特許 7500523 センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20240610BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 A

G01R33/02 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021149926

(22)【出願日】2021-09-15

(65)【公開番号】P2023042675

(43)【公開日】2023-03-28

【審査請求日】2023-03-13

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】山崎 宏明

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１０２５６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２４７７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９２７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１５３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０５３５５７９５（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｇ０１Ｒ １９／００

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１素子電極を含む半導体素子を含む基体と、
前記半導体素子に積層された第１構造体であって、前記第１構造体は、
前記第１素子電極と電気的に接続された第１導電部材と、
前記基体から前記第１構造体への第１方向と交差する第１平面において、前記第１導電部材の周りに設けられたコイルと、
を含む前記第１構造体と、
を備え、
前記コイルは、前記第１方向において前記半導体素子と重なり、
前記コイルから得られる電気信号は、前記第１導電部材に流れ前記第１方向に沿う成分を含む電流に応じて変化し、
前記電気信号を検出することで前記第１導電部材に流れる前記電流の変化を検出する、センサ。

【請求項2】

半導体素子に積層されるセンサであって、前記センサは、
基体と、
第１構造体であって、前記第１構造体は、
第１導電部材と、
前記基体から前記第１構造体への第１方向と交差する第１平面において、前記第１導電部材の周りに設けられたコイルと、
を含み、前記コイルから得られる電気信号は、前記第１導電部材に流れ前記第１方向に沿う成分を含む電流に応じて変化する、前記第１構造体と、
を備え、
前記コイルは、前記第１方向において前記半導体素子と重なり、
前記電気信号を検出することで前記第１導電部材に流れる前記電流の変化を検出する、センサ。

【請求項3】

前記コイルの中心線の少なくとも一部は、前記第１平面において前記第１導電部材の周りにある、請求項１または２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記コイルは、
複数の電極層と、
複数の導電層と、
複数の接続部材と、
を含み、
前記複数の接続部材に含まれる第１接続部材は、前記複数の電極層に含まれる第１電極層の一部と、前記複数の導電層に含まれる第１導電層の一部と、を電気的に接続し、
前記複数の接続部材に含まれる第２接続部材は、前記複数の電極層に含まれる第２電極層の一部と、前記第１導電層の別の一部と、を電気的に接続する、請求項１～３のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項5】

前記複数の接続部材に含まれる第３接続部材は、前記第１電極層の別の一部と、前記複数の導電層に含まれる第２導電層の一部と、を電気的に接続し、
前記複数の接続部材に含まれる第４接続部材は、前記第２電極層の別の一部と、前記複数の導電層に含まれる第３導電層の一部と、を電気的に接続する、請求項４に記載のセンサ。

【請求項6】

前記第１接続部材と前記第２接続部材との間の第１距離は、前記第１導電部材と前記第１接続部材との間の第２距離よりも長い、請求項４または５に記載のセンサ。

【請求項7】

前記コイルは、リターンライン部をさらに含み、
前記リターンライン部は、前記複数の電極層、前記複数の導電層、及び、前記複数の接続部材の間を通過する、請求項４～６のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項8】

絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記複数の電極層の少なくとも１つと、前記複数の導電層の少なくとも１つと、の間にあり、
前記絶縁部材は、磁性材料を含む、請求項４～７のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項9】

磁性部材をさらに含み、
前記磁性部材の少なくとも一部は、前記複数の電極層と、前記複数の導電層と、の間にある、請求項４～８のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項10】

前記第１導電部材は、前記コイルと絶縁された、請求項１～９のいずれか１つに記載のセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、センサに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、コイルなどを用いて電流を検出するセンサがある。センサにおいて、特性の向上が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１８０８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態は、特性の向上が可能なセンサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態によれば、センサは、基体と、第１構造体と、を含む。前記基体は、第１素子電極を含む半導体素子を含む。前記第１構造体は、第１導電部材と、コイルと、を含む。前記第１導電部材は、前記第１素子電極と電気的に接続される。前記コイルは、前記基体から前記第１構造体への第１方向と交差する第１平面において、前記第１導電部材の周りに設けられる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図12】図１２は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0008】

