JP2005057270A - 切換え可能なインダクタンス - Google Patents

Abstract

【課題】 集積回路に形成され、寄生現象がなく、切換可能なインダクタンスを提供する。
【解決手段】 本発明によるインダクタンスは、２つの第１の点で中断されるスパイラルを有し、該２つの点は一方が他方の上にもうけられる２つのメタライゼーションを介して２つの端子に結合し、ひとつのメタライゼーションは変形可能であり、２つのメタライゼーションの間に空洞がもうけられ、変形可能なメタライゼーションを変形させて２つのメタライゼーションを分離又は接触させるスイッチ装置がもうけられる。
【選択図】 図４

Description

本発明はインダクタンスの分野に関し、特に、可変値のインダクタンスに関する。該インダクタンスは、例えば、集積回路のメタライゼーション層に形成される導電トラックから形成される。

図１は中間タップを有するスパイラルコイルを有するインダクタンスを示す。このコイルは通常集積回路のメタル層の上に形成される。このコイルは外側端子Ｅと内側端子Ｓとの間に４つのスパイラルを有する。端子Ｓは点線で示すように線ｌ１を介してスイッチＩ１に接続され、コイルを形成するメタル層とは別のメタル層にもうけられる。中間点Ｐ１とＰ２は、この例では、第２及び第３のコイルスパイラルにもうけられ、コイルを形成する層とは別の層にもうけられる線ｌ２とｌ３を介してスイッチＩ２とＩ３に各々接続される。コイルの端子Ｅと、スイッチＩ１，Ｉ３のコイルに接続されない端子は接続端子、そして、コイルが形成される集積回路の素子に接続される。

このインダクタンスの欠点はコイルとスイッチの間の線の存在がコイルの寄生効果の原因となることである。

このインダクタンスの別の欠点は、スイッチＩ２又はＩ３を活性化するとき、点Ｐ１又はＰ２の先のコイルの使用されない部分が点Ｅと、Ｐ１又はＰ２の間のコイルの「有用な」部分に寄生効果をもたらすことにある。

従って、このコイルは複数のインダクタンス値をもつコイルには、寄生現象のために適用することはできない。

本発明の目的は、寄生現象のない、複数のインダクタンス値をもつことのできるインダクタンスを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
集積回路に形成される切換え可能なインダクタンスにおいて、２つの第１の点の間で中断されるスパイラルを有し、該２つの点は一方が他方の上にもうけられる２つのメタライゼーションを介して２つの端子に結合し、ひとつのメタライゼーションは変形可能であり、２つの前記メタライゼーションの間に空洞がもうけられ、変形可能な前記メタライゼーションを変形させて、前記２つのメタライゼーションを分離又は接触させるスイッチ装置を有するインダクタンスを提供する。

本発明の実施例によると、前記スイッチ装置は、基板にもうけられる空洞と、該キャビティの上に懸架され、前記変形可能なメタライゼーションを構成する導電ビームと、前記キャビティの底部にもうけられ、他方のメタライゼーションを構成する導電ストリップと、前記ビームを変形させて前記ビームと前記ストリップを接触させる手段とを有する。

本発明の実施例によると、ビームを変形させる前記手段は、ビームの上に置かれる多層ブロックを有し、各ブロックは絶縁層と前記ビームの膨張係数と異なる膨張係数をもつ材料の層との間に置かれる導電層と、各ブロックの該導電層に電流を流して前記ビームと各ブロックの前記材料の層とを加熱する活性化手段とを有する。

本発明の実施例によると、第２のスパイラルを有し、該第２のスパイラルは前記端子に接続される２つの第２の点の間で中断され、外側のスパイラルは中断されて接続端子に接続される。

本発明の実施例によると、前記インダクタンスは、別のスパイラルを有し、該スパイラルは交叉するメタライゼーションにより別のスパイラルと関連し、ひとつのメタライゼーションは変形可能でひとつのスイッチ装置と関連する。

