電感器及形成電感器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實(shí)施例總地涉及電感器及形成電感器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如圖11中所示，用于半導(dǎo)體器件的電感器I可以由平面線圈Ml到M4來(lái)形成，即通過(guò)實(shí)施在與半導(dǎo)體器件的主表面平行的平面內(nèi)盤(pán)繞的電連接的分段來(lái)形成。電感L可以通過(guò)L?N2XA來(lái)給出，其中N為線圈的匝數(shù)(也稱(chēng)為環(huán)數(shù))，并且A為有效面積。在這種電感器I中，匝數(shù)是有限的，并且有效面積可能受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提供一種用于半導(dǎo)體器件的電感器，該電感器可以包括:多個(gè)結(jié)構(gòu)化的金屬化層，其中所述多個(gè)結(jié)構(gòu)化的金屬化層至少包括第一金屬化層、安置在第一金屬化層之上的第二金屬化層、安置在第二金屬化層之上的第三金屬化層以及安置在第三金屬化層之上的第四金屬化層；其中第一金屬化層的部分和第四金屬化層的部分形成第一線圈；其中第二金屬化層的部分和第三金屬化層的部分形成第二線圈；以及其中第二線圈布置在由第一線圈限定的內(nèi)部空間之內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0004]在附圖中，貫穿不同視圖的相同的參考符號(hào)一般指代相同的部分。附圖并非按照比例，而是通常強(qiáng)調(diào)的是圖示本發(fā)明的原理。在接下來(lái)的描述中，參照下面的附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行描述，其中:
[0005]圖1A示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的線圈；
[0006]圖1B、圖1C以及圖1D示出了根據(jù)各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)化的金屬化層的區(qū)域的配置的不意圖；
[0007]圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的線圈；
[0008]圖3A和圖3B示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的示意性透視圖和示意性橫截面圖；
[0009]圖4示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的示意性橫截面；
[0010]圖5示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的一端的示意性示圖；
[0011]圖6示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的一端的示意性示圖；
[0012]圖7示出了形成用于半導(dǎo)體器件的電感器的方法的示意圖；
[0013]圖8A到圖81示出了形成用于半導(dǎo)體器件的電感器的方法的工藝流程；
[0014]圖9示出了形成用于半導(dǎo)體器件的電感器的方法的示意圖；
[0015]圖1OA到圖1OE示出了形成用于半導(dǎo)體器件的電感器的方法的工藝流程；以及
[0016]圖11示出了電感器的示意性透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面的詳細(xì)描述參照附圖，附圖通過(guò)圖示的方式示出了其中可以實(shí)施本發(fā)明的特定細(xì)節(jié)和實(shí)施例。
[0018]這里使用詞語(yǔ)“示例性”來(lái)意指“作為例子、示例或圖示”。這里描述為“示例性”的任何實(shí)施例或設(shè)計(jì)不是必然被認(rèn)為是相對(duì)于其他實(shí)施例或設(shè)計(jì)為優(yōu)選的或具有優(yōu)勢(shì)的。