（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印ＡＲからみた透過平面図である。

【0009】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、基体５０と、第１構造体ＳＢ１と、を含む。第１構造体ＳＢ１は、第１導電部材１８と、コイル１０Ｃと、を含む。

【0010】

基体５０から第１構造体ＳＢ１への第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

【0011】

この例では、基体５０は、半導体素子５０Ｅを含む。半導体素子５０Ｅは、第１素子電極５１を含む。半導体素子５０Ｅは、例えば、半導体層５５と、第１素子電極５１と、第２素子電極５２と、を含む。この例では、半導体素子５０Ｅは、第３素子電極５３を含む。

【0012】

１つの例において、半導体素子５０Ｅは、トランジスタである。実施形態において、半導体素子５０Ｅは、２端子素子でも良い。半導体素子５０Ｅは、例えば、電力制御用の半導体素子である。半導体素子５０Ｅは、例えば、ダイオードまたはパワートランジスタなどを含んで良い。パワートランジスタは、例えば、パワーＭＯＳＥＴ、または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含んで良い。半導体素子５０Ｅは、例えば、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）、または、トライアックなどを含んで良い。

【0013】

第１素子電極５１は、例えば、ソース電極である。第１素子電極５１は、アノード及びカソードの一方でも良い。

【0014】

例えば、基体５０の上に、第１構造体ＳＢ１の第１導電部材１８が設けられる。例えば、基体５０から第１導電部材１８への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。例えば、基体５０からコイル１０Ｃへの方向は、第１方向に沿う。第１導電部材１８は、コイル１０Ｃと電気的に絶縁されている。第１導電部材１８は、コイル１０Ｃと直流的に絶縁されている。

【0015】

第１導電部材１８は、例えば、第１素子電極５１と電気的に接続される。この例では、第１導電部材１８は、接続部材１８Ｃにより第１素子電極５１と電気的に接続される。接続部材１８Ｃの位置は、図１（ａ）に例示する断面とは異なる位置に設けられても良い。

【0016】

コイル１０Ｃは、第１平面において、第１導電部材１８の周りに設けられる。第１平面は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。第１平面は、例えば、Ｘ－Ｙ平面である。例えば、図１（ａ）に示す矢印ＡＲに沿ってみたときに、コイル１０Ｃは、第１導電部材１８の周りにある。第１導電部材１８からコイル１０Ｃへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。

【0017】

コイル１０Ｃから得られる電気信号は、第１導電部材１８に流れる電流ｉ１に応じて変化する。例えば、第１導電部材１８と接続部材１９とが、電気的に接続される。この例では、第１導電部材１８の上にパッド電極１８Ｌが設けられ、パッド電極１８Ｌの上に接続部材１９の端部が設けられる。接続部材１９は、第１導電部材１８を介して、第１素子電極５１と電気的に接続される。第１素子電極５１を流れる電流ｉ１は、第１導電部材１８及び接続部材１９を流れる。第１導電部材１８を流れる電流ｉ１は、第１方向に沿う成分を含む。電流ｉ１は、例えば交流電流である。

【0018】

例えば、電流ｉ１の周り（例えば接続部材１９の周り）に、電流ｉ１に起因する磁界が発生する。電流ｉ１が変化するとこの磁界が変化する。磁界の一部は、コイル１０Ｃを通過する。磁界の変化に基づく電気信号の変化が、コイル１０Ｃに生じる。実施形態においては、コイル１０Ｃに生じる電気信号を検出することで、第１導電部材１８に流れる電流の変化を検出できる。これにより、例えば、第１素子電極５１に流れる電流の異常などを検出できる。

【0019】

実施形態においては、コイル１０Ｃを含む第１構造体ＳＢ１が、第１素子電極５１を含む半導体素子５０Ｅに積層される。例えば、コイル１０Ｃを含む第１構造体ＳＢ１の大きさは、半導体素子５０Ｅの大きさと同程度にし易い。小型で高い感度のセンサが提供できる。

