JP2014168099A - 磁気膜強化インダクタ - Google Patents

磁気膜強化インダクタ Download PDF

Info

Publication number
JP2014168099A
JP2014168099A JP2014105312A JP2014105312A JP2014168099A JP 2014168099 A JP2014168099 A JP 2014168099A JP 2014105312 A JP2014105312 A JP 2014105312A JP 2014105312 A JP2014105312 A JP 2014105312A JP 2014168099 A JP2014168099 A JP 2014168099A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inductor
metal
magnetic
magnetic material
ild
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014105312A
Other languages
English (en)
Inventor
Li Xia
シア・リ
Nowak Matthew
マシュー・ノワック
Seung H Kang
スン・エイチ・カン
Brian Matthew Henderson
ブライアン・マシュー・ヘンダーソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of JP2014168099A publication Critical patent/JP2014168099A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041Printed circuit coils
    • H01F41/046Printed circuit coils structurally combined with ferromagnetic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/32Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
    • H01F41/34Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film in patterns, e.g. by lithography
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5227Inductive arrangements or effects of, or between, wiring layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances
    • H01F2017/0053Printed inductances with means to reduce eddy currents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances
    • H01F2017/0066Printed inductances with a magnetic layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

【課題】集積磁気膜強化インダクタ及び集積磁気膜強化インダクタの形成方法が開示される。
【解決手段】集積磁気膜強化インダクタが、第一部分及び第二部分を有するインダクタ金属部(530)、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(532)、及び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で配置される分離膜(544)を備える。分離膜が、磁気膜のような磁気材料部(536)を備える。
【選択図】図6

