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DE19940035A1 - Spule und Verfahren zum Herstellen einer Spule - Google Patents

Spule und Verfahren zum Herstellen einer Spule

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Publication number
DE19940035A1
DE19940035A1 DE19940035A DE19940035A DE19940035A1 DE 19940035 A1 DE19940035 A1 DE 19940035A1 DE 19940035 A DE19940035 A DE 19940035A DE 19940035 A DE19940035 A DE 19940035A DE 19940035 A1 DE19940035 A1 DE 19940035A1
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DE
Germany
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substrate
conductivity type
spiral
conductive layer
doped region
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Application number
DE19940035A
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English (en)
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Chewnpu Jou
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United Microelectronics Corp
Original Assignee
United Microelectronics Corp
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Priority to US09/375,688 priority patent/US6242791B1/en
Priority to US09/375,672 priority patent/US6201289B1/en
Application filed by United Microelectronics Corp filed Critical United Microelectronics Corp
Priority to DE19940035A priority patent/DE19940035A1/de
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Priority to FR9914756A priority patent/FR2798220B1/fr
Publication of DE19940035A1 publication Critical patent/DE19940035A1/de
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Abstract

Es wird eine Spule und ein Verfahren zum Herstellen derselben offenbart. Zunächst wird ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps vorgesehen. Dann wird eine spiralförmige leitfähige Schicht über dem Siliziumsubstrat ausgebildet. Ein dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps wird in dem Substrat unter der spiralförmigen leitfähigen Schicht ausgebildet. Ein dotierter Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps wird anschließend in dem Substrat um den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps herum ausgebildet. Eine Rückwärtsspannung wird an den dotierten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps und den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps angelegt. Das Anlegen der Rückwärtsspannung erzeugt einen Verarmungsbereich unter dem dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und dem Raum zwischen den dotierten Bereichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spule (Induktor) und ein Verfahren zum Herstellen derselben. Spezieller betrifft die Erfindung eine Hochfrequenz (HF)-Halbleiterspule mit geringerem Substratverlust und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Im allgemeinen wird eine Spule über einem verlustlosen Substrat, wie einem Galliumarse­ nidsubstrat oder einem Saphirsubstrat, hergestellt, das einen günstigen Isolationseffekt hat, um einen niedrigen, induzierten Substratstrom zu erhalten. Dadurch kann eine Spule hoher Qualität erhalten werden, die einen Betrieb mit Hochfrequenz (HF) ermöglicht. Da Gallium­ arsenidsubstrate oder Saphirkristalle jedoch teuer sind, wird üblicherweise ein Siliziumsub­ strat verwendet, um die Kosten zu reduzieren. Der Einsatz der Siliziumtechnologie zum Her­ stellen der Spule auf einem Siliziumsubstrat führt zu einem höheren Energieverbrauch, auch wenn niedrigere Herstellungskosten erreicht werden. Es wurden Verfahren zur Überwindung des Problems des hohen Energieverbrauchs durch die Verwendung des Siliziumsubstrats ent­ wickelt. Die lokale Substratentfernung oder eine geschlitzte Masseebene sind Beispiele hier­ für. Diese Verfahren sind jedoch nicht sehr praktisch, und ihre Wirkung ist beschränkt.
Die Erfindung sieht eine Spule vor, die auf einem Siliziumsubstrat hergestellt ist und indu­ zierte Ströme in dem Substrat wirksam reduzieren kann, wodurch Substratverluste reduziert werden.
Zusätzlich sieht die Erfindung eine Spule vor, die eine höhere Induktivität und einen niedrige­ ren Widerstandswert hat. Weiterhin kann die parasitäre Kapazität der Spule minimiert wer­ den, während die Resonanzschwingungsfrequenz der Spule auf einen optimalen Wert ange­ hoben werden kann.
