JP2012519395A - 磁気膜強化インダクタ - Google Patents
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Abstract
Description
Lが、インダクタンスであり;及び
Iが、インダクタを流れる電流である。
L = ヘンリー(H)のインダクタンス;
μ0= 空き領域の透磁率=4π×10−7H/m;
μr= コア材料の相対透磁率
N = ターン数
A = コイルの断面積(平方メートル(m2));及び
l = コイルの長さ(メートル(m))。
312 底金属部
314 ビア
316 磁気膜
320 キャップ膜
322,324,326 中間層誘電体(ILD)
328 上端キャップ膜
Claims (73)
- 第一部分及び第二部分を有するインダクタ金属部;並びに
前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の中か、該一方の上か、該一方に隣接するかのいずれかに配置された分離膜;
を備えたインダクタであって、
前記分離膜が、磁気材料部を含むことを特徴とするインダクタ。 - 前記分離膜が、前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の間に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記分離膜が、前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の側壁の中か、該側壁の上か、該側壁に隣接するかのいずれかに位置することを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記インダクタが、サーペント型インダクタであることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記インダクタが、環状型インダクタであることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記インダクタ金属部に結合された上端金属部または底金属部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 前記インダクタ金属部に結合された回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 少なくとも一つの半導体ダイ内に組み込まれることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。
- 基板と、
前記基板上に形成された複数のターンを有するインダクタ金属部と、
前記インダクタ金属部の一部の中か、該一部の上か、該一部に隣接するかのいずれかに位置する磁気材料部と、を備えることを特徴とするインダクタ。 - 前記磁気材料が、前記インダクタ金属部の複数のターンの隣接する部分間に配置されることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 分離膜が、前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の側壁の中か、該側壁の上か、該側壁に隣接するかのいずれかに位置することを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記インダクタが、サーペント型インダクタであることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記インダクタが、環状型インダクタであることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記インダクタ金属部に結合された上端金属部または底金属部をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 前記インダクタ金属部に結合された回路をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 少なくとも一つの半導体ダイ内に組み込まれることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項13に記載のインダクタ。
- 第一部分及び第二部分を有するインダクタ金属部を堆積し、パターニングするステップ;並びに
前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の中か、該一方の上か、該一方に隣接するかのいずれかに、磁気材料部を堆積し、パターニングするステップ;
を含むことを特徴とするインダクタの形成方法。 - 前記インダクタ金属部の第一部分と第二部分との間に、前記磁気材料部が、堆積され、パターニングされることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の側壁の中か、該側壁の上か、該側壁に隣接するかのいずれかに、前記磁気材料部が、堆積され、パターニングされることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記磁気材料部の容易軸に沿って前記インダクタの磁場軸を整列させるように、磁気焼きなましプロセスを実施するステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記インダクタ金属部の第一部分と第二部分との間に、前記磁気材料部を自己整合させるように、ハードマスクとして前記インダクタ金属部上にキャップ層を堆積するステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記インダクタ金属部に結合される底金属部を形成するステップ、及び
前記インダクタ金属部に結合される上端金属部を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。 - セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイス内に、前記インダクタが適用されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 金属堆積/フォト/エッチングプロセスを使用して底金属部を堆積し、パターニングするステップと、