【0020】

例えば、半導体素子５０Ｅの周りにコイル１０Ｃを設ける参考例が考えられる。参考例においては、コイル１０Ｃとして、例えば、半導体基体中に設けられた貫通電極が用いられる。この参考例においては、コイル１０ＣのＸ－Ｙ平面におけるサイズが半導体素子５０Ｅのサイズよりも大きい。参考例において、コイル１０Ｃを含めたセンサの大きさは、半導体素子５０Ｅよりも大きくなる。さらに、センサを小さくしようとすると、コイル１０Ｃの１巻きの幅が小さくなる。このため、電流ｉ１に基づく磁界が効率よくコイル１０Ｃを通過することが困難である。貫通電極を用いる参考例においては、半導体基体への寄生（容量、抵抗）成分により、コイル１０Ｃの特性を高めることが困難である。

【0021】

これに対して、実施形態においては、コイル１０Ｃが、第１素子電極５１を含む半導体素子５０Ｅに積層される。このため、コイル１０Ｃを含む第１構造体ＳＢ１を小型化し易い。さらに、第１構造体ＳＢ１の大きさが小さくても、コイル１０Ｃの１巻きの大きさを大きくし易い。コイル１０Ｃの１巻きの大きさが大きいことで、電流ｉ１に基づく磁界が、効率よくコイル１０Ｃを通過する。これにより、高い感度が得易い。実施形態によれば、特性を向上できるセンサを提供できる。

【0022】

図１（ｂ）に示すように、センサ１１０は、端子Ｔ０及び端子Ｔ１を含んでも良い。端子Ｔ０は、コイル１０Ｃの一部（例えば１つの端部）と電気的に接続される。端子Ｔ１は、コイル１０Ｃの別の一部（例えば別の端部）と電気的に接続される。端子Ｔ０及び端子Ｔ１の間に生じる電気信号を検出することで、電流ｉ１の変化が検出できる。

【0023】

センサ１１０は、処理部７０（図１（ｂ）参照）を含んでも良い。処理部７０は、端子Ｔ０及び端子Ｔ１を介して、コイル１０Ｃと電気的に接続される。処理部７０は、コイル１０Ｃに生じる電気信号を受ける。処理部７０は、例えば、増幅回路７１及び積分回路７２を含む。増幅回路７１に、コイル１０Ｃに生じる電気信号が入力される。増幅回路７１は、コイル１０Ｃに生じる電気信号を増幅する。積分回路７２は、増幅回路７１の出力を積分する。例えば、積分回路７２の出力が処理部７０の出力として利用される。

【0024】

実施形態において、コイル１０Ｃの中心線１０ＣＬ（図１（ｂ）参照）の少なくとも一部は、第１平面（Ｘ－Ｙ平面）において、第１導電部材１８の周りにある。

【0025】

コイル１０Ｃは、ロゴスキーコイルを含む。例えば、コイル１０Ｃの一部が、ロゴスキーコイルでも良い。

【0026】

この例では、コイル１０Ｃは、複数の電極層１０と、複数の導電層２０と、複数の接続部材３０と、を含む。複数の電極層１０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、複数の導電層２０の第１方向における位置とは異なる。この例では、複数の電極層１０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、基体５０の第１方向における位置と、複数の導電層２０の第１方向における位置と、の間にある。複数の接続部材３０の第１方向における位置は、複数の電極層１０の第１方向における位置と、複数の導電層２０の第１方向における位置と、の間にある。複数の接続部材３０の１つは、複数の電極層１０の１つを、複数の導電層２０の１つと電気的に接続する。

【0027】

図２～図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図２は、複数の電極層１０のパターンを例示している。図３は、複数の接続部材３０のパターンを例示している。図３には、複数の電極層１０が波線により描かれている。図４は、複数の導電層２０のパターンを例示している。

【0028】

図２及び図４に示すように、複数の電極層１０のＸ－Ｙ平面内で延びる方向は、複数の導電層２０のＸ－Ｙ平面内で延びる方向に対して傾斜しても良い。

【0029】

図２に示すように、複数の電極層１０は、第１電極層１１及び第２電極層１２などを含む。図３に示すように、複数の接続部材３０は、例えば、第１接続部材３１、第２接続部材３２、第３接続部材３３及び第４接続部材３４など含む。図４に示すように、複数の導電層２０は、第１導電層２１、第２導電層２２及び第３導電層２３などを含む。