[0019]關(guān)于形成在側(cè)面或表面“之上”的經(jīng)沉積的材料而使用的詞語(yǔ)“之上”，可以在此用來(lái)意指經(jīng)沉積的材料可以“直接形成在所暗含的側(cè)面或表面上”，例如與所暗含的側(cè)面或表面直接接觸。關(guān)于形成在側(cè)面或表面“之上”的經(jīng)沉積的材料而使用的詞語(yǔ)“之上”，可以在此用來(lái)意指經(jīng)沉積的材料可以在所暗含的側(cè)面或表面與經(jīng)沉積的材料之間布置有一個(gè)或多個(gè)附加層的情況下“間接地形成在所暗含的側(cè)面或表面上”。
[0020]圖1A不出了根據(jù)各種實(shí)施例的電感器的第一線圈100。作為例子，第一線圈100可以被包括在如圖3所示的電感器301中。
[0021]在各種實(shí)施例中，電感器可以被包括在半導(dǎo)體器件或集成單片電路中或是作為半導(dǎo)體器件或集成單片電路的一部分。
[0022]在各種實(shí)施例中，第一線圈100可以包括第一金屬化層1020。所述第一金屬化層1020可以是結(jié)構(gòu)化的金屬化層。第一金屬化層1020的一部分可以被構(gòu)造以形成多個(gè)區(qū)域102n 1022U023U024,…102n。在其中知曉所提及的是第一金屬化層1020的哪個(gè)特定區(qū)域并不重要的情形中，可以省略下標(biāo)，并且第一金屬化層1020的各個(gè)區(qū)域中的任一個(gè)都可以例如被稱(chēng)為“第一金屬化層的該區(qū)域102/ —個(gè)區(qū)域102/ —區(qū)域102”，或者第一金屬化層1020的所有區(qū)域102^02^02^(^…102?或這些區(qū)域的一個(gè)子集例如可以被稱(chēng)為“第一金屬化層的該區(qū)域102/ —些區(qū)域102”。
[0023]第一金屬化層1020可以至少包括區(qū)域102。在各種實(shí)施例中，第一金屬化層1020可以附加地包括一個(gè)或多個(gè)電連接器151、152。在各種實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化的第一金屬化層1020還可以包括半導(dǎo)體器件的進(jìn)一步的金屬化結(jié)構(gòu)(未示出)。
[0024]在第一金屬化層1020的平面中，區(qū)域102可以通過(guò)電絕緣材料而彼此隔開(kāi)。第一金屬化層1020可以進(jìn)一步借助于絕緣層或絕緣區(qū)域而與相鄰傳導(dǎo)或半傳導(dǎo)層或結(jié)構(gòu)電絕緣，除了在其中希望有電接觸的耦接區(qū)域。在耦接區(qū)域中，可以建立電接觸，例如通過(guò)移除耦接區(qū)域中的絕緣層的絕緣材料，以及/或者通過(guò)在耦接區(qū)域中用傳導(dǎo)性材料替代絕緣材料。
[0025]在各種實(shí)施例中，區(qū)域102可以具有細(xì)長(zhǎng)的形狀，具有在第一金屬化層的平面中并且在區(qū)域102所伸長(zhǎng)的方向上的長(zhǎng)軸106。區(qū)域102就其長(zhǎng)軸160而言可以平行放置并且以如圖1A到圖1D所示的帶狀或梯狀配置彼此相鄰。這樣，也被稱(chēng)為第一金屬化層的部分的區(qū)域102的布置也可以具有長(zhǎng)軸162，長(zhǎng)軸162不與區(qū)域102的長(zhǎng)軸160重合，而是可以由連接區(qū)域102的中點(diǎn)的線來(lái)限定。除了為細(xì)長(zhǎng)形的之外，區(qū)域102可以具有任何允許區(qū)域102的面積有效的平行布置的形狀，并且與第四金屬化層的區(qū)域110和過(guò)孔120相結(jié)合而允許在區(qū)域102、過(guò)孔120以及區(qū)域110之間以如下的方式建立電連接，即電子電流(也稱(chēng)為電流)可以從區(qū)域102/110的平行布置的一端螺旋地傳播到區(qū)域102/110的平行布置的另一端。