Zur Erreichung dieser und weiterer Vorteile und gemäß der Aufgabe der Erfindung sieht die vorliegende Erfindung eine Halbleiterspule vor. Es wird ein Siliziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps vorgesehen. Eine spiralförmige, leitfähige Schicht wird über dem Silizium­ substrat ausgebildet. Die spiralförmige, leitfähige Schicht hat mehrere Spiralwindungen mit einem Anschluß an jedem Ende. Ein Ende der spiralförmigen, leitfähigen Schicht ist mit ei­ nem Eingangsanschluß verbunden, während das andere Ende mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist. Die spiralförmige, leitfähige Schicht kann aus Aluminium oder Kupfer herge­ stellt werden. Ein dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps wird in dem Substrat un­ ter der Substratoberfläche ausgebildet. Ein dotierter Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps wird danach in dem Substrat ausgebildet, das den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps umgibt. Der dotierte Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps ist von dem dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps durch einen Zwischenraum getrennt und hat keinen direkten Kon­ takt. Eine Rückwärtsspannung wird vorgesehen, um den dotierten Bereich des ersten Leitfä­ higkeitstyps und den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps elektrisch zu verbinden. So wird ein Verarmungsbereich zwischen den dotierten Bereichen des ersten und des zweiten Leitfähigkeitstyps hergestellt. Eine Draufsicht auf den dotierten Bereich des zweiten Leitfä­ higkeitstyps hat eine Blattform, während der dotierte Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps eine Ringform hat, die den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps umgibt.
Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspule vor. Ein Silizi­ umsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps wird vorgesehen. Eine spiralförmige, leitfähige Schicht wird auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet. Die spiralförmige, leitfähige Schicht hat mehrere Spiralwindungen mit einem Anschluß an jedem Ende. Ein Ende der spiralförmigen, leitfähigen Schicht ist mit einem Eingangsanschluß verbunden, während das andere Ende mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist. Die spiralförmige, leitfähige Schicht kann aus Alu­ minium oder Kupfer bestehen. Ein dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps wird in dem Substrat unter der Substratoberfläche ausgebildet. Ein dotierter Bereich des ersten Leit­ fähigkeitstyps wird danach in dem Substrat ausgebildet und umgibt den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps. Der dotierte Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps ist von dem dotierten Bereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps durch einen Abstand getrennt, ohne direkt in Kontakt zu sein. Eine Rückwärtsspannung wird vorgesehen, um den dotierten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps und den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps elektrisch zu verbinden. So wird ein Verarmungsbereich zwischen den dotierten Bereichen des ersten und des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet. In Draufsicht erscheint der dotierte Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps als Blattform, während der dotierte Bereich des ersten Leitfähig­ keitstyps eine Ringform hat, welche den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps um­ gibt.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Herstellen einer Spule vor. Hierzu wird ein Silis­ ziumsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps vorgesehen. Eine spiralförmige, leitfähige Schicht wird auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet. Die spiralförmige, leitfähige Schicht hat mehrere Spiralwindungen mit einem Anschluß an jedem Ende. Ein Ende der spiralförmigen, leitfähigen Schicht ist mit einem Eingangsanschluß verbunden, während das andere Ende mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist. Die spiralförmige, leitfähige Schicht kann aus Alu­ minium oder Kupfer bestehen. Eine dotierte Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps wird in dem Substrat unter der spiralförmigen, leitfähigen Schicht ausgebildet. Die Konzentration der Do­ tierungssubstanzen in der dotierten Schicht ist höher als die Konzentration in dem Silizium­ substrat. Die dotierte Schicht hat vorzugsweise eine Tiefe von wenigen Mikrometern (µm) und eine Dotierungskonzentration von etwa 5 × 1019 Atome/cm3.
Sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende spezielle Be­ schreibung dienen als Beispiele und zur Erläuterung der beanspruchten Erfindung.
Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, wobei die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung zei­ gen und zusammen mit der Beschreibung dazu dienen, die Grundsätze der Erfindung zu er­ läutern. In den Figuren zeigen:
Fig. 1A eine schematische Draufsicht auf eine Spule gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 1B eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie I-I in Fig. 1A;
Fig. 2A eine schematische Draufsicht auf eine Spule gemäß einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung; und
Fig. 2B eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Fig. 2A.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei in den Zeichnungen Beispiele dargestellt sind. Wo möglich, wurden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnung und der Beschreibung verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeich­ nen.