図２は本発明による切換え可能なインダクタンスの簡単な上面図を示す。インダクタンスは２つの同心のスパイラル，内側スパイラルｓ１及び外側スパイラルｓ２を有する。スパイラルｓ１とｓ２は同じメタライゼーション層に形成される。外側スパイラルｓ２は、インダクタンスの接続のための、端子Ｅ１とＥ２に接続される２つの点の間の第１領域で中断される。内側及び外側スパイラルｓ１，ｓ２は第２のいわゆるスイッチ領域で中断される。第２領域では外側スパイラルｓ２は点２と３の間で中断され、内側スパイラルｓ１は点４と５の間で中断される。点２と５は内側及び外側スパイラルｓ１とｓ２と同じメタル層に形成されるメタライゼーション６により接続される。点３と４は、メタライゼーション６の上又は下を走るメタライゼーション７により接続される。メタライゼーション６と７の間には空洞がもうけられる。メタライゼーション７は変形可能で、点線で示されスイッチ領域に置かれるスイッチ装置Ｃが活性のとき、メタライゼーション６と７が接触する。

スイッチ装置Ｃが非活性でメタライゼーション６と７が相互に離れているときは、インダクタンスは２つのスパイラルのインダクタンスで、電流は端子Ｅ１とＥ２の間を、外側スパイラルｓ２の第１部分，メタライゼーション６，内側スパイラルｓ１，メタライゼーション７，外側スパイラルｓ２の第２部分を介して、流れる。

スイッチ装置Ｃが活性のときは、メタライゼーション６と７が接続され、外側スパイラルｓ２のみが活性で、内側スパイラルｓ１は短絡される。

従って、スイッチ装置Ｃが活性か非活性かにより、本発明によるインダクタンスは、ひとつのスパイラルのインダクタンス又は２つのスパイラルのインダクタンスとなる。

スイッチ領域はスパイラルの周囲の任意の選択された位置にもうけることができる。例えば、入力Ｅ１又はＥ２の一方に近接してもよく、又は図示のごとく、これらの入力の反対側でもよい。

図３は本発明の別の実施例によるインダクタンスの上面図である。このインダクタンスは４個の同心のスパイラルｓ’１，ｓ’２，ｓ’３，ｓ’４を有し、スパイラルｓ’１は内側スパイラル、スパイラルｓ’４は外側スパイラルである。スパイラルｓ’１〜ｓ’４は同じメタライゼーション層に形成される。スパイラルｓ’４はインダクタンスの接続端子Ｅ３とＥ４に接続する２つの点の間で中断される。外側のスパイラルｓ’４とｓ’３はスイッチ装置Ｃ１に関連する第１スイッチ領域で中断される。この第１スイッチ領域でスパイラルｓ’４は点１０と１１の間で中断され、スパイラルｓ’３は点１２と１３の間で中断される。点１０と１３とは、スパイラルｓ’１〜ｓ’４と組立体と同じメタル層に形成されるメタライゼーション１４により接続される。点１１と１２とは、メタライゼーション１４の上又は下のメタライゼーション１５により接続される。メタライゼーション１４と１５の間に空洞がもうけられる。メタライゼーション１５は変形可能でスイッチ装置Ｃ１が活性のとき、メタライゼーション１４と１５とが接触する。

スパイラルｓ’３とｓ’２とは、スイッチ装置Ｃ２に関連するスイッチ領域で中断される。この第２領域では、スパイラルｓ’３は点２０と２１の間で中断され、スパイラルｓ’２は点２２と２３の間で中断される。点２０と２３とはスパイラルの組立体と同じメタル層に形成されるメタライゼーション２４により接続される。点２１と２２は、メタライゼーション２４の上又は下のメタライゼーション２５により接続される。メタライゼーション２４と２５の間には空洞がもうけられる。メタライゼーション２５は変形可能で、スイッチ装置Ｃ２が活性のとき、メタライゼーション２４と２５が接触する。