第一金属部上に第一中間層誘電体(ILD)を堆積し、前記中間層誘電体に化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施するステップと、
前記第一中間層誘電体(ILD)上に底部キャップ膜を堆積するステップと、
前記底部キャップ膜上にインダクタ金属部を堆積し、フォト/エッチングプロセスを使用して、前記インダクタ金属部をパターニングするステップと、
前記インダクタ金属部上に上端キャップ膜を堆積し、前記上端キャップ膜に化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施するステップと、
前記上端キャップ膜にフォト/エッチングプロセスを実施し、前記インダクタ金属部の第一部分の中か、該第一部分の上か、該第一部分に隣接するかのいずれかにホールを形成するステップと、
前記磁気材料部が、前記インダクタ金属部の第一部分の中か、該第一部分の上か、該第一部分に隣接するかのいずれかに位置するように、前記上端キャップ膜及び前記ホール上に磁気材料部を堆積し、前記上端キャップ膜の上端まで前記磁気材料部をエッチングするステップと、
前記磁気材料部上に第二中間層誘電体(ILD)を堆積し、前記第二中間層誘電体(ILD)に化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施するステップと、
前記磁気材料部の容易軸に沿ってインダクタの磁場軸を整列させるように、垂直磁気焼きなましを実施するステップと、
を含むことを特徴とするインダクタの形成方法。 - 前記フォト/エッチングプロセスが、前記インダクタ金属部の第一部分と前記インダクタ金属部の第二部分との間に前記ホールを形成し、
前記磁気材料部が、前記上端キャップ膜上及び前記ホール上に堆積され、前記上端キャップ膜の上端までエッチバックされ、前記磁気材料部が、前記インダクタ金属部の第一部分と第二部分との間にあることを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記フォト/エッチングプロセスが、前記インダクタ金属部の第一部分の中か、該第一部分の上か、該第一部分に隣接するかのいずれかに、複数のホールを形成し、
前記磁気材料部が、前記上端キャップ膜上及び前記複数のホール上に堆積され、前記上端キャップ膜の上端までエッチバックされることを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記フォト/エッチングプロセスが、前記インダクタ金属部の第一部分と前記インダクタ金属部の第二部分との間に複数のホールを形成し、
前記磁気材料部が、前記上端キャップ膜上及び前記複数のホール上に堆積され、前記上端キャップ膜の上端までエッチバックされ、前記磁気材料部が、前記インダクタ金属部の第一部分と第二部分との間にあることを特徴とする請求項35に記載の方法。 - フォト/エッチングプロセスを使用し、前記第一中間層誘電体(ILD)内に、第一ビア開口部をパターニングし、前記第一ビア開口部を金属で充填し、前記インダクタ金属部を前記底金属部に結合させる底部ビア相互接続部を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 金属堆積/フォト/エッチングプロセスを使用し、前記第二中間層誘電体(ILD)上に、上端金属部を堆積し、パターニングするステップと、
フォト/エッチングプロセスを使用し、前記第二中間層誘電体(ILD)内に、第二ビア開口部をパターニングし、前記第二ビア開口部を金属で充填し、前記インダクタ金属部を前記上端金属部に結合させる上端ビア相互接続部を形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイス内に、前記インダクタが適用されることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- デュアルダマシンプロセスを使用し、底金属部を堆積し、パターニングするステップと、
第一金属部上に第一中間層誘電体(ILD)を堆積するステップと、
前記第一中間層誘電体(ILD)上に底部キャップ膜を堆積するステップと、
前記底部キャップ膜上に第二中間層誘電体(ILD)を堆積するステップと、
フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用し、前記第二中間層誘電体(ILD)内にトレンチを形成するステップと、
少なくとも前記トレンチ上に銅層をめっきし、前記第二中間層誘電体(ILD)の表面に至るまで前記銅層を研磨し、インダクタ金属部を形成するステップと、
前記第二中間層誘電体(ILD)及び前記インダクタ金属部上に上端キャップ膜を堆積し、前記上端キャップ膜を研磨するステップと、
フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用し、前記上端キャップ膜及び前記第二中間層誘電体(ILD)内にホールを形成するステップと、
少なくとも前記ホール上に磁気材料部層を堆積するステップと、
磁気材料部上に第三中間層誘電体(ILD)を堆積し、前記第三中間層誘電体(ILD)に化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施するステップと、
前記磁気材料部の容易軸に沿ってインダクタの磁場軸を整列させるように、磁気焼きなましを実施するステップと、を含むことを特徴とする集積磁気膜強化インダクタの形成方法。 - フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用し、前記第二中間層誘電体(ILD)内に複数のトレンチを形成するステップと、
少なくとも前記複数のトレンチ上に前記銅層をめっきし、前記第二中間層誘電体(ILD)の表面に至るまで前記銅層を研磨し、前記インダクタ金属部を形成するステップと、
フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用し、前記上端キャップ膜及び前記第二中間層誘電体(ILD)内に複数のホールを形成するステップと、
少なくとも前記複数のホール上に前記磁気材料部層を堆積するステップと、