Fig. 1 A zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Spule gemäß einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung. Fig. 1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie I-I in Fig. 1A. Wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt, wird ein Substrat 10 vorgesehen, das ein Sili­ ziumsubstrat vom p-Typ oder n-Typ sein kann. Eine Isolationsschicht 12, vorzugsweise eine Schicht aus Siliziumdioxid (SiO2) wird auf dem Substrat 10 ausgebildet. Eine spiralförmige, leitfähige Schicht 14, die aus einem Aluminium- oder Kupfermaterial hergestellt wird, wird auf der Isolationsschicht 12 ausgebildet. Die spiralförmige, leitfähige Schicht 14 umfaßt fer­ ner mehrere spiralförmige Windungen, die eine Spiralstruktur 14a mit einem ersten Ende 14b und einem zweiten Ende 14c bilden. Das erste Ende 14b der spiralförmigen Struktur 14a ist mit einem Eingangsanschluß 16 über eine untere leitfähige Schicht 20 und ein Anschlußele­ ment 14d verbunden. Das zweite Ende 14c ist mit einem Ausgangsanschluß 18 über ein wei­ teres Anschlußelement 14e verbunden. Alternativ kann das erste Ende 14b mit dem Aus­ gangsanschluß 18 über die untere leitfähige Schicht 20 und das Anschlußelement 14d verbun­ den werden, und das zweite Ende 14c kann mit dem Eingangsanschluß 16 über das An­ schlußelement 14e verbunden werden. Die untere leitfähige Schicht 20 ist in der Isolations­ schicht 12 ausgebildet.
Wie in Fig. 1B gezeigt, wird in dem Siliziumsubstrat 10 in einem Oberflächenbereich ein im­ plantierter oder dotierter Bereich 22 ausgebildet. Der Leitfähigkeitstyp des dotierten Bereichs 22 ist zu dem des Siliziumssubstrats 10 entgegengesetzt. Der dotierte Bereich 22 kann z. B. ein N+ dotierter Bereich sein, wenn ein P-Substrat 10 verwendet wird, oder ein P+ dotierter Bereich, wenn ein N-Substrat 10 verwendet wird. Ein zweiter dotierter Bereich 24 mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Siliziumsubstrat 10, z. B. ein P+ dotierter Bereich oder ein N+ dotierter Bereich, wird in dem Substrat 10 unter der freiliegenden Substratoberfläche um den ersten dotierten Bereich 22 herum ausgebildet. Wie gesagt ist die Dotierungskonzentrati­ on des ersten und des zweiten dotierten Bereichs 22 und 24 höher als die des Siliziumsub­ strats 10. Zusätzlich wird der zweite dotierte Bereich 24 von dem ersten dotierten Bereich 22 durch einen Zwischenraum getrennt. Wenn er von oben betrachtet wird, bildet der erste do­ tierte Bereich 22 eine blattartige Struktur, während der zweite dotierte Bereich 24 eine ring­ ähnliche Struktur bildet, welche den ersten dotierten Bereich 22 umgibt. Eine Rückwärtsspan­ nung Vs wird zwischen dem ersten dotierten Bereich 22 und dem zweiten dotierten Bereich 24 angelegt. Es wird z. B. eine positive Spannung an den ersten dotierten Bereich 22 und eine negative Spannung an den zweiten dotierten Bereich 24 angelegt. Alternativ kann der zweite dotierte Bereich 24 geerdet werden, wie in Fig. 1B gezeigt. Das Anlegen einer Rückwärts­ spannung erzeugt einen Verarmungsbereich 26 unter dem ersten dotierten Bereich 22 und in dem Zwischenraum zwischen den dotierten Bereichen 22 und 24. Der Teil der Verarmung 26 unter dem ersten Dotierungsbereich 22 hat eine Tiefe, die vorzugsweise zwischen 0,5 und 18 µm beträgt. Der Verarmungsbereich 26 ist für die Erfindung besonders wichtig, weil der Ver­ armungsbereich 26 eine wirksame Schicht zur Abschirmung der spiralförmigen Spule 14 von dem Siliziumsubstrat 10 ist. Der in dem Siliziumsubstrat 10 induzierte Strom wird dadurch reduziert, und weniger Energie wird verbraucht.