スパイラルｓ’２とｓ’１は、スイッチ装置Ｃ３に関連する第３のスイッチ領域で中断される。この第３領域では、スパイラルｓ’２は点３０と３１の間で中断され、スパイラルｓ’１は点３２と３３の間で中断される。点３０と３３とは、スパイラルの組立体と同じメタル層に形成されるメタライゼーション３４により接続される。点３１と３２とは、メタライゼーション３４の上又は下のメタライゼーション３５により接続される。メタライゼーション３４と３５の間には空洞がもうけられる。メタライゼーション３５は変形可能で、スイッチＣ３が活性のとき、メタライゼーション３４と３５が接触する。

スイッチ装置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が非活性でメタライゼーション１４／１５，２４／２５，３４／３５が相互に離れているときは、インダクタンスは４個のスパイラルのインダクタンスで、電流は端子Ｅ３，Ｅ４の間を、スパイラルｓ’４の第１部分，メタライゼーション１４，スパイラルｓ’３の第１部分，メタライゼーション２５，スパイラルｓ’２の第１部分，メタライゼーション３４，スパイラルｓ’１，メタライゼーション３５，スパイラルｓ’２の第２部分，メタライゼーション２４，スパイラルｓ’３の第２部分，メタライゼーション１５，及びスパイラルｓ’４の第２部分を介して流れる。

スイッチ装置Ｃ１が活性のときはメタライゼーション１４と１５が結合する。スパイラルｓ’１−ｓ’３は短絡する。スパイラルｓ’４のみが活性で、インダクタンスは１スパイラルのインダクタンスである。

スイッチ装置Ｃ２が活性でスイッチ装置Ｃ１が非活性のときは、メタライゼーション２４と２５が接続され、メタライゼーション１４と１５は分離する。スパイラルｓ’１とｓ’２は短絡する。スパイラルｓ’３とｓ’４は活性で、インダクタンスは２スパイラルのインダクタンスである。

スイッチ装置Ｃ３が活性で、スイッチ装置Ｃ１とＣ２が非活性のときは、メタライゼーション３４と３５が接続され、メタライゼーション１４／１５と２４／２５は分離する。スパイラルｓ’１は短絡する。他のスパイラルｓ’２，ｓ’３，ｓ’４は活性で、インダクタンスは３スパイラルのインダクタンスである。

図４は本発明による別の実施例によるインダクタンスの上面図である。このインダクタンスは単一のスパイラルｓ”１を有する。スパイラルｓ”１はスイッチ装置Ｃ１”に関連するスイッチ領域の２点４０，４１で中断される。点４０はスパイラルｓ”１と同じメタル層に形成されるメタライゼーション４２を介して端子Ｅ５に接続される。点４１はメタライゼーション４２の上又は下のメタライゼーション４３を介して端子Ｅ６に接続される。メタライゼーション４２と４３の間に空洞が形成される。メタライゼーション４３は変形可能で、スイッチ装置Ｃ１”が活性のとき、メタライゼーション４２と４３は接触する。

スイッチ装置Ｃ１”が活性のとき、スパイラルｓ”１は短絡される。端子Ｅ５とＥ６は相互に接続される。端子Ｅ５とＥ６の間のインダクタンスはほぼ０である。スイッチ装置Ｃ１”が非活性のとき、インダクタンスは１スパイラルのインダクタンスである。

図５，図６，図７は本発明によるインダクタンスに用いられるスイッチ装置を示す。図５と図７はスイッチ装置の断面図であり、図６は上面図である。導電ビーム６１が基板６３に形成されるキャビティ６２の上に懸架される。導電材料のストリップ６４は、図６に示すようにビーム６１にほぼ直交するように置かれる。導電パッド６５が、ビーム６１の下で、導電ストリップ６４の上に置かれる。本発明によるインダクタンスにおいて、ストリップ６４と導電ビーム６１は、例えば、図２のメタライゼーション６と７に対応する。