【0030】

図１（ｂ）～図４に示すように、複数の接続部材３０に含まれる第１接続部材３１は、複数の電極層１０に含まれる第１電極層１１の一部１１ｐと、複数の導電層２０に含まれる第１導電層２１の一部２１ｐと、を電気的に接続する。

【0031】

図１（ｂ）～図４に示すように、複数の接続部材３０に含まれる第２接続部材３２は、複数の電極層１０に含まれる第２電極層１２の一部１２ｑと、第１導電層２１の別の一部２１ｑと、を電気的に接続する。

【0032】

図１（ｂ）～図４に示すように、複数の接続部材３０に含まれる第３接続部材３３は、第１電極層１１の別の一部１１ｑと、複数の導電層２０に含まれる第２導電層２２の一部２２ｑと、を電気的に接続する。

【0033】

図１（ｂ）～図４に示すように、複数の接続部材３０に含まれる第４接続部材３４は、第２電極層１２の別の一部１２ｐと、複数の導電層２０に含まれる第３導電層２３の一部２３ｐと、を電気的に接続する。

【0034】

このように、複数の接続部材３０により、複数の電極層１０及び複数の導電層２０が電気的に接続される。これにより、コイル１０Ｃが形成される。

【0035】

図３に示すように、例えば、第１接続部材３１と第１導電部材１８との間の距離は、第２接続部材３２と第１導電部材１８との間の距離よりも短い。第４接続部材３４と第１導電部材１８との間の距離は、第３接続部材３３と第１導電部材１８との間の距離よりも短い。例えば、第１接続部材３１及び第４接続部材３４は、コイル１０Ｃの内側の側部に対応する。第２接続部材３２及び第３接続部材３３は、コイル１０Ｃが形成の外側の側部に対応する。複数の電極層１０は、コイル１０Ｃの下側部分（基体５０の側の部分）に対応する。複数の導電層２０は、コイル１０Ｃの上側部分に対応する。

【0036】

図１（ａ）に示すように、この例では、複数の電極層１０のＺ軸方向における位置は、第１導電部材１８のＺ軸方向における位置と同じである。例えば、第１導電部材１８から複数の電極層１０への方向は、第１平面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）に沿う。例えば、第１導電部材１８から第１電極層１１への方向は、第１平面に沿う。第１導電部材１８から第２電極層１２への方向は、第１平面に沿う。実施形態において、第１導電部材１８から複数の導電層２０への方向が第１平面（例えばＸ－Ｙ平面）に沿っても良い。

【0037】

図１（ｂ）に示すように、第１接続部材３１と第２接続部材３２との間の距離を第１距離ｄ１とする。第１距離ｄ１は、例えば最短距離で良い。第１導電部材１８と第１接続部材３１との間の距離を第２距離ｄ２とする。第２距離ｄ２は、例えば最短距離で良い。実施形態において、第１距離ｄ１は、第２距離ｄ２よりも長いことが好ましい。第１距離ｄ１は、コイル１０Ｃの１巻きの幅に対応する。第１距離ｄ１が長いことで、コイル１０Ｃを通過する磁界が多くなる。より高い感度が得られる。

【0038】

図１（ａ）に示すように、第１電極層１１の一部１１ｐと、第１導電層２１の一部２１ｐと、の間の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う距離を第３距離ｄ３とする。第３距離ｄ３は、コイル１０Ｃの１巻きの高さに対応する。第３距離ｄ３が長いことで、コイル１０Ｃを通過する磁界が多くなる。より高い感度が得られる。

【0039】

実施形態において、第１距離ｄ１は、例えば、１０μｍ以上１００００μｍ以下である。第２距離ｄ２は、例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下である。第３距離ｄ３は、例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下である。

【0040】

実施形態において、コイル１０Ｃの中は空隙でも良い。コイル１０Ｃの中に絶縁部材などが設けられても良い。

【0041】

図１（ａ）に示すように、センサ１１０は、絶縁部材４０をさらに含む。絶縁部材４０の少なくとも一部４１は、複数の電極層１０の少なくとも１つと、複数の導電層２０の少なくとも１つと、の間にある。例えば、絶縁部材４０がコイル１０Ｃの中に設けられることで、複数の電極層１０、及び、複数の導電層２０の形状が安定する。安定したコイル１０Ｃが得られる。