Description

開示された実施形態は、インダクタ、及びインダクタの形成方法に関する。さらに具体的には、本実施形態は、集積(integrated)磁気膜強化インダクタ、及び集積磁気膜強化インダクタの形成方法に関する。
インダクタンス(ヘンリーHで測定される)は、通電導体の周囲に形成する磁場によって生じる効果である。導体を流れる電流が、電流に比例して磁束を形成する。この電流の変化が、磁束の変化を生じ、順に、この電流の変化に反対に作用する起電力(EMF)を生じる。インダクタンスは、電流のユニット変化に対して生成されたEMFの一つの指標である。ターン(turn)数、各ループ/ターンの領域、及び周囲に何が巻かれるかが、インダクタンスに影響を及ぼす。例えば、高い透磁率を有する材料の周りに導体を巻きつけることにより、これらのターンをリンクする磁束が増加されることが可能である。
インダクタによって蓄えられるエネルギーが、インダクタを通して流れる電流、ひいては磁場を定めるために必要とされる仕事の量に等しい。これが、
Figure 2014168099
によって与えられ、ここで、
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。
通常、インダクタが、銅ワイヤー等の導電材料のコイルとして構成され、磁性材料のまたは空気のいずれかのコアに巻き付けられる。空気よりも高い透磁率を有するコア材料が、インダクタに近い磁場を限定し、これによって、インダクタンスを増加させる。インダクタが、多くの形状で提供される。例えば、多くの一般的なインダクタが、外側に露出されたワイヤーを備えたフェライトボビンに巻き付けられたエナメル被覆ワイヤーとして構成され、一方、いくつかは、ワイヤーを、フェライト内で完全に囲み、“シールド(shielded)”と呼ばれる。いくつかのインダクタは、インダクタンスの変更を可能にする調節可能なコアを有する。極めて高い周波数をブロックするために使用されることが可能なインダクタが、時には、フェライトシリンダーまたはビーズを貫通するワイヤーを用いて製造される。配線をらせんパターンにレイアウトすることにより、小さなインダクタが、プリント回路基板上に直接的にエッチングされることが可能である。トランジスタを製造するために使用されるものと同じまたは同様なプロセスを使用し、小さな値の(small value)インダクタが、集積回路上に組み込まれることも可能である。これらの場合、一般的に、アルミニウムの相互接続部が、導電材料として使用される。
インダクタの係数Qが、以下の式によって得られ、ここで、Rが、その内部電気抵抗である:
Figure 2014168099
磁気コアを使用することにより、インダクタンスが、同じ量の銅に対して増加され、Qを増加させる。しかしながら、また、コアが、周波数とともに増加する損失を生じる。コア材料のグレードが、周波数バンドへの最良の結果に対して選択される。
円筒コイルに対する基本的なインダクタンス式が:
Figure 2014168099
であり、ここで、
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(m));及び
l = コイルの長さ(メートル(m))。
インダクタが、アナログ回路及び信号処理に広く使用される。キャパシタ及び他の部品と併用されるインダクタが、特定の信号周波数を強めまたは除去することが可能な同調回路(tuned circuit)を形成するために使用されることが可能である。小さなインダクタ/キャパシタの組み合わせが、ラジオ受信及び放送に使用されることが可能な同調回路を提供する。アナログ/RF及びシステムオンチップ(SOC)用途に対し、インダクタが、基礎的素子となるように必要とされることが可能である。
図1及び2が、相互接続部114を介して底金属部112に結合されたインダクタ金属部110を備えた従来型のサーペント型インダクタを示す。図2の断面図に示されるように、キャップ膜120が、層間誘電体(ILD)122上に形成される。インダクタ金属部110が、キャップ膜120上に形成される。一般的に、従来型のインダクタが、分離膜108としての酸化物またはlow−k酸化物及び/またはhigh−kキャップ膜120を使用する。
開示された実施形態は、インダクタ、及びインダクタの形成方法を対象とする。さらに具体的には、本実施形態が、集積磁気膜強化インダクタ、及び集積磁気膜強化インダクタの形成方法に関する。
例えば、説明に役立つ実施形態が、第一部分及び第二部分を有するインダクタ金属部、及び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で配置される分離膜を含む集積磁気膜強化インダクタを対象とし、分離膜が、磁気材料部を含む。
他の実施形態において、インダクタが、基板、該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、及び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磁気材料部を含むことが可能である。
他の実施形態が、集積磁気膜強化インダクタの形成方法を対象とする。この方法が、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、及び、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で、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が可能である。
他の実施形態が、集積磁気膜強化インダクタの形成方法を対象とする。この方法が、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、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、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、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、インダクタ金属部をパターニングするステップと、インダクタ金属部上に上端キャップ膜を堆積し、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、上端キャップ膜にフォト/エッチングプロセスを実施し、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、磁気材料部が、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あるように、上端キャップ膜及びホール上に磁気材料部を堆積し、また上端キャップ膜の上端まで磁気材料部をエッチングするステップと、磁気材料部上に第二中間層誘電体(ILD)を堆積し、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、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、を含むことが可能である。
さらに他の実施形態が、集積磁気膜強化インダクタの形成方法を対象とする。この方法が、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、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、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、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、少なくともトレンチ上に銅層をめっきし、第二中間層誘電体(ILD)の表面に至るまで銅層を研磨し、インダクタ金属部を形成するステップと、第二中間層誘電体(ILD)及びインダクタ金属部上に上端キャップ膜を堆積し、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、上端キャップ膜及び第二中間層誘電体(ILD)内にホールを形成するステップと、少なくともホール上に磁気材料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、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、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、を含むことが可能である。
