任一项的LC元件，其特征在于在上述信号传送路径的输出一侧接有缓冲器。
17.如权利要求9的LC元件，其特征在于在上述信号传送路径的输出一侧接有缓冲器。
18.如权利要求10的LC元件，其特征在于在上述信号传送路径的输出一侧接有缓冲器。
19.如权利要求11的LC元件，其特征在于在上述信号传送路径的输出一侧接有缓冲器。
20.如权利要求1、3、5、7中任一项的LC元件，其特征在于在上述LC元件的上述第一扩散区或第二扩散区中的任一个上连接有把经由上述沟道输出的信号进行放大的缓冲器。
21.如权利要求9的LC元件，其特征在于在上述LC元件的上述第一扩散区或者第二扩散区中的任一个上连接有把经由上述沟道输出的信号进行放大的缓冲器。
22.如权利要求11的LC元件，其特征在于在上述LC元件的上述第一扩散区或第二扩散区中的任一个上连接有把经由上述沟道输出的信号进行放大的缓冲器。
23.如权利要求1-8中任一项的LC元件，其特征在于通过可变地设定对上述栅极电极所加的栅极电压，至少可变地控制上述沟道的电阻值。
24.如权利要求9的LC元件，其特征在于通过可变地设定对上述栅极电极所加的栅极电压，至少可变地控制上述沟道的电阻值。
25.如权利要求10的LC元件，其特征在于通过可变地设定加在上述栅极电极上的栅极电压，至少可变地控制上述沟道的电阻值。
26.如权利要求11的LC元件，其特征在于通过可变地设定对上述栅极电极所加的栅极电压，至少可变地控制上述沟道的电阻值。
27.如权利要求1-8中任一项的LC元件，其特征在于在上述半导体基片表面附近与上述栅极电极对应的位置上，预先注入载流子。
28.如权利要求9的LC元件，其特征在于在上述半导体基片表面附近与上述栅极电极相对应的位置上，预先注入载流子。
29.如权利要求10的LC元件，其特征在于在上述半导体基片表面附近与上述栅极电极相对应的位置上，预先注入载流子。
30.如权利要求11的LC元件，其特征在于在上述半导体基片表面附近与上述栅极电极相对应的位置上，预先注入载流子。
31.如权利要求1-8中任一项的LC元件，其特征在于在上述半导体基片表面附近，对将要形成上述沟道的至少一部分位置，预先注入载流子，并相对于上述栅极电极或长或短地设定上述沟道的长度，由此，使上述栅极电极与上述沟道部分地相对应。
32.如权利要求9的LC元件，其特征在于在上述半导体基板表面附近，对将要形成上述沟道的至少一部分位置，预先注入载流子，并相对于上述栅极电极或长或短地设定上述沟道的长度，由此使上述栅极电极与上述沟道部分地相对应。
33.如权利要求10的LC元件，其特征在于在上述半导体基板表面附近，对将要形成上述沟道的至少一部分位置，预先注入载流子，并相对于上述栅极电极或长或短地设定上述沟道的长度，由此使上述栅极电极与上述沟道部分地相对应。
34.如权利要求11的LC元件，其特征在于在上述半导体基片表面附近，对将要形成上述沟道的至少一部分位置，预先注入载流子，并相对于上述栅极电极或长或短地设定上述沟道的长度，由此使上述栅极电极与上述沟道部分地相对应。
35.如权利要求1-8中任一项的LC元件，其特征在于在上述栅极电极上，设有把过电压傍路到工作电源线一侧或接地一侧的保护电路。
36.如权利要求9的LC元件，其特征在于在上述栅极电极上设有把过电压傍路到工作电源线一侧或接地一侧的保护电路。
37.如权利要求10的LC元件，其特征在于在上述栅极电极上设有把过电压傍路到工作电源线一侧或接地一侧的保护电路。
38.如权利要求11的LC元件，其特征在于在上述栅极电极上设有把过电压傍路到工作电源线一侧或接地一侧的保护电路。
39.一种半导体装置，其特征在于把权利要求1-8中任一项的LC元件形成为基片的一部分，并把上述栅极电极和与其相对应而形成的沟道中的至少一个插入到信号线或中以形成一个整体。
40.一种半导体装置，其特征在于把权利要求9的LC元件形成为基片的一部分，并把上述栅极电极和与其相对应而形成的沟道中的至少一个插入到信号线或电源线中去以形成一个整体。
41.一种半导体装置，其特征在于把权利要求10的LC元件形成为基片的一部分，并把上述栅极电极和与其相对应而形成的沟道中的至少一个插入到信号线或电源线上去以形成一个整体。
42.一种半导体装置，其特征在于把权利要求11的LC元件形成为基片的一部分，并把上述栅极电极和与其相对应而形成的沟道中的至少一个插入到信号线或电源线上去以形成一个整体。
43.一种LC元件的制作方法，其特征在于包含下列步骤向半导体基片部分地注入杂质，以形成第一扩散区和第二扩散区;在整个或部分上述半导体基片上形成绝缘层;在上述绝缘层的上边一层的表面上形成具有指定电感的电路，使其把上述第一扩散区与上述第二扩散连结起来，以及形成布线层，以把上述第一和第二扩散区分别电连起来。
44.一种LC元件的制作方法，其特征在于包括下列步骤向半导体基片部分地注入杂质，以形成扩散区;在整个或部分上述半导体基片上形成绝缘层;在上述绝缘层的上面一层表面上形成具有指定电感的栅极，使其一端位于上述扩散区，以及形成把上述扩散区电连起来的布线层。
全文摘要
LC元件、半导体装置及其制作方法，LC元件在p-Si基片30上夹以绝缘层26形成指定形状的栅电极10，给栅电极加电压形成沟道22，由沟道22把基片30的表面附近隔开的位置上形成的第一扩散区12和第二扩散区14连接起来。沟道22和栅电极10都起电感器导体的作用，以分布参数的方式形成电容器。这种LC元件在较宽频段内具有良好的衰减特性。可用MOS制作技术简单制造，可作为基片一部分，而省去后部工序中的部件装配作业。
文档编号H03H7/01GK1110028SQ9411481
公开日1995年10月11日 申请日期1994年7月25日 优先权日1993年7月26日
发明者池田毅, 中西努, 冈本明 申请人:T.I.F.株式会社