【0042】

絶縁部材４０の少なくとも一部４１は、例えば、樹脂、酸化シリコン及び窒化シリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。樹脂は、例えばポリイミドなどを含む。

【0043】

図１（ａ）に示すように、絶縁部材４０は、第１絶縁層４０ａ及び第２絶縁層４０ｂなどを含んでも良い。第１絶縁層４０ａは、基体５０と第１導電部材１８との間に設けられる。第２絶縁層４０ｂの少なくとも一部は、複数の電極層１０と複数の導電層２０との間に設けられる。第１絶縁層４０ａは、例えば、酸化シリコン及び窒化シリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２絶縁層４０ｂは、樹脂または酸化シリコンを含む。

【0044】

図１（ａ）に示すように、センサ１１０は、金属層５０ｓを含んでも良い。金属層５０ｓは、基体５０と第１構造体ＳＢ１との間に設けられる。金属層５０ｓは、例えば、基体５０より発生する電磁界ノイズに対する電磁界シールドとして機能する。金属層５０ｓは、例えば、Ａｌ、及びＦｅよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0045】

図１（ａ）に示すように、センサ１１０は、絶縁膜５０ｉを含んでも良い。絶縁膜５０ｉは、金属層５０ｓと第１構造体ＳＢ１との間に設けられる。絶縁膜５０ｉは、例えば、樹脂、酸化シリコン及び窒化シリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0046】

実施形態において、複数の電極層１０、複数の導電層２０、及び、複数の接続部材３０の少なくとも１つは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。

【0047】

実施形態において、絶縁部材４０は、磁性材料を含んでも良い。例えば、絶縁部材４０の少なくとも一部は、フェライトを含んでも良い。絶縁部材４０の少なくとも一部は酸化鉄を含んでも良い。

【0048】

図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図５に示すように、実施形態に係るセンサ１１１において、第１構造体ＳＢ１のコイル１０Ｃは、リターンライン部１０Ｒを含む。センサ１１１におけるこれ以外の構成は、センサ１１０における構成と同様で良い。

【0049】

図５に示すように、リターンライン部１０Ｒは、複数の電極層１０、複数の導電層２０、及び、複数の接続部材３０の間を通過する。リターンライン部１０Ｒは、導電性である。絶縁部材４０の少なくとも一部４１は、複数の電極層１０と、リターンライン部１０Ｒと、の間、及び、前記複数の導電層２０と、リターンライン部１０Ｒと、の間にある。

【0050】

図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図６は、センサ１１１におけるコイル１０Ｃを例示している。図６に示すように、複数の電極層１０、複数の導電層２０、及び、複数の接続部材３０により、コイル１０Ｃの巻き線部が形成される。リターンライン部１０Ｒは、コイル１０Ｃの巻き線部の中を通過する。リターンライン部１０Ｒが設けられることで、外部の磁界の影響が抑制される。より高い精度が得やすくなる。実施形態において、リターンライン部１０Ｒは、磁性体を含んでも良い。

【0051】

図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係るセンサ１１２において、第１構造体ＳＢ１のコイル１０Ｃは、磁性部材１０Ｍを含む。センサ１１２におけるこれ以外の構成は、センサ１１０における構成と同様で良い。

【0052】

図７に示すように、磁性部材１０Ｍの少なくとも一部は、複数の電極層１０と、複数の導電層２０と、の間にある。磁性部材１０Ｍは、例えば、コイル１０Ｃの内側の側部と、コイル１０Ｃの外側の側部と、の間にある。内側の側部は、例えば、第１接続部材３１及び第４接続部材３４などを含む。外側の側部は、例えば、第２接続部材３２及び第３接続部材３３などを含む。磁性部材１０Ｍは、例えば、コイル１０Ｃの磁気的コアとして機能して良い。磁性部材１０Ｍは、例えばフェライトなどを含んでも良い。磁性部材１０Ｍが設けられることで、電流ｉ１による磁界がより効率的にコイル１０Ｃに印加される。より高い感度が得られる。