他の実施形態が、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と、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と、を備えたインダクタを対象とし、分離手段が、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、分離手段が、磁気材料部を含む。
他の実施形態が、インダクタの形成方法を対象とする。この方法が、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と、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と、を含むことが可能である。
従来型のサーペント型のインダクタの上面図である。 図1の線2Y−2Y’に沿った断面図である。 サーペント型の磁気膜強化インダクタの上面図である。 図3の線4Y−4Y’に沿った断面図である。 環状型磁気膜強化インダクタの上面図である。 図5の線6Y−6Y’に沿った断面図である。 インダクタを形成する方法を図示したフロー図である。 インダクタを形成する方法を図示したフロー図である。
添付した図面が、実施形態の説明に役立つように表され、単に実施形態の図示のために提供され、その制限のために提供されるものではない。
本実施形態の態様が、以下の記載及びこのような実施形態を対象とする関連する図面において開示される。本発明の範囲から逸脱することなく、代替の実施形態が考え出されうる。さらに、関連する詳細を分かりにくくしないように、本実施形態に使用され適用される周知の要素が、詳細に説明されない、または、省略される。
本願明細書において、“実施例、事例、または実例として役立つこと”を意味するように、用語“例示的”が使用される。本願明細書において“例示的”に記載される任意の実施形態が、必ずしも、他の実施形態に対して有利なまたは好ましいものとして解釈されない。同様に、用語“実施形態”は、全実施形態が、議論された特徴、利点または操作のモードを含むことを必要としない。
本願明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本発明を制限することを意図するものではない。本願明細書に使用されるものとして、その文脈が明確に異なるように示していない限り、単数形“a”,“an”及び“the”が、複数形も含むことを意図する。本願明細書に使用される場合、用語“備える(comprises)”,“備えている(comprising)”,“含む(includes)”及び/または“含んでいる(including)”が、言及された特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び/または部品の存在を特定するが、1つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品、及び/またはこれらの群の存在またはこれらの追加を除外するものではないことがさらに理解されるだろう。
図2に示されているように、一般的に、従来型のインダクタは、high−kキャップ膜120及び/または分離膜108としてのlow−k酸化物または酸化物を使用する。
半導体集積において、開示された実施形態は、磁気膜(例えば、CoFe、CoFeBまたはNiFeのような強磁性膜等)のような磁気材料部が、インダクタのワイヤーの側壁のようなインダクタ金属の表面に隣接して、またはこれに沿って、またはこの中に実装されることが可能であり、インダクタンス値を増加させ及び/またはインダクタの大きさを減少させることを認める。開示された例示的な実施形態によると、垂直方向に沿って磁場を形成するように、複数の磁気膜ストリップが、インダクタワイヤーの側壁内に、該側壁上に、または該側壁に隣接して充填することが可能である。この磁気膜の透磁率が、酸化物または真空の透磁率よりも極めて高い。従って、磁気膜強化インダクタのインダクタンスが、従来型の酸化物充填インダクタのインダクタンスと比較して、著しく増加される。磁気膜ストリップが、小さくかつ薄い大きさとなるように形成されることが可能である。磁気膜ストリップが、高い抵抗率を有することが可能である。本実施形態が、磁気膜ストリップにおける表皮効果(skin effect)及び渦電流効果(eddy current effect)を減少させることが可能である。磁気膜ストリップが、形状異方性となるようにパターンニングされることが可能であり、磁気膜ストリップの長軸(すなわち、容易軸)に沿った磁場を強化させる。磁気膜ストリップが、インダクタス及びQ値を改善するのに役立つことが可能である。ワイヤー金属が、アルミニウムまたは銅または他の高導電性金属であることが可能である。銅または高導電性金属が、さらに、直列抵抗を減らすことによりQ値を増加させるために有効である。例えば、固定インダクタンス値が必要とされる場合、磁気膜強化インダクタの大きさを、アナログ/RFまたはSOC用途において減少させることが可能である。
図1−8を参照し、集積磁気膜強化インダクタの例示的な実施形態、集積磁気膜強化インダクタの形成方法が、以下において説明される。
半導体集積において、インダクタンス値を増加させ、及び/またはインダクタの大きさを減少させるように、磁気膜のような磁気材料部が、インダクタのワイヤーの側壁内に実装されることが可能である。開示された例示的な実施形態によると、複数の磁気膜ストリップが、垂直方向に沿って磁場を形成するように、インダクタワイヤーの側壁のような、インダクタ金属の表面の中に、該表面上に、または該表面に隣接して充填することが可能である。磁気膜の透磁率が、酸化物または真空の透磁率よりも著しく高い。従って、磁気膜強化インダクタのインダクタンスが、従来型の酸化物充填インダクタのインダクタンスと比較して、著しく増加される。磁気膜ストリップが、小さくかつ薄い大きさとなるように形成されることが可能である。磁気膜ストリップが、高い抵抗率を有することが可能である。本実施形態が、磁気膜ストリップにおける表皮効果及び渦電流効果を減少させることが可能である。磁気膜ストリップが、形状異方性となるようにパターン化されることが可能であり、磁気膜ストリップの長軸(すなわち、容易軸)に沿った磁場を強化させる。磁気膜ストリップが、インダクタス及びQ値を改善するのに役立つことが可能である。ワイヤー金属が、アルミニウムまたは銅または他の高導電性金属であることが可能である。銅または高導電性金属が、さらに、直列抵抗を減らすことによりQ値を増加させるために有効である。例えば、固定インダクタンス値が必要とされる場合、磁気膜強化インダクタの大きさを、アナログ/RFまたはSOC用途において減少させることが可能である。
図3及び4に示されているように、例示的な実施形態に従うサーペント型の磁気膜強化インダクタが、ビア相互接続部314によって底金属部312に接続されたサーペント型のインダクタ金属部310を含むことが可能である。他の実施形態において、底金属部312及びビア314を使用することなく、金属部310が、他の回路に結合または接続されることが可能である。開示された実施形態において、磁気膜316のような磁気材料部が、インダクタ金属部310のワイヤーの側壁のような、インダクタ金属部の表面の中に、該表面上に、または該表面に隣接して実装されることが可能であり、インダクタンス値を増加させる及び/またはインダクタの大きさを減少させる。開示された実施形態において、磁気材料部316が、インダクタの端部または最外部のような、インダクタの一部の中に、該一部の上に、または該一部に隣接して実装されることが可能である。さらにまたはあるいは、磁気材料部316が、例えば、ストリップとして、インダクタ金属部310の第一部分とインダクタ金属部310の第二部分との間の1つ以上の空間内に挿入されることが可能である。
図4の断面図に示されるように、キャップ膜320が、中間層誘電体(ILD)322上に形成される。インダクタ金属部310が、キャップ膜320上に形成される。開示された実施形態の態様において、磁気膜316が、インダクタ金属部310上に、またはこれに隣接して配置されることが可能である。他の態様において、磁気膜316が、インダクタ金属部310間の空間内に配置されることが可能である。すなわち、磁気膜316を、インダクタ金属部310の部分の間に配置することが可能である。
