CN101252126B - 半导体元件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体元件，即一种使用焊垫金属层的电感，包括金属螺旋体、金属桥接体以及金属互连，金属桥接体是以焊垫金属层与多个连接窗形成，且有一端与金属螺旋体连接，金属互连与金属桥接体的另一端连接，此外，焊垫金属层的电阻系数比金属螺旋体要低。本发明提供使用焊垫金属层的电感，由于焊垫金属层通常很厚，因此使用焊垫金属层的电感的品质因数有所改善，此外，使用焊垫金属层的电感可相容于标准的制造工艺，而不需有工艺的调整。

Description

半导体元件
技术领域
本发明涉及螺旋电感，特别是涉及使用焊垫金属层的电感。
背景技术
螺旋电感在射频集成电路(如：压控振荡器、低噪声放大器以及无源元件式滤波器)中为重要且限制性能的零组件，电感的品质因数(quality factor)为螺旋线圈与基板的电阻损耗所限制，并可表示为Q＝im(Z)/re(Z)，其中Z为电感的阻抗。
图1A所示为传统的螺旋电感的布局，图1B所示为图1A的螺旋电感100的剖面图，如图所示，电感是以主流硅工艺中的多层互连形成于硅基板上，至少两金属层方可形成基本的螺旋线圈110以及底通线(underpass)120，以将螺旋线圈110的内部端点连至外部，螺旋线圈110通常是以顶端金属层形成，而底通线120则以顶端金属层之下的金属层所形成，底通线120连接至螺旋线圈110使得螺旋线圈110的内部端点可连接至外部。
半导体制造工艺中的顶端金属层通常比其他金属层要厚，因此螺旋电感100通常以顶端金属层形成，使得其品质因数可最佳化，不幸的是底通线120通常是以较薄的金属层形成，导致螺旋电感100的电阻较高，因此，螺旋电感100会有电阻损耗，且其品质因数也因此劣化。
发明内容
为克服现有技术缺陷，依据本发明的一个实施例的一种半导体元件，即使用焊垫金属层的电感，包括金属螺旋体、金属桥接体以及金属互连，金属桥接体是以焊垫金属层与多个连接窗形成，且有一端与金属螺旋体连接，金属互连与金属桥接体的另一端连接，此外，焊垫金属层的电阻系数比金属螺旋体要低。
如上所述的半导体元件，其中，该金属螺旋体是以顶端金属层形成。
如上所述的半导体元件，其中，该金属互连是以该顶端金属层形成。
如上所述的半导体元件，其中，该顶端金属层包括含铜的金属层，且该焊垫金属层包括含铝的金属层。
如上所述的半导体元件，其中，该顶端金属层的厚度介于 至 
Figure DEST_PATH_GSB00000099826300022
之间。
如上所述的半导体元件，其中，该焊垫金属层的厚度介于 
Figure DEST_PATH_GSB00000099826300023
至 
Figure DEST_PATH_GSB00000099826300024
之间。
如上所述的半导体元件，其中该金属螺旋体的位置低于该焊垫金属层。
依据本发明的另一个实施例的一种半导体元件，即使用焊垫金属层的电感，包括金属螺旋体、金属桥接体以及金属互连，金属桥接体是以第一金属层与多个连接窗形成，且有一端与金属螺旋体连接，金属互连与金属桥接体的另一端连接，金属螺旋体与金属互连是以第二金属层形成，且焊垫金属层位于该第二金属层上，此外，第一金属层低于第二金属层。
依据本发明的另一个实施例的一种半导体元件，包括：金属螺旋体；金属桥接体，是以第一金属层与多个第一连接窗形成，且有一端与金属螺旋体连接；以及金属互连，与金属桥接体的另一端连接；其中，金属螺旋体与金属互连是以第二金属层与经由多个第二连接窗连接至该第二金属层的焊垫金属层所形成，且，该第一金属层低于该第二金属层。
本发明提供使用焊垫金属层的电感，由于焊垫金属层通常很厚，因此使用焊垫金属层的电感的品质因数有所改善，此外，使用焊垫金属层的电感可相容于标准的制造工艺，而不需有工艺的调整。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A所示为传统的螺旋电感的布局。
图1B所示为图1A的螺旋电感的剖面图。
图2A所示为依据本发明一个实施例的使用焊垫金属层的电感的布局图。
图2B所示为图2A所示的使用焊垫金属层的电感的剖面图。
图3A所示为依据本发明一个实施例的使用焊垫金属层的电感的布局图。
图3B所示为图3A所示的使用焊垫金属层的电感的剖面图。
图4所示为图3B所示的使用焊垫金属层的电感300的变形。
其中，附图标记说明如下：
200～电感；
210～金属螺旋体；
220～金属桥接体；
221～焊垫金属层；
223～连接窗；
230～金属互连；
300～电感；
310～金属螺旋体；
320～金属桥接体；
321～第一金属层；
323～连接窗；
330～金属互连；
340～焊垫金属层；
350～第二金属层。
具体实施方式
图2A所示为依据本发明一个实施例的使用焊垫金属层的电感的布局图，电感200包括金属螺旋体210、金属桥接体220以及金属互连230，图2B所示为图2A所示的使用焊垫金属层的电感的剖面图，如图2A与图2B所示，金属桥接体220是以焊垫金属层221与多个连接窗223形成，且有一端与金属螺旋体210连接，更明确地说，该焊垫金属层221大致为铝金属层，金属互连230与金属螺旋体220通常以顶端金属层形成，更明确地说，该顶端金属层大致为铜金属层。
在0.13微米工艺中，顶端金属层通常以9000的铜金属层形成，而其以下的金属层则以3000
Figure 2007101851805_9
的铜金属层形成，焊垫金属层通常以12000
Figure 2007101851805_10
的铝 金属层形成，其电阻系数约等同于8000
Figure 2007101851805_11
的铜金属层，传统的螺旋电感中，底通线的电阻系数通常比金属螺旋体高的多，因此，传统的螺旋电感会有电阻损耗，其品质因数也因此劣化，在依据本发明实施例的使用焊垫金属层的电感中，金属桥接体的电阻系数比底通线低，因此，使用焊垫金属层的电感不会有显著的电阻损耗，其品质因数也因此较传统的螺旋电感高，需注意的是，此电感不仅可使用于0.13微米的半导体工艺中，也可以使用于其他世代的半导体工艺中，因此，顶端金属层的厚度范围约介于1.5K
Figure 2007101851805_12
至50K
Figure 2007101851805_13
，而焊垫金属层的厚度范围约介于5K
Figure 2007101851805_14
至40K
Figure 2007101851805_15
。
图3A所示为依据本发明一个实施例的使用焊垫金属层的电感的布局图，电感300包括金属螺旋体310、金属桥接体320以及金属互连330，图3B所示为图3A所示的使用焊垫金属层的电感的剖面图，如图3A与图3B所示，金属桥接体320是以第一金属层321与多个连接窗323形成，且有一端与金属螺旋体310连接，金属互连330与金属桥接体320的另一端连接，金属互连330与金属螺旋体320是以第二金属层形成，且焊垫金属层340位于该第二金属层上，更明确地说，该焊垫金属层大致为铝金属层，此外，该第一金属层320位于该第二金属层350下，更明确地说，该第一与第二金属层320与350大致为铜金属层。
使用焊垫金属层的电感的金属桥接体与传统螺旋电感的底通线相同，金属桥接体的电阻系数较高，因此造成螺旋电感显著的电阻损耗，然而，本发明一个实施例的使用焊垫金属层的电感的金属螺旋体310与金属互连330有额外的焊垫金属层340，于是金属螺旋体310与金属互连330的低阻值产生较少的电阻损耗，因此，使用焊垫金属层的电感的品质因数较传统的螺旋电感要高。
图4所示为图3B所示的使用焊垫金属层的电感300的变形，图4所示的使用焊垫金属层的电感与图3B相似，其差异仅在于焊垫金属层340与第二金属层350之间有连接窗VIA。
本发明提供使用焊垫金属层的电感，由于焊垫金属层通常很厚，因此使用焊垫金属层的电感的品质因数有所改善，此外，使用焊垫金属层的电感可相容于标准的制造工艺，而不需有工艺的调整。