【0053】

一方、磁性部材１０Ｍが設けられないことで、例えば、磁気特性の飽和の影響が生じない。磁性部材１０Ｍが設けられないことで、例えば、磁性部材１０Ｍに起因するヒステリシスの影響が抑制される。

【0054】

図８は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係るセンサ１１３のように、第１構造体ＳＢ１のコイル１０Ｃにおいて、リターンライン部１０Ｒ及び磁性部材１０Ｍが設けられても良い。センサ１１３におけるこれ以外の構成は、センサ１１０における構成と同様で良い。

【0055】

図９は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図９に示すように、実施形態に係るセンサ１１４のように、パッド電極１８Ｌが省略されても良い。接続部材１９は、第１素子電極５１と電気的に接続される。第１素子電極５１は、パッド電極として機能しても良い。センサ１１４におけるこれ以外の構成は、センサ１１０における構成と同様で良い。

【0056】

図１０は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１０に示すように、実施形態に係るセンサ１１５は、基体５０、及び、複数の第１構造体ＳＢ１を含む。基体５０から複数の第１構造体ＳＢ１への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。複数の第１構造体ＳＢ１のそれぞれは、第１導電部材１８及びコイル１０Ｃを含む。複数の第１構造体ＳＢ１のそれぞれの第１導電部材１８は、基体５０に含まれる第１素子電極５１と電気的に接続される。複数の第１構造体ＳＢ１のそれぞれにおいて、第１導電部材１８に接続部材（接続部材１９ａ～１９ｃなど）が電気的に接続される。

【0057】

複数の第１構造体ＳＢ１のそれぞれのコイル１０Ｃにより、複数の第１構造体ＳＢ１のそれぞれの第１導電部材１８に流れる電流ｉ１の変化が検出できる。例えば、端子Ｔ１～Ｔ３に生じる電気信号を検出することで、接続部材１９ａ～１９ｃに流れる電流の変化が検出できる。端子Ｔ１～Ｔ３は、複数のコイル１０Ｃのそれぞれの２つの端子を含む。

【0058】

例えば、基体５０に含まれる半導体素子５０Ｅにおいて、複数の接続部材（接続部材１９ａ～１９ｃなど）が設けられる場合がある。これにより、大電流が制御できる。複数の接続部材の２つ以上に対応して、第１構造体ＳＢ１が設けられて良い。これにより、複数の接続部材に流れる電流ｉ１の変化（例えば異常）が検出できる。

【0059】

図１１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１１に示すように、実施形態に係るセンサ１１６は、基体５０及び第１構造体ＳＢ１に加えて、第１部材６１及び第２部材６２を含む。第１部材６１と第２部材６２との間に基体５０及び第１構造体ＳＢ１が設けられる。第１部材６１及び第２部材６２の少なくともいずれかは、磁気シールドとして機能する。第１部材６１及び第２部材６２の少なくともいずれかは、外部の磁界を減衰させる。磁気シールドが設けられることで、より安定して高い精度の検出が可能になる。

【0060】

この例では、第１部材６１から第２部材６２への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。

【0061】

図１１に示すように、実施形態に係るセンサ１１６は、第３部材６３及び第４部材６４を含んでも良い。第３部材６３と第４部材６４との間に基体５０及び第１構造体ＳＢ１が設けられる。第３部材６３及び第４部材６４の少なくともいずれかは、磁気シールドとして機能する。第３部材６３及び第４部材６４の少なくともいずれかは、外部の磁界を減衰させる。磁気シールドが設けられることで、より安定して高い精度の検出が可能になる。

【0062】

図１１に示すように、この例では、第１部材６１に端子部１９Ｅが設けられる。接続部材１９の一端が、第１導電部材１８と電気的に接続される。接続部材１９の他端が、端子部１９Ｅと電気的に接続される。接続部材１９の他端と第１導電部材１８との間の距離を第４距離ｄ４とする。第４距離ｄ４は、第２距離ｄ２（第１導電部材１８とコイル１０Ｃ（例えば第１接続部材３１）との間の距離：図１（ｂ）参照）よりも長いことが好ましい。例えば、接続部材１９の他端において生じる磁界の影響を抑制できる。