再度、図3及び4を参照すると、インダクタ金属部310(すなわち、インダクタワイヤー)が、SiC若しくはSiNまたは他の分離材料のような分離膜であることが可能なキャップ膜320によって被覆される。キャップ膜320の厚さが、十分な分離マージンを維持するように選択されることが可能である。通常、キャップ膜320が、インダクタ金属部310の第一部分(すなわち、インダクタワイヤー)とインダクタ金属部310の第二部分(例えば、隣接部)との間の全体の空間を充填しなくてよい。インダクタ金属部310の第一及び第二部分の間のキャップ膜320の継ぎ目が、酸化物によって充填されることが可能である。酸化物エッチバック及びフォト/エッチ技術を使用することによって、磁気ストリップを受け入れるように、ホールが、キャップ膜320の側壁内に形成されることが可能である。磁気膜316が、キャップ膜320の側壁内のホール内に堆積されることが可能である。次に、例えば、化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施することにより、磁気膜316が、エッチングまたは除去されることが可能である。次に、ILD322及びビア/金属プロセスが、例えば、ビア相互接続部及び金属層を形成するように適用されることが可能である。インダクタが、同じ層の金属ワイヤーによって、または、ビア相互接続部により上端層金属層(すなわち、ワイヤー)及び底部金属層(すなわち、ワイヤー)によって、接続されることが可能である。図3に示されるように、サーペントインダクタが、底部金属ワイヤーによって接続されることが可能である。従って、インダクタの開示された実施形態が、制限された付加的なステップを含む論理プロセスに対して容易に実施されることが可能である。
以上のとおり、磁気膜316の透磁率が、酸化物または真空の透磁率よりも極めて高い。従って、磁気膜強化インダクタのインダクタンスが、従来型の酸化物充填インダクタのインダクタンスと比較して、著しく増加される。分離膜としての酸化物の代わりに磁気膜316を使用することによって、透磁率が増加され、磁気膜強化インダクタの大きさを減少させることが可能である。
ワイヤー金属が、アルミニウムまたは銅または他の高導電性金属であることが可能である。さらに、直列抵抗を減少させることによりQ値を増加させるために、銅または高導電性材料が有効である。例えば、固定インダクタンス値が必要とされる場合、磁気膜強化インダクタの大きさが、アナログ/RFまたはSOC用途において減少させることが可能である。
図5及び6に示されるように、例示的な実施形態に従う環状型磁気膜強化インダクタが、上端金属部538及び底金属部532に結合されたまたは接続された環状型のインダクタ金属部530を含むことが可能である。他の実施形態において、金属部530が、上端金属部538及び/または底金属部532なしで、他の回路に結合または接続されることが可能である。図6の断面図に示されているように、底部キャップ膜540が、中間層誘電体(ILD)542上に形成される。インダクタ金属部530及び誘電体544が、キャップ膜540上に形成される。上端キャップ膜546が、インダクタ金属部530及び誘電体544上に形成される。ビア534が、底金属部532をインダクタ金属部530に結合または接続する。
開示された実施形態の態様において、磁気膜316が、インダクタ金属部310上に、またはこれに隣接して配置されることが可能である。他の態様において、磁気膜316が、インダクタ金属部310間の空間内に配置されることが可能である。すなわち、磁気膜316が、インダクタ金属部310の部分の間に配置されることが可能である。
開示された実施形態において、磁気膜536のような磁気材料部が、インダクタ金属部530のワイヤーの側壁のようなインダクタ金属部530の表面の中に、該表面上に、または該表面に隣接して、実装されることが可能であり、インダクタンス値を増加させ、及び/またはインダクタの大きさを減少させる。開示された実施形態において、磁気材料536が、インダクタの端部または最外部のようなインダクタの一部の中に、該一部上に、または該一部に隣接して実装されることが可能である。さらに、またはあるいは、磁気材料部536が、例えば、インダクタ金属部530間の1つ以上の空間内にストリップとして挿入されることが可能である。すなわち、このような実施形態において、磁気膜536が、インダクタ金属部530の部分の間に配置されることが可能である。
再度、図6を参照すると、インダクタ金属部530(すなわち、インダクタワイヤー)が、キャップ膜546によって被覆され、該キャップ膜546が、SiC若しくはSiNまたは他の分離材料のような分離膜であることが可能である。キャップ膜546の厚さが、十分な分離マージンを維持するように選択されることが可能である。通常、キャップ膜546が、インダクタ金属部530(すなわち、インダクタワイヤー)の第一部分と、インダクタ金属部530の第二部分(すなわち、隣接部)と、の間の全体の空間を充填しなくてもよい。インダクタ金属部530の第一部分と第二部分との間のキャップ膜546の継ぎ目が、酸化物によって充填されることが可能である。例えば、酸化物エッチバック及びフォト/エッチ技術を使用することによって、磁気膜536を受け入れるように、ホールが、キャップ膜546の側壁内に形成されることが可能である。磁気膜536が、キャップ膜546の側壁内のホール内に堆積されることが可能である。次に、例えば、化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施することにより、磁気膜536が、エッチングまたは除去される。次に、ILD548及びビア/金属プロセスが、例えば、ビア相互接続部550及び上端金属層を形成するように適用されることが可能である。インダクタが、同じ層の金属ワイヤーによって、または、ビア相互接続部により底部金属層(すなわち、ワイヤー)及び上端層金属層(すなわち、ワイヤー)によって接続されることが可能である。図5に示されるように、環状インダクタが、底部金属ワイヤー532及び上端金属ワイヤー538によって接続されることが可能である。従って、インダクタの開示された実施形態が、制限された付加的なステップを含む論理プロセスに対して容易に実施されることが可能である。
分離膜としての酸化物の代わりに磁気膜536を使用することによって、透磁率が増加され、磁気膜強化インダクタの大きさが、アナログ/RFまたはSOC用途において減少させることが可能である。
インダクタワイヤーが、アルミニウム若しくは銅または他の高導電性金属であることが可能である。さらに、直列抵抗を減らすことにより、Q値を増加させるために、銅または高導電性金属が有効である。例えば、固定インダクタンス値が必要とされる場合、磁気膜強化インダクタの大きさが、アナログ/RFまたはSOC用途において減少させることが可能である。
図4、6、7及び8を参照し、集積磁気膜強化インダクタを形成する例示的な方法が、ここで説明される。
図7に図示されるように、集積磁気膜強化インダクタを形成する例示的な方法が、金属堆積/フォト/エッチングプロセスを実施することにより、底金属部312,532のような第一金属部を堆積し、パターン化するステップを含むことが可能である(例えば、702)。次に、中間層誘電体(ILD)322,542が、堆積され、CMPプロセスが適用されることが可能である(例えば、704)。底部キャップ膜320,540が、ILD322,542上に堆積されることが可能である(例えば、706)。例えば、図6において、図示された実施形態において、ビア フォト/エッチング/充填/CMPプロセスが、ビア534を形成するために適用されることが可能である(例えば、708)。例えば、フォト/エッチングプロセスによって、インダクタ金属部310,530が、堆積され、パターン化される(例えば、710)。例えば、図6において、図示された実施形態において、インダクタ金属部310,530が、ビア相互接続部314,534によって、底金属部312,532に結合され、または接続されることが可能である。