スイッチ装置はビーム６１を変形させて導電パッド６５とストリップ６４とを接触させる手段を有する。スイッチ装置が非活性のときは、図５に示すように、キャビティ６２の上のビーム６１の部分はこの例では上方にわずかに膨れている。導電パッド６５は導電ストリップ６４から離れている。スイッチ装置が活性のときは、図７に示すように、ビーム６１が変形し、導電パッド５が導電ストリップ４と接触する。

ビームを変形させる手段は、例えば、バイメタル効果により動作する手段である。従って、この例では、２つの多層ブロック７０と８０が、導電パッド６５の両側でキャビティ６２の上のビーム６１の部分の上に置かれる。各ブロックはビーム６１の上の絶縁層７１，８１を有する。絶縁層７１，８１は導電層７２，８２でカバーされる。導電層７２，８２はビーム６１の熱膨張率と異なる熱膨張率の材料の層７３，８３でカバーされる。

非活性から活性にスイッチするために、図５と図７に示すように、活性化回路（図示なし）が導電層７２，８２に電流を流す。その結果、層７３，８３とビーム６１を熱することになる。この例では層７３，８３の膨張係数はビーム６１のそれよりも大きいので、層７３，８３はビーム６１よりも大きく伸びる。従って、キャビティ６２の壁に近接してもうけられるビーム６１の部分は上方にわずかに膨れ、ビーム６１の中央部は下方にくぼむ。

導電ビーム６１，導電パッド６５，及び導電ストリップ６４はアルミニウム又は銅のような導電材料で形成される。さらに、導電ストリップ６４と導電パッド６５の間の良好な接触を確立するために、好ましくは、これらの材料は少なくとも部分的に金のような非酸化性の材料で形成される。

基板６３は絶縁層とすることができる。第１の実施例では、基板６３は絶縁層で集積回路の相互接続ネットワークの最後と最後から２番目の接続層を分離する。導電ストリップ６４は最後から２番目の接続層に形成することができ、導電ビーム６１は最後の接続層に形成することができる。本発明による装置のインダクティブ線は最後の又は最後から２番目の接続層に形成される。別の実施例では、絶縁層は集積回路の相互接続ネットワークの最後の接続ネットワークの上に形成される。導電ストリップは最後の接続層に形成される。本発明による装置のインダクティブ線は大部分最後の接続層に形成される。

絶縁層７１，８１は酸化シリコン、又は、相互接続ネットワークの接続層の間の絶縁層として現在使われる絶縁材料から形成される。

導電層７２，８２は例えばチタニウムから形成される。

層７３と８３は高い熱膨張係数の材料、一般には金属層で形成される。

上述の実施例の別の実施例として、導電ビーム６１は絶縁層で囲まれ、その中にブロック７０，８０の層７１，８１が形成される。

スイッチ装置の別の実施例によると、導電ビーム６１は、窒化シリコンＳｉＮのような絶縁材のビームにより置換され、その中又はその下で、例えば、銅又はアルミニウムで形成される導電線が導電パッド６５に接続される。導電線は２つのスパイラルを接続するメタライゼーションに対応する。ビーム変形装置は、２つの導電層、例えばビームの中に置かれる窒化物から作られる２つの加熱抵抗器を有する。ビームの絶縁材と異なる熱膨張係数のアルミニウムのような材料のブロックは、加熱抵抗器の近傍でビームの上，下，又は周囲にもうけられる。

もちろん、本発明は当業者に容易な種々の変更，修飾，改良が可能である。特に、当業者は別のスイッチ装置を提供することができる。更に、上述のスイッチ装置において、導電層７２，８４を流れる電流により消費されるよりも少ない消費電力により、スイッチ装置が活性のときビーム変形を維持することができる。この目的のために、電極をビーム６１の下におくことができ、及び、電極をキャビティ６２の底で相互に反対側におくことができる。ビームがバイメタル効果で変形したとき、電極の間に電圧を印加することにより静電吸引により変形を維持することができる。