區(qū)域102/110的示例性配置在圖1B到圖1D中示出。在各種實(shí)施例中，所有的區(qū)域102例如可以具有相同的形狀，使得其可以平鋪(通過(guò)絕緣體隔開(kāi))。在各種實(shí)施例中，區(qū)域102可以例如為S形(如圖1A中)或Z形(其中S形或Z形區(qū)域的端部可以類(lèi)似于圖1A中那樣平行于長(zhǎng)軸160、162而定向，或與長(zhǎng)軸160、162相垂直(未示出))。區(qū)域102也可以例如是菱形或矩形。關(guān)于區(qū)域的可能形狀和布置的更為詳細(xì)的描述，參見(jiàn)以下對(duì)區(qū)域110的描述，其同樣適用于區(qū)域102。
[0026]在各種實(shí)施例中，一些區(qū)域102可能具有與另一些區(qū)域102不同的形狀。
[0027]在各種實(shí)施例中，在相鄰區(qū)域102之間的距離可以在從約0.2 μπι到約2 μπι的范圍內(nèi)，例如從約0.5μπι到約1.5μπι。區(qū)域102的沿著其長(zhǎng)軸160中每一個(gè)的長(zhǎng)度可以在從約I μ m到約15 μ m的范圍內(nèi)，例如從約3 μ m到約8 μ m。區(qū)域102的在軸162的方向上或者/以及在每個(gè)區(qū)域102的最窄維度方向上的寬度可以在從約0.5 μπι到約3 μπι的范圍內(nèi)，例如從約I μπι到約2μπι。區(qū)域102的厚度以及因此第一金屬化層的厚度可以在從約20nm到約2 μ m的范圍內(nèi)，例如從約50nm到約400nm。
[0028]在各種實(shí)施例中，第一金屬化層的區(qū)域102可以包括任何傳導(dǎo)性材料，例如任何用于在半導(dǎo)體器件中形成金屬化層的傳導(dǎo)性材料。第一金屬化層(以及因此區(qū)域102)可以例如包括Ag、Pt、Au、Mg、Al、Ba、In、Ag、Au、Mg、Ca、Sm或L1、(Cu)或者這些金屬的任何組合或合金。
[0029]在各種實(shí)施例中，第一線圈100可以包括第四金屬化層1100。第四金屬化層1100可以是結(jié)構(gòu)化的金屬化層。第四金屬化層1100的部分可以被構(gòu)造為形成第四金屬化層的多個(gè)區(qū)域I11U12U13UKV…ιιοη。在知曉所提及的是第四金屬化層的哪些特定區(qū)域并不重要的情形中，可以省略下標(biāo)，并且第四金屬化層的各個(gè)區(qū)域中的任一個(gè)都可以例如被稱(chēng)為“第四金屬化層的該區(qū)域110/—個(gè)區(qū)域110/—區(qū)域110”，或者第四金屬化層的所有區(qū)域I1iU12U13U14,…IlOn或這些區(qū)域的一個(gè)子集例如可以被稱(chēng)為“第四金屬化層的該區(qū)域110/ —些區(qū)域110”。
[0030]第四金屬化層1100可以至少包括區(qū)域110。在各種實(shí)施例中，第四金屬化層1100可以附加地包括一個(gè)或多個(gè)電連接器151、152。在各種實(shí)施例中，第四金屬化層1100還可以包括半導(dǎo)體器件的進(jìn)一步的金屬化結(jié)構(gòu)(未示出)。
[0031]在第四金屬化層的平面中，區(qū)域110可以通過(guò)電絕緣材料而彼此隔開(kāi)。第四金屬化層1100可以進(jìn)一步借助于絕緣層或絕緣區(qū)域而與相鄰傳導(dǎo)或半傳導(dǎo)層或結(jié)構(gòu)電絕緣，除了在其中希望有電接觸的耦接區(qū)域，該絕緣層或絕緣區(qū)域可以包括電絕緣材料或由電絕緣材料構(gòu)成。在這些耦接區(qū)域中，可以建立電接觸，例如通過(guò)移除耦接區(qū)域中的絕緣層的絕緣材料，以及/或者通過(guò)在耦接區(qū)域中用傳導(dǎo)性材料替代絕緣材料。