次に、キャップ/酸化物膜が、堆積され、CMPプロセスが、実施されることが可能である(例えば、712)。フォト/エッチングプロセスが、磁気膜ストリップ用のホールを形成するために適用されることが可能である(例えば、714)。磁気膜316,536のような磁気材料層が、磁気材料部を形成するために堆積されることが可能である。磁気材料部の上端が、キャップ/酸化物膜の上端までエッチバックされ(例えば、716)、磁気材料部が、インダクタ金属部310,530のワイヤーの側壁のようなインダクタ金属部310,530の表面の中に、該表面上に、または該表面に隣接して実装され、及び/またはインダクタ金属310,530の第一部分と、インダクタ金属310,530の第二部分(すなわち、隣接部)と、の間に配置される。ILD膜が、堆積され、CMPプロセスが、実施されることが可能である(例えば、718)。垂直磁気焼きなましが、適用されることが可能である(例えば、720)。一実施形態において、ビアパターニングプロセス(例えば、フォト/エッチングプロセス)が、実施され、例えば、タングステンにより、ビアが、充填されることが可能である。次に、ビア(図示しない)を形成するために、上端表面上のいずれの余分なタングステンを除去するように、CMPプロセスが、実施されることが可能である(例えば、722)。金属膜(図示しない)が、堆積され、例えば、フォト/エッチングプロセスによってパターン化されることが可能であり、上端ビア550との結合または接続を形成する(例えば、724)。
他の実施形態において、上端金属層が、図5に図示されたような上端金属部538を形成するように設けられることも可能である。ビア相互接続部550によって、インダクタ金属部530が、上端金属部538に結合されることが可能である。
図8は、開示された実施形態に従って集積磁気膜強化インダクタを形成する他の例示的な方法を説明する。この例示的な方法が、デュアルダマシンプロセスを使用するステップ、トレンチをパターニングするステップ及び銅をめっきするステップ、及び、底部金属層上において化学機械平坦化(CMP)プロセスを実施するステップを含むことが可能であり、底金属部312,532を形成する(例えば、802)。次に、中間層誘電体(ILD)322,542が、堆積されることが可能である(例えば、804)。底部キャップ膜320,540が、ILD322,542上に堆積されることが可能である(例えば、806)。一実施形態において、フォト及びエッチングプロセスにより、ビア開口部が、ILD542内に形成されることが可能であり(例えば、808)、ビア534を形成する。ILD膜326,544が、底部キャップ膜320,540上に堆積されることが可能である(例えば、810)。
次に、このような方法が、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用し、金属ワイヤー用のトレンチを形成するステップを含むことが可能である(例えば、812)。この方法が、少なくともトレンチ及びビア上に、銅層をめっきするステップ、及び、次に、例えば、化学機械平坦化(CMP)技術を使用し、ILD326,544の表面に至るまで、銅層を研磨するステップを含むことが可能であり(例えば、814)、インダクタ金属部310,530を形成する。例示的な方法が、酸化物エッチングバックプロセスを含むことが可能である(例えば、816)。上端キャップ/酸化物膜328,546が、ILD326,544及びインダクタ金属部310,530上に堆積されることが可能であり、続いて、例えば、化学機械平坦化(CMP)技術を使用し、研磨する(例えば、818)。
フォトリソグラフィ及びエッチング技術を使用し、複数のホールが、上端キャップ膜328,546及びILD膜326,544内に形成されることが可能である(例えば、820)。磁気膜のような磁気材料層が、少なくともエッチングされたホール上に堆積されることが可能であり、次に、上端キャップ膜328,546の表面まで、磁気材料部が、エッチバックされる、または、CMPプロセスが、実施されることが可能であり、磁気材料部316,536を形成する(例えば、822)。
次に、ILD膜324,548が、上端キャップ膜328,546及び磁気材料部316,536上に堆積されることが可能であり、例えば、化学機械平坦化(CMP)技術を使用し、研磨される(例えば、824)。垂直磁気焼きなましプロセスが、実施されることが可能であり、磁場を磁気ストリップの容易軸に整列させる(例えば、826)。
この方法が、例えば、デュアルダマシンプロセスを使用し、ILD324,548内にビア開口部を形成するステップを含むことが可能であり、インダクタ金属部530を上端金属部538に結合または接続するためのビア550を形成する(例えば、S156)。最後に、金属層が、ILD548上にめっきされ、パターン化されることが可能であり、例えば、デュアルダマシンプロセスを使用し、上端金属部538を形成する(例えば、830)。
再度、図7及び8を参照すると、キャップ膜の厚さが、インダクタ金属ワイヤー間の空間を完全にまたは全体的に充填するのに十分ではなく、一方で、同時に、キャップ膜の厚さが、回路操作に対して十分な分離マージンを提供するほど十分に厚いようなキャップ膜(例えば、546)の実施形態が、提供されることが可能である。すなわち、インダクタの隣接するワイヤーの電圧差が小さいため、ブレークダウンを防ぐのに十分に大きくなるように(例えば、ブレークダウンを防ぐためにちょうどの大きさとなるように)、キャップ厚さプロセスウィンドウ(cap thickness process window)が形成されることが可能である。
開示された例示的な実施形態によると、酸化物が、キャップ膜の継ぎ目内を充填することが可能であり。また、例えば、ハードマスクとしてのキャップ層を使用することにより、磁気ホールフォトリソグラフィ及びエッチングプロセスが、磁気膜堆積に対して自己整合されることが可能である。一実施形態において、ストリップ内の磁場を強めるために、磁気膜を、形状異方性とすることが可能である。
例示的な実施形態によると、上端表面酸化物または磁気膜を除去するために酸化物または磁気膜をエッチバックするプロセスが、上端磁気膜を除去することが可能であり、磁気ストリップを、さらに形状異方性とし、上端ビア接続部用のウィンドウを開口する。
開示された例示的な実施形態によると、垂直磁気焼きなましステップ(例えば、826)が、磁気膜ストリップの垂直方向(すなわち、磁気膜ストリップの容易軸)に沿った磁気膜(例えば、316,536)の内側の磁場の位置合わせ及び設定に関する重要な利点を提供することが可能である。開示された実施形態によると、全体のインダクタプロセスが、論理プロセスまたはMRAMプロセスに加えられるまたは部分的に共有されることが可能である。
開示された実施形態の特徴に従い、集積磁気膜強化インダクタ、及び集積磁気膜強化インダクタの形成方法が、提供されることが可能である。
当然のことながら、例えば、図4−8に図示されたようなインダクタが、携帯電話、ポータブルコンピューター、携帯型パーソナルコミュニケーションシステム(PCS)ユニット、パーソナルデータアシスタント(PDAs)のようなポータブルデータユニット、GPS対応デバイス、ナビゲーションデバイス、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、計測装置のような固定ロケーションデータユニット、または、データまたはコンピューター命令を記憶または読み出す任意の他のデバイス、またはこれらを任意に組み合わせたものの中に含まれてよい。従って、開示された実施形態が、テスト及び評価のためのオン−チップ回路及びメモリーを含むアクティブ集積回路を含む任意のデバイスに適切に使用されてよい。
上記の開示されたデバイス及び方法が、典型的には設計され、コンピューター可読媒体上に保存されたGDSII及びGERBERコンピューターファイル内に設定される。これらのファイルが、順に、ファブリケーションハンドラーに提供され、該ファブリケーションハンドラーが、これらのファイルに基づき、デバイスを製造する。得られた製品が、半導体ウェハーであり、その後、半導体ダイに切断され、半導体チップ内にパッケージングされる。次に、チップが、上記のデバイスに利用される。
開示された実施形態が、図示された例示的な構造または方法に制限されず、本願明細書に記載された機能を実施するための任意の手段が、本実施形態に含まれることを当業者は理解するだろう。
上述の開示が、説明に役立つ実施形態を示すが、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲を逸脱することなく、本願明細書において、様々な変更及び修正が、実施可能であることに注目すべきである。本願明細書において開示された実施形態に従い、方法の請求項の機能、ステップ及び/または動作が、任意の特定の順番で実施される必要はない。さらに、開示された実施形態の要素が、単数で記載または主張されうるが、単数への制限が明示的に規定されていない限り、複数も予期されうる。
310 インダクタ金属部
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 (40)