【0063】

図１２は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図１２に示すように、実施形態に係るセンサ１１７において、コイル１０Ｃは、Ｘ－Ｙ平面において、第１導電部材１８の周りに設けられて良い。

【0064】

（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１３に示すように、実施形態に係るセンサ１２０は、基体５０と、第１構造体ＳＢ１と、を含む。センサ１２０において、基体５０とは別に半導体素子５０Ｅが設けられる。センサ１２０は、半導体素子５０Ｅと積層される。センサ１２０におけるこれ以外の構成はセンサ１１０の構成と同様で良い。

【0065】

センサ１２０においても、第１構造体ＳＢ１は、第１導電部材１８と、コイル１０Ｃと、を含む。コイル１０Ｃは、基体５０から第１構造体ＳＢ１への第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第１平面（例えばＸ－Ｙ平面）において、第１導電部材１８の周りに設けられる。コイル１０Ｃから得られる電気信号は、第１導電部材１８に流れ第１方向に沿う成分を含む電流ｉ１に応じて変化する。

【0066】

センサ１２０の基体５０は、半導体素子５０Ｅに固定されて良い。第１導電部材１８は、接続部材１８Ｃなどにより、半導体素子５０Ｅに含まれる第１素子電極５１と電気的に接続されることが可能である。第１素子電極５１は、ソース電極などで良い。第１素子電極５１は、接続部材５１Ｃなどにより、半導体層５５と接続されて良い。

【0067】

センサ１２０において、第１構造体ＳＢ１の大きさは、基体５０の大きさ程度に小さくできる。第１構造体ＳＢ１の大きさは、半導体素子５０Ｅの大きさ程度に小さくできる。コイル１０Ｃの幅及び高さが大きくできる。高い感度で高い精度の検出が可能になる。特性の向上が可能なセンサが提供できる。

【0068】

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
第１素子電極を含む半導体素子を含む基体と、
第１構造体であって、前記第１構造体は、
前記第１素子電極と電気的に接続された第１導電部材と、
前記基体から前記第１構造体への第１方向と交差する第１平面において、前記第１導電部材の周りに設けられたコイルと、
を含む前記第１構造体と、
を備えたセンサ。

【0069】

（構成２）
前記コイルから得られる電気信号は、前記第１導電部材に流れ前記第１方向に沿う成分を含む電流に応じて変化する、構成１に記載のセンサ。

【0070】

（構成３）
基体と、
第１構造体であって、前記第１構造体は、
第１導電部材と、
前記基体から前記第１構造体への第１方向と交差する第１平面において、前記第１導電部材の周りに設けられたコイルと、
を含み、前記コイルから得られる電気信号は、前記第１導電部材に流れ前記第１方向に沿う成分を含む電流に応じて変化する、前記第１構造体と、
を備えたセンサ。

【0071】

（構成４）
前記コイルの中心線の少なくとも一部は、前記第１平面において前記第１導電部材の周りにある、構成１～３のいずれか１つに記載のセンサ。

【0072】

（構成５）
前記コイルは、ロゴスキーコイルを含む、構成１～４のいずれか１つに記載のセンサ。

【0073】

（構成６）
前記コイルは、
複数の電極層と、
複数の導電層と、
複数の接続部材と、
を含み、
前記複数の接続部材に含まれる第１接続部材は、前記複数の電極層に含まれる第１電極層の一部と、前記複数の導電層に含まれる第１導電層の一部と、を電気的に接続し、
前記複数の接続部材に含まれる第２接続部材は、前記複数の電極層に含まれる第２電極層の一部と、前記第１導電層の別の一部と、を電気的に接続する、構成１～５のいずれか１つに記載のセンサ。

【0074】

（構成７）
前記複数の接続部材に含まれる第３接続部材は、前記第１電極層の別の一部と、前記複数の導電層に含まれる第２導電層の一部と、を電気的に接続し、
前記複数の接続部材に含まれる第４接続部材は、前記第２電極層の別の一部と、前記複数の導電層に含まれる第３導電層の一部と、を電気的に接続する、構成６に記載のセンサ。