Die Tabellen 1 bis 4 zeigen die Ergebnisse der Simulation einer Spule, die gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist. Die Ergebnisse werden mit einer dreidimen­ sionalen elektromagnetischen Simulationssoftware erhalten, die von dem US-Unternehmen SONNET EM Corporation geschrieben wurde. Die Spule wird einer Reihe Arbeitsfrequenzen unterworfen, und der Verarmungsbereich 26 hat verschiedene Tiefen. Die Werte des resultie­ renden Wirkwiderstands Reff sind in den Tabellen ebenfalls angegeben. Ein kleinerer Wirk­ widerstand Reff bedeutet, daß der Verlust aufgrund der Spule in dem Substrat kleiner und die Leistung der Spule größer ist. Aus den Tabellen 1 bis 4 kann man leicht erkennen, daß der Wert des Wirkwiderstands Reff um so kleiner wird, je dicker der Verarmungsbereich 26 ist.
Tabelle 1
Werte des Wirkwiderstands für eine Spule von 0,15 nH, die bei verschiedenen Frequenzen und Tiefen der Verarmungsschicht arbeitet, wobei die spiralförmige, leitfähige Schicht der Spule aus einem idealen, verlustlosen Metall hergestellt ist.
Tabelle 2
Werte des Wirkwiderstands für eine Spule, die bei verschiedenen Frequenzen und Tiefen der Verarmungsschicht arbeitet, wobei die spiralförmige, leitfähige Schicht der Spule aus Aluminium mit einer Dicke von 0,6 µm hergestellt ist.
Tabelle 3
Werte des Wirkwiderstand für eine Spule, die bei verschiedenen Frequenzen und Tiefen der Verarmungsschicht arbeitet, wobei die spiralförmige, leitfähige Schicht der Spule aus Kupfer mit einer Dicke von 1,0 µm hergestellt ist.
Tabelle 4
Werte des Wirkwiderstands für eine Spule, die mit verschiedenen Frequenzen und Tiefen der Verarmungsschicht arbeitet, wobei die spiralförmige, leitfähige Schicht der Spule aus Kupfer mit einer Dicke von 2,0 µm hergestellt ist.
Fig. 2A ist eine schematische Draufsicht einer weiteren Spule gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2B ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Fig. 2A. Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, wird ein Substrat 30 vorgesehen, z. B. ein p-Siliziumsubstrat. Eine Isolationsschicht 32, vorzugsweise eine Schicht aus Siliziumdioxid, wird über dem Substrat 30 ausgebildet. Eine spiralförmige, leitfähige Schicht 34, die aus ei­ nem Aluminium- oder Kupfermaterial hergestellt wird, wird über der Isolationsschicht 32 ausgebildet. Die spiralförmige, leitfähige Schicht 34 umfaßt mehrere Spiralwindungen, die eine Spiralstruktur 34a mit einem ersten Ende 34b und einem zweiten Ende 34c bilden. Das erste Ende 34b der spiralförmigen Struktur 34a ist mit einem Eingangsanschluß 36 über eine untere leitfähige Schicht 40 und ein Anschlußelement 34d verbunden. Das zweite Ende 34c ist mit einem Ausgangsanschluß 38 über ein weiteres Anschlußelement 34e verbunden. Alter­ nativ kann das erste Ende 34b mit dem Ausgangsanschluß 38 verbunden sein, und das zweite Ende 34c wird dann mit dem Eingangsanschluß 36 verbunden. Die untere leitfähige Schicht 40 ist in der Isolationsschicht 32 ausgebildet.
Wie in Fig. 2B gezeigt, wird eine dotierte Schicht 42, wie ein P+ dotierter Bereich, in dem Substrat unter der freiliegenden Substratoberfläche unter der spiralförmigen, leitfähigen Schicht 34 mittels Ionenimplantation ausgebildet. Der Leitfähigkeitstyp der dotierten Schicht 42 ist identisch zu dem des Siliziumsubstrats 30, die Dotierungskonzentration des dotierten Bereichs 42 ist jedoch höher als die des Siliziumsubstrats 30. Die dotierte Schicht 42 hat vor­ zugsweise eine Dotierungskonzentration von etwa 5 × 1019 Atome/cm3 und eine Tiefe von ei­ nigen Mikrometern. Der Zweck der dotierten Schicht 42 ist die Isolation der spiralförmigen Spule 34 von dem Siliziumsubstrat 30, so daß der in dem Substrat 30 induzierte Strom und somit die Größe der beim Betrieb verschwendeten Energie reduziert wird. Wenn die dotierte Schicht 42 z. B. eine Tiefe von ungefähr 2,0 µm hat, ist der Wirkwiderstand Reff ungefähr gleich wie bei einer Dicke der Verarmungsschicht von 6,0 µm bei der ersten Ausführungs­ form. In der Tabelle 5 sind die Ergebnisse der Simulation für eine Spule zusammengefaßt, die gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung hergestellt wurde.