  1. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在しているインダクタであって、
    該インダクタは、
    連続する2つのターン部の間で直線状に延在している少なくとも1つの第一部分と、
    連続する2つのターン部の間で直線状に延在し、前記第一部分に対向している少なくとも1つの第二部分と、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間に配置された分離膜;
    を備え、
    前記分離膜が、キャップ層と磁気材料部とを含み、前記磁気材料部は、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップで形成され、前記磁気膜ストリップは少なくとも前記キャップ層によって互いに分離されることを特徴とするインダクタ。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、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。
  7. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在しているインダクタであって、
    該インダクタは、
    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複数のターンの隣接する部分間に配置されるキャップ層及び磁気材料部と、を備え、
    前記磁気材料部は、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップで形成され、前記磁気膜ストリップは少なくとも前記キャップ層によって互いに分離されることを特徴とするインダクタ。
  8. 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7に記載のインダクタ。
  9. 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7に記載のインダクタ。
  10. 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7に記載のインダクタ。
  11. 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7に記載のインダクタ。
  12. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、電子デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のインダクタ。
  13. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在しているインダクタの形成方法であって、
    少なくとも1つの第一部分及び少なくとも1つの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間に、キャップ層及び磁気材料部を堆積し、パターニングするステップ;
    を含み、
    前記第一部分は、連続する2つのターン部の間で直線状に延在している少なくとも1つの部分であり、前記第二部分は、連続する2つのターン部の間で直線状に延在し、前記第一部分に対向している少なくとも1つの部分であり、
    前記磁気材料部を堆積し、パターニングするステップはさらに、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップを堆積し、パターニングするステップを含み、前記磁気膜ストリップは少なくとも前記キャップ層によって互いに分離されることを特徴とするインダクタの形成方法。
  14. 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に記載の方法。
  15. 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13に記載の方法。
  16. 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13に記載の方法。
  17. 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13に記載の方法。
  18. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、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13に記載の方法。
  19. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在しているインダクタの形成方法であって、
    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少なくとも1つの第一部分と前記インダクタ金属部の少なくとも1つの第二部分との間に複数のホールを形成するステップと、
    磁気材料部が、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位置するように、前記上端キャップ膜及び前記複数の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、
    を含み、
    前記第一部分は、連続する2つのターン部の間で直線状に延在している少なくとも1つの部分であり、前記第二部分は、連続する2つのターン部の間で直線状に延在し、前記第一部分に対向している少なくとも1つの部分であり、
    前記磁気材料部を堆積するステップはさらに、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップを堆積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。
  20. 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19に記載の方法。
  21. 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19に記載の方法。
  22. 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19に記載の方法。
  23. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、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19に記載の方法。
  24. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在している集積磁気膜強化インダクタの形成方法であって、
    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、を含み、
    前記磁気材料部を堆積するステップはさらに、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップを堆積するステップ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。
  25. 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24に記載の方法。
  26. 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24に記載の方法。
  27. 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24に記載の方法。
  28. 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24に記載の方法。
  29. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、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24に記載の方法。
  30. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在しているインダクタであって、
    該インダクタは、
    連続する2つのターン部の間で直線状に延在している少なくとも1つの第一部分及び連続する2つのターン部の間で直線状に延在し、前記第一部分に対向している少なくとも1つの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間に配置され、
    前記分離手段が、キャップ層と磁気材料部とを含み、前記磁気材料部は、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップで形成され、前記磁気膜ストリップは少なくとも前記キャップ層によって互いに分離されることを特徴とするインダクタ。
  31. 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30に記載のインダクタ。
  32. 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30に記載のインダクタ。
  33. 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30に記載のインダクタ。
  34. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、電子デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項30に記載のインダクタ。
  35. 一端から他端へとサーペント状ストリップまたは環状ストリップとして延在しているインダクタの形成方法であって、
    少なくとも1つの第一部分及び少なくとも1つの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
    少なくとも1つの前記インダクタ金属部の第一部分及び第二部分の間にキャップ層と磁気材料部とを形成するステップ、
    を含み、
    前記第一部分は、連続する2つのターン部の間で直線状に延在している少なくとも1つの部分であり、前記第二部分は、連続する2つのターン部の間で直線状に延在し、前記第一部分に対向している少なくとも1つの部分であり、
    前記磁気材料部を形成するステップはさらに、磁気膜ストリップの長軸に沿った磁場を強化させるために、形状異方性となるようにパターン化された複数の磁気膜ストリップを形成するステップを含み、前記磁気膜ストリップは少なくとも前記キャップ層によって互いに分離されることを特徴とするインダクタの形成方法。
  36. 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。
  37. 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35に記載の方法。
  38. 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35に記載の方法。
  39. 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35に記載の方法。
  40. 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、及びコンピューターにより構成された群から選択され、その中に前記インダクタが組み込まれる、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。
JP2014105312A 2009-03-04 2014-05-21 磁気膜強化インダクタ Pending JP2014168099A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/397,488 2009-03-04
US12/397,488 US9190201B2 (en) 2009-03-04 2009-03-04 Magnetic film enhanced inductor