そのような変形，修飾，改良は本開示の一部であり、本発明の範囲内のものである。従って、上述の記述は単なる実施例であり発明を限定するものではない。本発明は特許請求の範囲とその均等物によってのみ限定される。

従来の技術による中間タップをもつスパイラルコイルによるインダクタンスの上面図である。 本発明の実施例による切換可能なインダクタンスの上面図である。 本発明の別の実施例による切換可能なインダクタンスの上面図である。 本発明の更に別の実施例による切換可能なインダクタンスの上面図である。 本発明によるインダクタンスに使用されるスイッチ装置の非活性状態を示す。 図５の装置の上面図である。 図５及び図６の装置の活性状態を示す。

符号の説明

ｓ１，ｓ２，ｓ’１，ｓ’２，ｓ’３，ｓ’４，ｓ”１ スパイラル
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６ 接続端子
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ１” スイッチ装置
２〜５，１０〜１３，２０〜２３，３０〜３３，４０〜４１ 端子
６，７，１４，１５，２４，２５，３４，３５，４２，４３ メタライゼーション
６１ ビーム
６２ キャビティ
６３ 基板
６４ 導電ストリップ
６５ 導電パッド
７０，８０ 多層ブロック
７１，８１ 絶縁層
７２，８２ 導電層
７３，８３ ビームと膨張率の異なる材料のカバー

Claims (5)

1. 集積回路に形成される切換え可能なインダクタンスにおいて、
   ２つの第１の点（４／５；４０／４１）の間で中断されるスパイラル（ｓ１；ｓ”１）を有し、該２つの点は一方が他方の上にもうけられる２つのメタライゼーション（６／７；４２／４３）を介して２つの端子（Ｅ２／Ｅ３；Ｅ５／Ｅ６）に結合し、ひとつのメタライゼーションは変形可能であり、
   ２つの前記メタライゼーションの間に空洞がもうけられ、
   変形可能な前記メタライゼーションを変形させて、前記２つのメタライゼーションを分離又は接触させるスイッチ装置（Ｃ）を有することを特徴とする、インダクタンス。
2. 前記スイッチ装置は、
   基板（６３）にもうけられる空洞（６２）と、
   該キャビティの上に懸架され、前記変形可能なメタライゼーションを構成する導電ビーム（６１）と、
   前記キャビティの底部にもうけられ、他方のメタライゼーションを構成する導電ストリップ（６４）と、
   前記ビームを変形させて前記ビームと前記ストリップを接触させる手段（７０；８０）とを有する、請求項１記載のインダクタンス。
3. ビームを変形させる前記手段は、ビーム（６１）の上に置かれる多層ブロック（７０，８０）を有し、各ブロックは絶縁層（７１，８１）と前記ビームの膨張係数と異なる膨張係数をもつ材料の層（７３，８３）との間に置かれる導電層（７２，８２）と、各ブロックの該導電層に電流を流して前記ビームと各ブロックの前記材料の層とを加熱する活性化手段とを有する、請求項２記載のインダクタンス。
4. 第２のスパイラル（ｓ２）を有し、該第２のスパイラルは前記端子（Ｅ１，Ｅ２）に接続される２つの第２の点（２，３）の間で中断され、外側のスパイラルは中断されて接続端子（Ｅ１，Ｅ２）に接続される、請求項１記載のインダクタンス。
5. 前記インダクタンスは、別のスパイラル（ｓ’３，ｓ’４）を有し、該スパイラルは交叉するメタライゼーションにより別のスパイラルと関連し、ひとつのメタライゼーションは変形可能でひとつのスイッチ装置と関連する、請求項４記載のインダクタンス。

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