Tabelle 5
Werte des Wirkwiderstands für eine Spule von 0,15 nH, die bei verschiedenen Frequenzen und Tiefen der Verarmungsschicht arbeitet, wobei die spiralförmige, leitfähige Schicht der Spule aus Kupfer mit einer Dicke von 2,0 µm hergestellt ist
Der Fachmann wird erkennen, daß zahlreiche Modifikationen und Abänderungen an der er­ findungsgemäßen Struktur vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung soll somit alle Modifikationen und Abänderungen umfassen, die in den Bereich der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in unterschiedlicher Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (47)

1. Verfahren zum Herstellen einer Spule, welche den Energieverlust durch ein darunterlie­ gendes Substrat reduzieren kann, mit folgenden Verfahrensschritten:
Vorsehen eines Substrats (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
Ausbilden einer spiralförmigen leitfähigen Schicht (14) über dem Substrat, wobei die spi­ ralförmige leitfähige Schicht (14) mehrere Spiralwindungen mit einem ersten Ende (14b) und einem zweiten Ende (14c) aufweist, wobei das erste Ende mit einem Eingangsan­ schluß (16) und das zweite Ende mit einem Ausgangsanschluß (18) verbunden ist;
Ausbilden eines dotierten Bereichs (22) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (10) unter der spiralförmigen leitfähigen Schicht (14);
Ausbilden eines dotierten Bereichs (24) des ersten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (10) unter der freiliegenden Oberfläche, wobei der dotierte Bereich (24) des ersten Leitfähig­ keitstyps den dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps umgibt, jedoch durch einen Zwischenraum von diesem getrennt ist; und
Anlegen einer Rückwärtsspannung zwischen dem dotierten Bereich (24) des ersten Leit­ fähigkeitstyps und dem dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps, um einen Verarmungsbereich (26) unter dem dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps und in dem Zwischenraum zwischen dem dotierten Bereich (24) des ersten Leitfähig­ keitstyps und dem dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Substrat (10) ein Siliziumsubstrat umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem vor dem Ausbilden der spiralförmigen leitfä­ higen Schicht (14) über dem Substrat (10) ein Isolationsmaterial über dem Substrat (10) aufgebracht wird, um eine Isolationsschicht (12) zu bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Ausbilden der Isolationsschicht (12) das Auf­ bringen von Siliziumdioxid umfaßt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die spiralförmig leitfähige Schicht (14) unter Verwendung von Aluminium ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die spiralförmig leitfähige Schicht (14) unter Verwendung von Kupfer ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Verarmungsbereich (26) unter dem dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps eine Tiefe zwischen 0,5 und 18 µm hat.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (10) des ersten Leitfähigkeitstyps ein P--Substrat ist, der dotierte Bereich (22) des zweiten Leitfähig­ keitstyps ein N+-Bereich ist, und der dotierte Bereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps ein P+-Bereich ist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der dotierte Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps eine blattähnliche Struktur in dem Substrat (10) unter der freiliegenden Substratoberfläche bildet.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der dotierte Bereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps eine ringähnliche Struktur in dem Substrat (10) um den do­ tierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps herum bildet.
11. Spule, welche den Energieverlust durch ein darunterliegendes Substrat reduzieren kann, mit folgenden Merkmalen:
ein Substrat (30) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
eine spiralförmige leitfähige Schicht (34), die über dem Substrat ausgebildet ist, wobei die spiralförmige leitfähige Schicht mehrere spiralförmige Windungen mit einem ersten Ende (34b) und einem zweiten Ende (34c) aufweist, wobei das erste Ende mit einem Eingangs­ anschluß (36) und das zweite Ende mit einem Ausgangsanschluß (38) verbunden ist; und
eine dotierte Schicht (42) des ersten Leitfähigkeitstyps unter einer freiliegenden Substrat­ oberfläche unter der spiralförmigen leitfähigen Schicht (34), wobei die Konzentration der Dotierungssubstanzen in der dotierten Schicht (42) höher als die Konzentration der Dotie­ rungssubstanzen in dem Substrat (30) ist.