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011553114A Division JP5818694B2 (ja) 2009-03-04 2010-03-04 磁気膜強化インダクタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014168099A true JP2014168099A (ja) 2014-09-11

Family

ID=42226083

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011553114A Expired - Fee Related JP5818694B2 (ja) 2009-03-04 2010-03-04 磁気膜強化インダクタ
JP2014105312A Pending JP2014168099A (ja) 2009-03-04 2014-05-21 磁気膜強化インダクタ

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011553114A Expired - Fee Related JP5818694B2 (ja) 2009-03-04 2010-03-04 磁気膜強化インダクタ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9190201B2 (ja)
EP (1) EP2404302B1 (ja)
JP (2) JP5818694B2 (ja)
KR (1) KR101304387B1 (ja)
CN (1) CN102341870B (ja)
TW (1) TW201042679A (ja)
WO (1) WO2010102132A1 (ja)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1784807B (zh) 2003-03-04 2013-03-20 诺福特罗尼有限公司 同轴波导微结构及其形成方法
US7656256B2 (en) 2006-12-30 2010-02-02 Nuvotronics, PLLC Three-dimensional microstructures having an embedded support member with an aperture therein and method of formation thereof
KR101593686B1 (ko) 2007-03-20 2016-02-12 누보트로닉스, 엘.엘.씨 일체화된 전자 요소들 및 이들의 형성 방법
US7898356B2 (en) 2007-03-20 2011-03-01 Nuvotronics, Llc Coaxial transmission line microstructures and methods of formation thereof
US20110123783A1 (en) 2009-11-23 2011-05-26 David Sherrer Multilayer build processses and devices thereof
US8866300B1 (en) 2011-06-05 2014-10-21 Nuvotronics, Llc Devices and methods for solder flow control in three-dimensional microstructures
US8814601B1 (en) 2011-06-06 2014-08-26 Nuvotronics, Llc Batch fabricated microconnectors
US9993982B2 (en) 2011-07-13 2018-06-12 Nuvotronics, Inc. Methods of fabricating electronic and mechanical structures
EP2915212A4 (en) * 2012-11-01 2016-07-20 Indian Inst Scient INTEGRATED HIGH FREQUENCY FACILITY WITH IMPROVED INDUCTIVITY AND METHOD THEREFOR
US9431473B2 (en) 2012-11-21 2016-08-30 Qualcomm Incorporated Hybrid transformer structure on semiconductor devices
US8690059B1 (en) * 2013-01-20 2014-04-08 George Wallner System and method for a baseband nearfield magnetic stripe data transmitter
US9325044B2 (en) 2013-01-26 2016-04-26 Nuvotronics, Inc. Multi-layer digital elliptic filter and method
US20140225706A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-14 Qualcomm Incorporated In substrate coupled inductor structure
US10002700B2 (en) 2013-02-27 2018-06-19 Qualcomm Incorporated Vertical-coupling transformer with an air-gap structure
US9634645B2 (en) 2013-03-14 2017-04-25 Qualcomm Incorporated Integration of a replica circuit and a transformer above a dielectric substrate
US9306254B1 (en) 2013-03-15 2016-04-05 Nuvotronics, Inc. Substrate-free mechanical interconnection of electronic sub-systems using a spring configuration
US9306255B1 (en) 2013-03-15 2016-04-05 Nuvotronics, Inc. Microstructure including microstructural waveguide elements and/or IC chips that are mechanically interconnected to each other
US9449753B2 (en) 2013-08-30 2016-09-20 Qualcomm Incorporated Varying thickness inductor
US20150130579A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 Qualcomm Incorporated Multi spiral inductor
WO2015109208A2 (en) 2014-01-17 2015-07-23 Nuvotronics, Llc Wafer scale test interface unit: low loss and high isolation devices and methods for high speed and high density mixed signal interconnects and contactors
US9906318B2 (en) 2014-04-18 2018-02-27 Qualcomm Incorporated Frequency multiplexer
CN104091781B (zh) * 2014-07-23 2017-01-25 上海华虹宏力半导体制造有限公司 电感结构的制作方法以及电感结构
US10847469B2 (en) 2016-04-26 2020-11-24 Cubic Corporation CTE compensation for wafer-level and chip-scale packages and assemblies
EP3224899A4 (en) 2014-12-03 2018-08-22 Nuvotronics, Inc. Systems and methods for manufacturing stacked circuits and transmission lines
CN105742251B (zh) 2014-12-09 2019-10-18 联华电子股份有限公司 具有电感和金属-绝缘层-金属电容的结构
US10121739B1 (en) * 2017-05-02 2018-11-06 Micron Technology, Inc. Multi-die inductors with coupled through-substrate via cores
US20180323369A1 (en) 2017-05-02 2018-11-08 Micron Technology, Inc. Inductors with through-substrate via cores
US10872843B2 (en) 2017-05-02 2020-12-22 Micron Technology, Inc. Semiconductor devices with back-side coils for wireless signal and power coupling
US10134671B1 (en) 2017-05-02 2018-11-20 Micron Technology, Inc. 3D interconnect multi-die inductors with through-substrate via cores
US10319654B1 (en) 2017-12-01 2019-06-11 Cubic Corporation Integrated chip scale packages
US11201602B1 (en) 2020-09-17 2021-12-14 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for tunable filtering
US11201600B1 (en) 2020-10-05 2021-12-14 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for control and calibration of tunable filters

