具有預定義的電流返回件的電感器結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本說明書內所揭示的一或多個實施例是關于半導體集成電路(IC)，且更確切地說是關于一種用于半導體IC的電感器結構。
【背景技術】
[0002]半導體集成電路(IC)技術持續發展來支持更小的特征大小。更小的特征大小有助于產生更小的裝置，借此允許將更大數目的裝置實施于IC的給定區域內。隨著裝置被實施為彼此更接近且IC內裝置的總數目增加，裝置之間的電交互作用的數目也往往會增加。
[0003]電交互的一個實例是電感耦合。電感耦合可降低實施于IC內的裝置(且確切地說，電感器)的性能。因為現代電路操作的頻率較高且需要阻抗匹配，所以在IC內實施電感器愈加重要。然而，在使用現代IC制造技術所實施的IC內難以預測及量化例如電感耦合等許多電交互作用。

【發明內容】

[0004]實施于半導體集成電路(IC)內的電感器結構包含具有至少一個匝的導電材料線圈。電感器結構進一步包含環繞線圈的電流返回件。所述電流返回件由IC的多個互連金屬層形成。
[0005]在一些此類電感器結構中，以下各者中的一或多者可為真實的。線圈與電流返回件可或可不實體上連接。電感器結構可進一步包含連接線圈與電流返回件的連接器。此類連接器可將線圈的中點連接到電流返回件。電流返回件可包含連接電流返回件的每一對鄰近金屬層的至少一個通孔段，其中每一通孔段實施于在電流返回件的每一對鄰近金屬層之間的金屬層內。電流返回件的每一對鄰近金屬層可通過多個通孔元件而連接，所述多個通孔元件根據用以實施電流返回件的集成電路制造技術的設計規則而具有最小允許間距。所述線圈可包含奇數數目或偶數數目個匝。電流返回件的外邊界可被成形為大體上與線圈類似。電流返回件可包含至少四個層面。或者，可包含少于四個層面。線圈與電流返回件可關于將電感器結構一分為二的第一軸線而對稱。在連接器存在的情況下，連接器可具有與將電感器結構一分為二的第一軸線對準的定向，其中線圈與電流返回件關于第一軸線而對稱。可使用同一金屬層將線圈的至少一部分、電流返回件的至少一個金屬層及連接器形成為連續金屬部分。
【附圖說明】
[0006]圖1是說明示范性電感器結構的表面形狀視圖的第一框圖。
[0007]圖2是說明示范性電感器結構的表面形狀視圖的第二框圖。
[0008]圖3是說明示范性電感器結構的表面形狀視圖的第三框圖。
[0009]圖4是說明示范性電感器結構的表面形狀視圖的第四框圖。
[0010]圖5是說明電感器結構的示范性電流返回件的側視圖的第五框圖。
[0011]圖6-1是導體結構的實例的第一透視圖，所述導體結構用于形成電感器結構的電流返回件。
[0012]圖6-2是導體結構的實例的第二透視圖，所述導體結構用于形成電感器結構的電流返回件。
[0013]圖6-3是導體結構的實例的第三透視圖，所述導體結構用于形成電感器結構的電流返回件。
[0014]圖7是導體結構的實例的第四透視圖，所述導體結構用于形成電感器結構的電流返回件。
[0015]圖8是使用如參考圖6所描述的通孔段而形成的示范性電流返回件的第五透視圖。
[0016]圖9是說明不同電感器結構的質量因數(Q)的曲線。
【具體實施方式】
[0017]盡管本說明書以界定新穎特征的權利要求書作出結論，但相信，本說明書內所揭示的各種特征將通過結合圖式考慮描述而得到更好的理解。出于說明的目的提供本說明書內所描述的工藝、機器、制造及其任何變化。本說明書內所揭示的特定結構及功能性細節并不解釋為限制性的，而是僅作為權利要求書的依據以及作為用于教示所屬領域的技術人員以各種方式采用在實際上任何適當詳述的結構中所描述的特征的代表性依據。此外，本說明書內所使用的術語及短語不希望為限制性的，而是提供所描述的特征的可理解描述。
[0018]本說明書內所揭示的一或多個實例是關于半導體集成電路(IC)，且更確切地說是關于用于IC內的電感器結構。可實施包含電流返回件的電感器結構。電流返回件確保流經電感器結構的電流穿越在其中實施有所述電感器結構的IC內的已知及預定義路徑。電流返回件經實施為具有低于周圍IC結構的阻抗以確保電流穿越經過電流返回件，這與電流穿越經過其它IC結構(這將導致電感器結構與例如裝置等其它IC結構的電磁耦合)形成對比。減少電感器結構與其它IC結構之間的電磁耦合防止了電感器結構的電感從預期值或設計值而變化。此外，電感器結構的質量因數或“Q”得以改進。