12. Spule nach Anspruch 11, bei der das Material zum Ausbilden des Substrats (30) Silizium umfaßt.
13. Spule nach Anspruch 11 oder 12, bei der eine zusätzliche Isolationsschicht (32) zwischen dem Substrat (30) und der spiralförmigen leitfähigen Schicht (34) ausgebildet ist.
14. Spule nach Anspruch 13, bei der das Material zum Ausbilden der Isolationsschicht (34) Siliziumdioxid umfaßt.
15. Spule nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der das Material zum Ausbilden der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (34) Aluminium umfaßt.
16. Spule nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der das Material zum Ausbilden der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (34) Kupfer umfaßt.
17. Spule nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der die dotierte Schicht (42) in dem Sub­ strat eine Dicke von einigen Mikrometern (µm) aufweist.
18. Spule nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei der die dotierte Schicht (42) eine Dotie­ rungskonzentration von etwa 5 × 1019 Atome/cm3 aufweist.
19. Spule nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei der das Substrat (10) des ersten Leitfähig­ keitstyps ein P--Substrat ist und die dotierte Schicht (42) des ersten Leitfähigkeitstyps ein P+-Bereich ist.
20. Verfahren zum Herstellen einer Spule, welche den Energieverlust durch ein darunter lie­ gendes Substrat reduzieren kann, mit folgenden Verfahrensschritten:
Vorsehen eines Substrats (30) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
Ausbilden einer spiralförmigen leitfähigen Schicht (34) über dem Substrat (30), wobei die spiralförmige leitfähige Schicht (34) mehrere Spiralwindungen mit einem ersten Ende (34b) und einem zweiten Ende (34c) aufweist, wobei das erste Ende mit einem Eingangs­ anschluß (36) und das zweite Ende mit einem Ausgangsanschluß (38) verbunden ist;
Implantieren von Ionen zum Ausbilden einer dotierten Schicht (42) des ersten Leitfähig­ keitstyps in dem Substrat (30) unter der freiliegenden Substratoberfläche unter der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (34), wobei die Dotierungskonzentration in der dotierten Schicht (42) höher ist als die Dotierungskonzentration in dem Substrat (30).
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Substrat (30) ein Siliziumsubstrat umfaßt.
22. Verfahren nach Anspruchs 20 oder 21, bei dem vor dem Ausbilden der spiralförmigen leitfähigen Schicht (34) über dem Substrat (30) ein Isolationsmaterial über das Substrat (34) aufgebracht wird, um eine Isolationsschicht (32) auszubilden.
23. Verfahren nach Anspruch 22; bei dem das Ausbilden der Isolationsschicht (32) das Auf­ bringen von Siliziumdioxid umfaßt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem die spiralförmige leitfähige Schicht (34) unter Verwendung von Aluminium ausgebildet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem die spiralförmige leitfähige Schicht (34) unter Verwendung von Kupfer ausgebildet wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem die dotierte Schicht (42) in dem Substrat eine Dicke von einigen Mikrometern (µm) aufweist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei dem die dotierte Schicht (42) eine Dotierungskonzentration von ungefähr 5 × 1019 Atome/cm3 aufweist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, bei dem das Substrat (30) des ersten Leit­ fähigkeitstyps ein P--Substrat ist und die dotierte Schicht (42) des ersten Leitfähigkeits­ typs ein P+-Bereich ist.
29. Halbleiterspule, welche den Energieverlust durch ein darunter liegendes Substrat reduzie­ ren kann, mit folgenden Merkmalen:
ein Substrat (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
eine spiralförmige leitfähige Schicht (14), die über dem Substrat (10) ausgebildet ist, wo­ bei die spiralförmige leitfähige Schicht mehrere Spiralwindungen mit einem ersten Ende (14b) und einem zweiten Ende (14c) aufweist, wobei das erste Ende (14b) mit einem Ein­ gangsanschluß (16) und das zweite Ende (14c) mit einem Ausgangsanschluß (18) verbun­ den ist;
ein dotierter Bereich (22) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (10) in der Nä­ he einer Oberfläche des Substrats unter der spiralförmigen leitfähigen Schicht (14);
ein dotierter Bereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (10), wobei der dotierte Bereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps den dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps umgibt und durch einen Zwischenraum von diesem getrennt ist.