を含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。 - フォト/エッチングプロセスを使用し、前記第一中間層誘電体(ILD)内に第一ビア開口部をパターニングし、前記第一ビア開口部を金属で充填し、デュアルダマシンプロセスによって、前記インダクタ金属部を前記底金属部に結合させる底部ビア相互接続部を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- デュアルダマシンプロセスを使用し、前記第三中間層誘電体(ILD)上に上端金属部をめっきし、パターニングするステップと、
フォト/エッチングプロセスを使用し、前記第三中間層誘電体(ILD)内に第二ビア開口部をパターニングし、前記第二ビア開口部を金属で充填し、前記インダクタ金属部を前記上端金属部に結合させる上端ビア相互接続部を形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。 - 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項45に記載の方法。
- セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイス内に、前記インダクタが適用されることを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 第一部分及び第二部分を有する磁場を生成するための誘導手段、並びに
前記誘導手段の第一部分及び第二部分の少なくとも一方を磁気的に分離するための分離手段、を備え、
前記分離手段が、前記誘導手段の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の中か、該一方の上か、該一方に隣接するかのいずれかに配置され、
前記分離手段が、磁気材料部を含むことを特徴とするインダクタ。 - 前記分離手段が、前記誘導手段の第一部分及び第二部分の間に配置されたことを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記分離手段が、前記誘導手段の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の側壁の中か、該側壁の上か、該側壁に隣接するかのいずれかあることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記インダクタが、サーペント型インダクタであることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記インダクタが、環状型インダクタであることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 前記誘導手段に結合された前記インダクタを電気的に接続する第一及び第二電極手段をさらに備えることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 少なくとも一つの半導体ダイ内に組み込まれることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項53に記載のインダクタ。
- 第一部分及び第二部分を有するインダクタ金属部を形成するステップ、並びに
前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の中か、該一方の上か、該一方に隣接するかのいずれかに磁気材料部を形成するステップ、
を含むことを特徴とするインダクタの形成方法。 - 前記インダクタ金属部の第一部分と第二部分との間に、前記磁気材料部が、堆積され、パターニングされることを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の少なくとも一方の側壁の中か、該側壁の上か、該側壁に隣接するかのいずれかに、前記磁気材料部が、堆積され、パターニングされることを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記磁気材料部が、磁気膜であることを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記磁気材料部が、形状異方性磁気膜であることを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記磁気材料部の厚さが、前記磁気材料部の内側の渦電流及び表皮効果を減少させ、磁場損失を減少させるように選択されることを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記磁気材料部の容易軸に沿って前記インダクタの磁場軸を整列させるように、磁気焼きなましプロセスを実施するステップをさらに含むことを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記インダクタ金属部の第一部分と第二部分との間に、前記磁気材料部を自己整合させるように、ハードマスクとして前記インダクタ金属部上にキャップ層を堆積するステップをさらに含むことを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記インダクタ金属部に結合される底金属部を形成するステップ、及び
前記インダクタ金属部に結合される上端金属部を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項64に記載の方法。 - セットトップボックス、ミュージックプレーヤー、ビデオプレーヤー、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、コミュニケーションデバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定ロケーションデータユニット、及び前記インダクタが組み込まれるコンピューターにより構成された群から選択された電子デバイス内に、前記インダクタが適用されることを特徴とする請求項64に記載の方法。
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