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729732A (ja) * 1993-07-09 1995-01-31 Fuji Electric Co Ltd 薄膜磁気素子
JP2000150238A (ja) * 1998-11-13 2000-05-30 Alps Electric Co Ltd 平面型磁気素子及び平面型磁気素子の製造方法
JP2001284533A (ja) * 2000-03-29 2001-10-12 Oki Electric Ind Co Ltd オンチップ・コイルとその製造方法
WO2004112138A1 (ja) * 2003-06-16 2004-12-23 Nec Corporation 半導体デバイスおよびその製造方法
JP2006013111A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 磁気コアを有するオンチップ・インダクタ
JP2006302992A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法、及び半導体装置
JP2006319094A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Fujikura Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2008193059A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Ind Technol Res Inst インダクタ装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3081308B2 (ja) 1991-11-11 2000-08-28 日本電信電話株式会社 インダクタンス素子およびその製法
JPH08124745A (ja) 1994-10-24 1996-05-17 Alps Electric Co Ltd 薄膜回路およびその製造方法
US5793272A (en) * 1996-08-23 1998-08-11 International Business Machines Corporation Integrated circuit toroidal inductor
US6166422A (en) 1998-05-13 2000-12-26 Lsi Logic Corporation Inductor with cobalt/nickel core for integrated circuit structure with high inductance and high Q-factor
US6815220B2 (en) 1999-11-23 2004-11-09 Intel Corporation Magnetic layer processing
US6417755B1 (en) 2000-08-25 2002-07-09 Conexant Systems, Inc. Method for fabrication of high inductance inductors and related structure
JP4464127B2 (ja) * 2003-12-22 2010-05-19 Necエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路及びその製造方法
JP2005223042A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜電子部品とその製造方法
US7791440B2 (en) 2004-06-09 2010-09-07 Agency For Science, Technology And Research Microfabricated system for magnetic field generation and focusing
US7436281B2 (en) 2004-07-30 2008-10-14 Texas Instruments Incorporated Method to improve inductance with a high-permeability slotted plate core in an integrated circuit
US7518481B2 (en) 2006-06-30 2009-04-14 Intel Corporation Slotted magnetic material for integrated circuit inductors
JP2008192645A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Tdk Corp 薄膜磁気デバイスおよびその製造方法
US20080238601A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Heraeus Inc. Inductive devices with granular magnetic materials
JP5348862B2 (ja) * 2007-08-06 2013-11-20 新光電気工業株式会社 インダクタ素子
KR101443223B1 (ko) 2008-04-04 2014-09-24 삼성전자주식회사 인덕터 및 그 동작방법
WO2010001339A2 (en) * 2008-07-02 2010-01-07 Nxp B.V. Planar, monolithically integrated coil

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729732A (ja) * 1993-07-09 1995-01-31 Fuji Electric Co Ltd 薄膜磁気素子
JP2000150238A (ja) * 1998-11-13 2000-05-30 Alps Electric Co Ltd 平面型磁気素子及び平面型磁気素子の製造方法
JP2001284533A (ja) * 2000-03-29 2001-10-12 Oki Electric Ind Co Ltd オンチップ・コイルとその製造方法
WO2004112138A1 (ja) * 2003-06-16 2004-12-23 Nec Corporation 半導体デバイスおよびその製造方法
JP2006013111A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 磁気コアを有するオンチップ・インダクタ
JP2006302992A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法、及び半導体装置
JP2006319094A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Fujikura Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2008193059A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Ind Technol Res Inst インダクタ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20100225435A1 (en) 2010-09-09
US9190201B2 (en) 2015-11-17
EP2404302B1 (en) 2020-04-15
JP5818694B2 (ja) 2015-11-18
CN102341870A (zh) 2012-02-01
JP2012519395A (ja) 2012-08-23
CN102341870B (zh) 2015-07-15
KR101304387B1 (ko) 2013-09-11
TW201042679A (en) 2010-12-01
EP2404302A1 (en) 2012-01-11
KR20110122872A (ko) 2011-11-11
WO2010102132A1 (en) 2010-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5818694B2 (ja) 磁気膜強化インダクタ
CN103247596B (zh) 芯片上铁氧体磁珠电感器
US8350639B2 (en) Transformer signal coupling for flip-chip integration
TW200933666A (en) A method of manufacturing a coil inductor
JP2004526311A (ja) 高qインダクタ
US7978043B2 (en) Semiconductor device
US10163558B2 (en) Vertically stacked inductors and transformers
US10355070B2 (en) Magnetic inductor stack including magnetic materials having multiple permeabilities
US20180323158A1 (en) Magnetic inductor stack including insulating material having multiple thicknesses
KR20130018792A (ko) 집적 자기 필름 강화 회로 엘리먼트들을 갖는 자기저항 랜덤 액세스 메모리(mram)
US9613897B2 (en) Integrated circuits including magnetic core inductors and methods for fabricating the same
CN109036798A (zh) 用于磁芯的通孔以及相关系统和方法
US20100259349A1 (en) Magnetic Film Enhanced Inductor
US7705421B1 (en) Semiconductor die with an integrated inductor
JP2012134354A (ja) 変成器
US8004061B1 (en) Conductive trace with reduced RF impedance resulting from the skin effect
US6864581B1 (en) Etched metal trace with reduced RF impendance resulting from the skin effect
JP2006041357A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US11476043B2 (en) Inductive devices and methods of forming inductive devices
TWI467741B (zh) 積體電感結構
US20170169934A1 (en) Patterned magnetic shields for inductors and transformers
TW202407961A (zh) 半導體結構及其形成方法
WO2017177389A1 (zh) 具有集成磁性器件的转接板
JP2024516540A (ja) 3次元(3d)垂直スパイラルインダクタおよび変圧器
KR20070116460A (ko) 인덕터를 구비하는 반도체 소자 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150518

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150818

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160201