30. Spule nach Anspruch 29, bei der das Material zum Herstellen des Substrats Silizium um­ faßt.
31. Spule nach Anspruch 29 oder 30, bei der eine zusätzlich Isolationsschicht (12) zwischen dem Substrat (10) und der spiralförmigen leitfähigen Schicht (14) ausgebildet ist.
32. Spule nach Anspruch 31 bei der das Material zum Herstellen der Isolationsschicht (12) Siliziumdioxid umfaßt.
33. Spule nach einem der Ansprüche 29 bis 32, bei der das Material zum Ausbilden der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (14) Aluminium umfaßt.
34. Spule nach einem der Ansprüche 29 bis 32, bei der das Material zum Ausbilden der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (14) Kupfer umfaßt.
35. Spule nach einem der Ansprüche 29 bis 34, bei der die Tiefe des Verarmungsbereiches (26) unter dem dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps etwa 0,5 bis 18 µm beträgt.
36. Spule nach einem der Ansprüche 29 bis 35, bei der das Substrat (10) des ersten Leitfähig­ keitstyps ein P--Substrat ist, der dotierte Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps ein N+-Bereich ist, und der dotierte Bereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps ein P+-Bereich ist.
37. Spule nach einem der Ansprüche 29 bis 36, bei der der dotierte Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps eine blattähnliche Struktur gerade unter der freiliegenden Oberfläche des Substrats (10) bildet.
38. Spule nach einem der Ansprüche 29 bis 37, bei der der dotierte Bereich (22) des ersten Leitfähigkeitstyps eine ringähnliche Struktur um den dotierten Bereich (22) des zweiten Leitfähigkeitstypes herum bildet.
39. Spule, die den Energieverlust durch ein darunter liegendes Substrat reduzieren kann, mit folgenden Merkmalen:
ein Substrat (30) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
eine spiralförmige leitfähige Schicht (34), die über dem Substrat (30) ausgebildet ist, wo­ bei die spiralförmige leitfähige Schicht (34) mehrere Spiralwindungen mit einem ersten Ende (34b) und einem zweiten Ende (34c) aufweist, wobei das erste Ende mit einem Ein­ gangsanschluß (36) und das zweite Ende mit einem Ausgangsanschluß (38) verbunden ist; und
eine dotierte Schicht (42) des ersten Leitfähigkeitstyps unter einer freiliegenden Oberflä­ che unter der spiralförmigen leitfähigen Schicht (34), wobei die Konzentration der Dotie­ rungssubstanzen in der dotierten Schicht (42) höher ist als die Konzentration der Dotie­ rungssubstanzen in dem Substrat (30).
40. Spule nach Anspruch 39, bei der das Material zum Herstellen des Substrats (30) Silizium umfaßt.
41. Spule nach Anspruch 39 oder 40, bei der eine zusätzliche Isolationsschicht (32) zwischen dem Substrat (30) und der spiralförmigen leitfähigen Schicht (34) ausgebildet ist.
42. Spule nach Anspruch 41, bei der das Material zum Herstellen der Isolationsschicht (32) Siliziumdioxid umfaßt.
43. Spule nach einem der Ansprüche 39 bis 42, bei der das Material zum Herstellen der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (34) Aluminium umfaßt.
44. Spule nach einem der Ansprüche 39 bis 42, bei der das Material zum Herstellen der spiral­ förmigen leitfähigen Schicht (34) Kupfer umfaßt.
45. Spule nach einem der Ansprüche 39 bis 44, bei der die dotierte Schicht (42) in dem Sub­ strat (30) eine Dicke von einigen Mikrometer (µm) hat.
46. Spule nach einem der Ansprüche 39 bis 45, bei der die dotierte Schicht (42) eine Dotie­ rungskonzentration von ungefähr 5 × 1019 Atome/cm3 aufweist.
47. Spule nach einem der Ansprüche 39 bis 46, bei der das Substrat (30) des ersten Leitfähig­ keitstyps ein P--Substrat ist und die dotierte Schicht (42) des ersten Leitfähigkeitstyps ein P+-Bereich ist.
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