Claims (10)

1.一种半导体元件，包括：
金属螺旋体；
金属桥接体，是以焊垫金属层与多个连接窗形成，且有一端与该金属螺旋体连接；以及
金属互连，与该金属桥接体的另一端连接。
2.如权利要求1所述的半导体元件，其中，该焊垫金属层的电阻系数比该金属螺旋体要低。
3.如权利要求1所述的半导体元件，其中，该金属螺旋体是以顶端金属层形成。
4.如权利要求3所述的半导体元件，其中，该金属互连是以该顶端金属层形成。
5.如权利要求3所述的半导体元件，其中，该顶端金属层包括含铜的金属层，且该焊垫金属层包括含铝的金属层。
6.如权利要求5所述的半导体元件，其中，该顶端金属层的厚度介于
Figure FSB00000099826200011
至
Figure FSB00000099826200012
之间。
7.如权利要求5所述的半导体元件，其中，该焊垫金属层的厚度介于
Figure FSB00000099826200013
至
Figure FSB00000099826200014
之间。
8.如权利要求1所述的半导体元件，其中该金属螺旋体的位置低于该焊垫金属层。
9.一种半导体元件，包括：
金属螺旋体；
金属桥接体，是以第一金属层与多个连接窗形成，且有一端与该金属螺旋体连接；以及
金属互连，与该金属桥接体的另一端连接；
其中，该金属螺旋体与该金属互连是以第二金属层形成，且焊垫金属层位于该第二金属层上，此外，该第一金属层低于该第二金属层。
10.一种半导体元件，包括：
金属螺旋体；
金属桥接体，是以第一金属层与多个第一连接窗形成，且有一端与该金属螺旋体连接；以及
金属互连，与该金属桥接体的另一端连接；
其中，该金属螺旋体与该金属互连是以第二金属层与经由多个第二连接窗连接至该第二金属层的焊垫金属层所形成，且，该第一金属层低于该第二金属层。
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