【0075】

（構成８）
前記第１接続部材と前記第１導電部材との間の距離は、前記第２接続部材と前記第１導電部材との間の距離よりも短く、
前記第４接続部材と前記第１導電部材との間の距離は、前記第３接続部材と前記第１導電部材との間の距離よりも短い、構成７に記載のセンサ。

【0076】

（構成９）
前記第１導電部材から前記第１電極層への方向は、前記第１平面に沿い、
前記第１導電部材から前記第２電極層への方向は、前記第１平面に沿う、構成７または８に記載のセンサ。

【0077】

（構成１０）
前記第１接続部材と前記第２接続部材との間の第１距離は、前記第１導電部材と前記第１接続部材との間の第２距離よりも長い、構成６～９のいずれか１つに記載のセンサ。

【0078】

（構成１１）
前記第１電極層の前記一部と、前記第１導電層の前記一部と、の間の前記第１方向に沿う距離は、前記第２距離の１／２以上である、構成１０に記載のセンサ。

【0079】

（構成１２）（戻り線）
前記コイルは、リターンライン部をさらに含み、
前記リターンライン部は、前記複数の電極層、前記複数の導電層、及び、前記複数の接続部材の間を通過する、構成６～１１のいずれか１つに記載のセンサ。

【0080】

（構成１３）
絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記複数の電極層と、リターンライン部と、の間、及び、前記複数の導電層と、リターンライン部と、の間にある、構成１２に記載のセンサ。

【0081】

（構成１４）
絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記複数の電極層の少なくとも１つと、前記複数の導電層の少なくとも１つと、の間にある、構成６～１２のいずれか１つに記載のセンサ。

【0082】

（構成１５）
前記少なくとも一部は、樹脂、酸化シリコン及び窒化シリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１４に記載のセンサ。

【0083】

（構成１６）
前記絶縁部材は、磁性材料を含む、構成１４に記載のセンサ。

【0084】

（構成１７）
磁性部材をさらに含み、
前記磁性部材の少なくとも一部は、前記複数の電極層と、前記複数の導電層と、の間にある、構成６～１６のいずれか１つに記載のセンサ。

【0085】

（構成１８）
前記複数の電極層、前記複数の導電層、及び、前記複数の接続部材の少なくとも１つは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成６～１７のいずれか１つに記載のセンサ。

【0086】

（構成１９）
前記コイルと電気的に接続された処理部をさらに備え、
前記処理部は、前記コイルに生じる電気信号を受け、
前記処理部は、前記電気信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力を積分する積分回路と、を含む、構成１～１８のいずれか１つに記載のセンサ。

【0087】

（構成２０）
前記第１導電部材は、前記コイルと絶縁された、構成１～１９のいずれか１つに記載のセンサ。

【0088】

実施形態によれば、特性の向上が可能なセンサが提供できる。

【0089】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

【0090】

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

【0091】

その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0092】

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

【0093】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0094】

１０…電極層、 １０Ｃ…コイル、 １０ＣＬ…中心線、 １０Ｍ…磁性部材、 １０Ｒ…リターンライン部、 １１、１２…第１、第２電極層、 １１ｐ、１１ｑ、１２ｐ、１２ｑ…一部、 １８…第１導電部材、 １８Ｃ…接続部材、 １８Ｌ…パッド電極、 １９…接続部材、 １９Ｅ…端子部、 １９ａ～１９ｃ…接続部材、 ２０…導電層、 ２１～２３…第１～第３導電層、 ２１ｐ、２１ｑ、２２ｑ、２３ｐ…一部、 ３０…接続部材、 ３１～３４…第１～第４接続部材、 ４０…絶縁部材、 ４０ａ、４０ｂ…第１、第２絶縁層、 ４１…一部、 ５０…基体、 ５０Ｅ…半導体素子、 ５０ｉ…絶縁膜、 ５０ｓ…金属層、 ５１～５３…第１～第３素子電極、 ５１Ｃ…接続部材、 ５５…半導体層、 ６１～６４…第１～第４部材、 ７０…処理部、 ７１…増幅回路、 ７２…積分回路、 １１０～１１７、１２０…センサ、 ＡＲ…矢印、 ＳＢ１…第１構造体、 Ｔ０～Ｔ３…端子、 ｄ１～ｄ４…第１～第４距離、 ｉ１…電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】