[0019]出于簡單及清晰說明的目的，圖中示出的元件未必按比例繪制。舉例來說，為了清晰起見，可相對于其它元件夸示一些元件的尺寸。此外，在認為適當的情況下，在各圖之間重復參考數字以指示對應、類似或相同特征。
[0020]圖1是說明示范性電感器結構100的表面形狀視圖的第一框圖。電感器結構100包含具有第一端子110及第二端子115的線圈105。線圈105由例如金屬等導電材料形成。更確切地說，線圈105經形成為在其中實施有電感器結構100的IC內的圖案化金屬層(例如，跡線)的一部分。線圈105包含奇數數目個匝或環。應了解，線圈105可包含1、3或某一其它奇數數目個匝。在此實例中，線圈105包含單個匝。如所描繪，線圈105的形狀大體上是八邊形。然而，線圈105的特定形狀不希望具有限制性。可以多種其它形狀中的任一者來實施線圈105，包含但不限于圓形、正方形、矩形或類似者。端子110通過支柱120而耦合到線圈105的匝部分。端子115通過支柱125而耦合到線圈105的匝部分。在線圈105包含3個匝或3個以上匝(奇數數目個匝)的情況下，線圈105的每一匝將具有同一中心(例如，同心)。
[0021]電感器結構100進一步包含電流返回件130。電流返回件130充分環繞線圈105且在其中實施有電感器結構100的特定IC內連接到接地。如所描繪，電流返回件130具有如由電流返回件130的外周界或邊界或者電流返回件130的內周界或邊界所界定的形狀，所述形狀大體上與線圈105的形狀相同。舉例來說，電流返回件130的內邊界與線圈105的外邊界之間的距離“d”可為恒定的或大體上為恒定的。
[0022]電流返回件130由兩個或兩個以上的層面形成。更確切地說，電流返回件130由堆疊的金屬層面形成。在圖1中所描繪的實例中，電流返回件130未實體上連接到線圈105或支柱120及125中的任一者。每一層面由其中實施有電感結構100的IC的圖案化金屬層形成。實際上，電流返回件130形成包圍線圈105的導電材料(例如，跡線)的壁。作為實例，電流返回件130包含至少四個層面，其中視具體情況而定，鄰近層面是使用例如接點和/或通孔元件等多個導電性IC結構來垂直地連接。使用兩個或兩個以上(例如，多個)層面(其使用導電性IC結構而接合)來形成電流返回件130減少了電流返回件130的阻抗，借此確保電流穿越經過電流返回件130，這與電流穿越經過貫穿IC的一或多個其它非想要路徑形成對比。
[0023]X軸及y軸疊加于電感器結構100上方以說明各個實體方面。水平x軸與垂直y軸正交。y軸將電感器結構100—分為二以使得電感器結構100關于y軸而對稱。因此，電感器結構100的位于Y軸左邊的部分(稱為左側)是電感器結構100的位于Y軸右邊的部分(稱為右側)的鏡像。電感器結構100的左側包含端子110。電感器結構100的右側包含端子115。
[0024]X軸將電感器結構100分成兩個不等部分。電感器結構100關于X軸不對稱。電感器結構100的位于X軸上方的部分(稱為頂部分)不是電感器結構100的位于X軸下方的部分(稱為底部分)的鏡像。如所描繪，支柱120及125中的每一者與y軸平行。
[0025]圖2是說明示范性電感器結構200的表面形狀視圖的第二框圖。電感器結構200大體上與電感器結構100相同地被實施。舉例來說，電感器結構200包含具有第一端子210及第二端子215的線圈205。線圈205包含奇數數目個匝或環。如所描述，線圈205由導電材料形成。應了解，線圈205可包含1、3或某一其它奇數數目個匝。在此實例中，線圈205包含單個匝。一般來說，線圈205的形狀為八邊形，但在這點上并不受限。端子210通過支柱220而耦合到線圈205的匝部分。端子215通過支柱225而耦合到線圈205的匝部分。在線圈205包含3個匝或3個以上匝(奇數數目個匝)的情況下，線圈205的每一匝將具有同一中心(例如，同心)。
[0026]電感器結構200進一步包含連接到接地的電流返回件230。電流返回件230大體上與圖1的電流返回件130相同地被實施。舉例來說，電流返回件230由堆疊的金屬層形成，所述金屬層充分環繞線圈205且在其中實施有電感器結構200的特定IC內連接到接地。然而，不同于圖1的電流返回件130，電流返回件230通過連接器235而實體上連接到線圈205。
[0027]連接器235連接到線圈205