[0032]在各種實(shí)施例中，區(qū)域110可以具有細(xì)長(zhǎng)的形狀，具有在第四金屬化層1100的平面中并且在區(qū)域I1所伸長(zhǎng)的方向上的長(zhǎng)軸164。區(qū)域110可以就其長(zhǎng)軸164而言平行放置并且以如圖1A所示的帶狀或梯狀配置而彼此相鄰。這樣，作為第四金屬化層的部分的區(qū)域110的布置也具有長(zhǎng)軸166，該長(zhǎng)軸166不與區(qū)域110的長(zhǎng)軸164重合，而是由連接區(qū)域110的中點(diǎn)的線來(lái)限定。除了為細(xì)長(zhǎng)形的之外，區(qū)域110可以具有任何允許區(qū)域110的面積有效的平行布置的形狀，并且與第一金屬化層的區(qū)域102和過(guò)孔120相結(jié)合而允許在區(qū)域110、過(guò)孔120以及區(qū)域102之間以如下的方式建立電連接，即電流可以從區(qū)域102/110的平行布置的一端螺旋地傳播到區(qū)域102/110的平行布置的另一端。在各種實(shí)施例中，所有的區(qū)域110例如可以具有相同的形狀，使得其可以平鋪(通過(guò)絕緣材料隔開(kāi))。在各種實(shí)施例中，區(qū)域110可以例如為Z形(如圖1A中)或S形(其中S形或Z形區(qū)域的端部可以類(lèi)似圖1A中那樣平行于長(zhǎng)軸160、162而定向，或與長(zhǎng)軸160、162相垂直(未示出))。區(qū)域110也可以例如是菱形或矩形。在各種實(shí)施例中，例如在圖1A中所示，區(qū)域102可以與區(qū)域110不同地成形。例如，區(qū)域102可以是S形，并且區(qū)域110可以是Z形，或反之亦然，或者區(qū)域102可以是更加顯著的S形或Z形，而區(qū)域110為矩形或菱形(或反之亦然)。
[0033]在各種實(shí)施例中，一些區(qū)域110可以具有與另一些區(qū)域110不同的形狀。
[0034]圖1B到圖1D示意性地示出了當(dāng)線圈如同圖1A中的第一線圈100 —樣布置(即，區(qū)域110位于區(qū)域102的頂部上，例如，區(qū)域110位于紙平面上方并且區(qū)域102在下)時(shí)從上方垂直看到(也稱(chēng)為垂直投影)的區(qū)域102和區(qū)域110的各種布置。對(duì)區(qū)域102和區(qū)域110的輪廓施加輕微的水平偏移和垂直偏移，從而有助于識(shí)別出各個(gè)區(qū)域，并且并不代表物理的真實(shí)性，即使這些偏移可能由于制備的不確定性而產(chǎn)生或可能在各種實(shí)施例中甚至是希望的。如在圖1B到圖1D中所示的，在各種實(shí)施例中，區(qū)域IlOx(其中X可以是出現(xiàn)在第一線圈中的區(qū)域110的任何下標(biāo)，除了 I或者η)可以在其一端處以垂直投影與區(qū)域川士交疊，并且在其另一端處與區(qū)域102χ+1交疊。
[0035]在各種實(shí)施例中，從左側(cè)(通過(guò)底部區(qū)域102)進(jìn)入第一線圈100的電流將在其流動(dòng)中首先到達(dá)分別在圖1Β、圖1C或圖1D的頂部上示出的區(qū)域102和110之間的交疊區(qū)域，流經(jīng)過(guò)孔120 (未示出)到區(qū)域110，流向分別示出在圖1Β、圖1C或圖1D的底部中的區(qū)域110和區(qū)域102之間的交疊區(qū)域。電流因此流經(jīng)由一個(gè)區(qū)域102、兩個(gè)過(guò)孔和一個(gè)區(qū)域110形成的第一線圈100的一個(gè)環(huán)，并且從電流的進(jìn)入點(diǎn)來(lái)看將會(huì)是按照順時(shí)針的方向流動(dòng)。如果電流是常規(guī)電流，則將在電流的進(jìn)入點(diǎn)處形成南磁極，并且在電流的流出點(diǎn)處形成北磁極(同樣在圖1A中示出)。
[0036]在各種實(shí)施例中，如果假設(shè)對(duì)于圖1A到圖1D中示出的配置進(jìn)行鏡像配置(例如參見(jiàn)圖2，然而其描繪了電流從右側(cè)進(jìn)入)，則從左側(cè)(通過(guò)底部